V počítačovém průmyslu jsme dlouho žili s PCIe jako standardem. Slouží k přidání dalších funkcí do systému: grafika, úložiště, USB porty, více úložiště, síť, přídavné karty, úložiště, zvukové karty, Wi-Fi, oh, zmínil jsem úložiště? Jedna věc, kterou jsme nebyli schopni dát do slotu PCIe, je DRAM - nemyslím DRAM jako úložné zařízení, ale paměť, která je do systému přidána jako použitelná DRAM. V roce 2019 byl představen nový standard CXL, který jako fyzické rozhraní používá linku PCIe 5.0. Součástí tohoto standardu je CXL.memory - schopnost přidat do systému DRAM prostřednictvím slotu CXL / PCIe. Společnost Samsung dnes odhaluje první takto speciálně navržený modul DRAM.
CXL: Osvěžovač
Projekt původní standard CXL začínal jako výzkumný projekt uvnitř společnosti Intel, aby vytvořil rozhraní, které může podporovat akcelerátory, IO, mezipaměť a paměť. Následně se točilo do vlastního konsorcia s více než 50 členy a podpory od klíčových hráčů v tomto odvětví: Intel, AMD, Arm, IBM, Broadcom, Marvell, NVIDIA, Samsung, SK Hynix, WD a dalších. Nejnovějším standardem je CXL 2.0, dokončený v listopadu 2020.
Standard CXL 1.1 pokrývá tři sady vnitřních prvků, známé jako CXL.io, CXL.memory a CXL.cache. Ty umožňují hlubší kontrolu nad připojenými zařízeními a také rozšíření toho, co je možné. Konsorcium CXL za tím vidí tři hlavní oblasti:
Prvním typem je mezipaměť / akcelerátor, například vykládací modul nebo SmartNIC (inteligentní síťový řadič). S vnitřními vlastnostmi CXL.io a CXL.cache by to umožnilo řadiči sítě třídit příchozí data, analyzovat je a filtrovat to, co je potřeba, přímo do paměti hlavních procesorů.
Druhým typem je akcelerátor s pamětí a přímý přístup k HBM na akcelerátoru z procesoru (stejně jako přístup k DRAM z akcelerátoru). Myšlenkou je pseudo-heterogenní výpočetní design, který umožňuje jednodušší, ale husté výpočetní řešení.
Třetí typ je možná ten, který nás dnes nejvíce zajímá: vyrovnávací paměti. Pomocí CXL.memory lze paměťovou vyrovnávací paměť nainstalovat přes CXL odkaz a připojenou paměť lze přímo sdružovat se systémovou pamětí. To umožňuje buď větší šířku pásma paměti, nebo větší rozšíření paměti, řádově tisíce gigabajtů.
CXL 2.0 také zavádí CXL.security, podporu trvalé paměti a možnosti přepínání.
Je třeba poznamenat, že CXL používá stejné elektrické rozhraní jako PCIe. To znamená, že jakékoli zařízení CXL bude mít něco, co vypadá jako fyzický konektor PCIe. Kromě toho CXL ve svém spouštěcím procesu používá PCIe, takže v současné době musí jakékoli zařízení podporující CXL také podporovat propojení PCIe-to-PCIe, takže jakýkoli řadič CXL je standardně také řadičem PCIe.
Jednou z běžných otázek, které jsem viděl, je, co by se stalo, kdyby byl vyroben pouze procesor CXL? Protože CXL a PCIe jsou vzájemně propojeny, CPU nemůže být pouze CXL, muselo by také podporovat připojení PCIe. To je řečeno, z druhého směru: pokud vidíme například grafické karty založené na CXL, také by se musely alespoň inicializovat přes PCIe, avšak plné pracovní režimy nemusí být možné, pokud CXL není inicializován.
Intel se chystá představit CXL 1.1 přes PCIe 5.0 se svými procesory Sapphire Rapids. Microchip oznámil Retimery založené na PCIe 5.0 a CXL pro rozšíření trasování základní desky. Samsung je dnes třetím oznámením pro zařízení podporovaná CXL. IBM má podobnou technologii zvanou OMI (OpenCAPI Memory Interface), která se však mimo vlastní procesory IBM nedočkala širokého přijetí.
Paměťový modul CXL společnosti Samsung
Moderní procesory spoléhají na řadiče paměti pro připojený přístup DRAM. Procesory x86 nejvyšší řady mají osm kanálů DDR4, zatímco řada akcelerátorů se vydala po trase HBM. Jedním z omezujících faktorů při rozšiřování šířky pásma paměti je počet řadičů, které mohou také omezit kapacitu, a kromě toho je třeba paměť ověřit a vyškolit pro práci se systémem. Většina systémů není postavena tak, aby jednoduše přidávala nebo odebírala paměť stejným způsobem jako paměťové zařízení.
Zadejte CXL a možnost přidat paměť jako paměťové zařízení. Dnešním odhalením společnosti Samsung je modul připojený k CXL nabitý na maximum DDR5. Využívá plné propojení PCIe 5.0 x16, což umožňuje teoretické obousměrné 32 GT / s, ale s více TB paměti za řadičem vyrovnávací paměti. Stejně jako společnosti jako Samsung zabalí NAND do formátu U.2 s dostatečným chlazením, Samsung zde dělá totéž, ale s DRAM.
DRAM je stále volatilní paměť a při výpadku napájení dojde ke ztrátě dat. (Pochybuji, že je také vyměnitelný za provozu, ale staly se divnější věci). Perzistentní paměť lze použít, ale pouze s CXL 2.0. Samsung neuvedl, zda jejich zařízení podporuje CXL 2.0, ale mělo by to být alespoň CXL 1.1, jak uvádí, že je v současné době testováno s platformou Intel Sapphire Rapids.
Je třeba poznamenat, že moderní slot DRAM je obvykle ohodnocen maximálně pro ~ 18W. Jedinými moduly v tomto okně jsou Intel Optane DCPMM, ale 256 GB DDR4 modul by byl v rozsahu ~ 10 + W. U 2 TB doplňkového modulu CXL, jako je tento, mám podezření, že se díváme kolem 70-80 W, a tak přidat toto množství DRAM přes rozhraní CXL by pravděpodobně vyžadovalo aktivní chlazení i velký chladič, který tyto vykreslení navrhnout.
Samsung neuvádí žádné podrobnosti o modulu, který odhalují, kromě toho, že je založen na CXL a má v sobě DDR5. Nejen to, ale poskytnuté fotografie vypadají podobně jako vykreslení, takže je těžké říci, zda mají k dispozici estetickou jednotku pro fotografování, nebo jestli je v pracovní laboratoři někde, kde byla ověřena, jednoduše funkční kontroler systém. Aktualizace: Společnost Samsung potvrdila, že se jedná o živé záběry, nikoli o vykreslování.
V rámci oznámení společnost Samsung citovala společnosti AMD a Intel, což naznačuje, s kterými partnery užší spolupracují, a to, co mají dnes, se ověřuje na serverech Intel nové generace. Servery nové generace Intel, Sapphire Rapids, mají být uvedeny na trh na konci roku, v souladu se smlouvou o superpočítači Aurora, která má být původně dodána do konce roku.