检查规范的高性能应用程序的主要好处。
有两个重大问题今天的I / O互联:高速存储和网络应用程序需要更多的带宽比现有技术提供,和co-processing /加速度函数需要的更快的访问的内存缓存一致性异构多处理器系统。这些需求推动新规范的发展被称为缓存相干互连加速器(CCIX)。
CCIX基于串行总线规范的扩展速度模式,提高转移率25吨/ s可能总双向带宽100 gb,和一个全新的一致性协议。本文描述了CCIX规格高性能应用程序的主要好处如机器学习、网络处理、存储卸载和内存数据库。
缓存是什么?
当多个cpu共享一个公共内存空间时,他们从缓存的交流获得性能和/或缓存块内存的状态。通过这种方式,每个CPU可以安全地工作的一部分常见的数据集,而无需使用(缓慢)软件信号量来控制访问。如果CPU有一块内存缓存,它可以确保CPU B不会修改相同的内存空间或使用陈旧的数据的副本。CCIX延伸这种通信代理除了cpu可以参与,使硬件加速器,以获得同样的好处。CCIX一致性协议是独立于供应商的,所以cpu、gpu,和其他加速器都能平等参与,没有繁重的许可限制。
为了更好地理解缓存一致性,让我们研究一个一致性协议共同使用一段时间现在被称为MESI。首字母缩写MESI指每个缓存线的四种可能的状态在系统:修改、排斥,共享,或无效。修改意味着缓存线只在当前缓存,存储和不同于主存中的数据缓存(“脏”的说法)。其他代理试图读取一个地址标志在系统修改将导致缓存地址)(修改后的数据写回主内存的数据之前可以继续阅读。独家高速缓存线路也只存储在当前的缓存,但它匹配主存中的数据缓存(“干净”的说法)。如果代理拥有高速缓存线路使变化,国家将切换到排斥。共享高速缓存线路也“干净”像独家,但是它也可能存在于其他系统中缓存(s)(它也会共享状态)。最后,一个无效的高速缓存线路正是这听起来像是一个未使用的或不再有效缓存线。显然这样的一个系统中的各种缓存必须沟通几个彼此的信息。他们必须支持窥探或监视总线事务的其他代理确定缓存状态需要改变时,他们必须有一些意味着沟通的状态改变到其他系统中缓存。
CCIX协议规范定义了一组缓存状态和相关信息和机制来实现这一类型的行为。当全部细节只有CCIX财团成员,本文将协议规范的高级概述。
为什么CCIX缓存一致性?
CCIX规范的一个最大的优势是它基于串行总线规范。CCIX一致性协议可以在PCI Express与很少或没有修改。如图1所示,可以扩展现有的串行总线控制器实现逻辑实现CCIX事务层。CCIX事务层负责携带相干信息,而块——CCIX协议层和链路层——负责实现一致性协议本身和表演。这些模块需要与内部芯片系统(SoC)逻辑紧密集成缓存,并可能非常具体的SoC架构中使用。SoC设计实现CCIX通常在他们的下一个设计分区的欲望CCIX协议和链路层分开CCIX事务层,使他们实现与内部SoC的紧密集成逻辑。
图1:CCIX规范利用串行总线协议实现CCIX事务层
超越16 gt / s
如前所述,CCIX最大的吸引力之一就是其兼容性与PCI Express,事实上CCIX的缓存一致性协议可以在任何PCI Express链接运行8 gt / s或更快。PCI Express 4.0指定的最高数据速率是16吨/ s,它能判断出大约64 gb / s的双向带宽16-lane链接,但CCIX联盟的一些成员需要更多的带宽。他们认为通过提高传输速率25 gt / s, CCIX链接可能方法100 gb / s在相同条件下。这导致一个CCIX特性称为扩展速度模式(ESM)。
由于PCI Express是由不同的标准组织,CCIX财团选择一个聪明的机制允许ESM-capable组件和串行总线组件之间的兼容性。两个CCIX组件希望相互通信通过正常的PCI Express链接进行初始化过程(通常一个硬件自治过程)最高的相互支持串行总线速度。从这一点上,软件运行在主机系统可以询问CCIX-specific配置寄存器和确定这两个组件ESM-capable,如果是这样,确定支持的最高速度。软件程序其他CCIX-specific寄存器在两个组件映射PCI Express链接速度(s) CCIX ESM链接速度(s)。从那时起,链接谈判是CCIX ESM速度(s),所以通过强制链接再培训,两个组件现在可以沟通尽快25 gt / s。
结论
设计师寻找cache-coherent互连与一个相对容易的迁移路径从今天开始占主导地位的PCI Express接口应该考虑为他们的下一个高性能CCIX SoC。建立在silicon-proven DesignWare IP PCI Express 4.0,这是验证在1500多个设计和运输数十亿台,Synopsys对此的完成CCIX IP解决方案使缓存一致性和加速到25 Gbps。CCIX财团和一种总线标准团体的活跃成员,在CCIX Synopsys对此将继续创新,PCI Express和相关技术,以确保生态系统满足他们的高性能云计算数据密集型应用程序连接要求。
额外的资源
阅读新闻:Synopsys对此的完整CCIX IP解决方案使得缓存一致性高性能云计算出类拔萃
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