广告

利用Gen-Z实现内存共享和低延迟

2020-09-29 Gary Hilson 阅读:
Gen-Z本身的主要技术优势是能够将DRAM和非易失性存储器及未来的持久性存储技术结合起来,它还使用一种高带宽、低延迟和高效的协议来简化软硬件设计,降低了解决方案的成本和复杂性。

不要与人口学中的千禧世代搞混了,Gen-Z是一种语义存储(memory-semantic)体系架构,它已经发展到了一定程度,需要更好地定义来适应更大规模的规范与标准,例如在数据中心越来越受欢迎的成熟NVM Express和新兴Compute Express Link(CXL)协议。FW9ednc

Gen-Z使用语义存储通信,以最小开销在不同组件的内存之间传送数据,它不仅使存储器件互连,也使处理器和加速器互连,加速器可以减轻CPU的处理压力,越来越受到存储和人工智能等应用的青睐。Gen-Z在资源供应和共享方面更灵活、响应更快,当应用所需资源发生变化时,可以重新配置系统。FW9ednc

与许多体系架构一样,在支持和增强现有系统方面,Gen-Z会尽量使其达到平衡,同时还可以创建新的体系架构。Gen-Z架构强调要弄清谁在做什么。研究机构Coughlin and Associates的总裁Thomas Coughlin说:“这个问题令人困扰,很多事情他们可能都在做重复工作,如果能互通有无,搞清谁在做什么和如何做,并且一起去做,那就太好了。”FW9ednc

Gen-Z之所以能成为主流,一个重要原因就是可以支持不同类型标准化设备的互操作性,其他体系架构(如CXL)的支持者也认同协作的重要性。FW9ednc

“人们采用不同的方式创建网络及包含各种要素(如联网、存储和计算,以及加速器)的架构,我们认为所有这些方式之间的关系都需要讨论清楚。”Coughlin说,“如何使所有这一切协同工作?如何创建最佳的网络和架构,使它们尽可能以有效的方式在本地和远程工作?对NVMe over Fabric与Gen-Z进行区分只是其中的一个例子。”FW9ednc

FW9ednc

图1:Gen-Z架构的开发重点是通过下一代器件(如持久性内存)的透明集成实现持续的性能提升,并通过组合式存储器和加速器来充分利用DRAM。(图片来源:Gen-Z联盟)FW9ednc

Gen-Z联盟声称,Gen-Z本身的主要技术优势是能够将DRAM和非易失性存储器及未来的持久性存储技术结合起来,它还使用一种高带宽、低延迟和高效的协议来简化软硬件设计,降低了解决方案的成本和复杂性。与任何新的体系架构一样,Gen-Z的目标是在不降低系统性能的情况下可以灵活扩展,同时保持设计兼容性,以集成到现有平台并与任何必需的软件兼容。FW9ednc

“为实现这一架构,大家必须合作,因此Gen-Z联盟与OpenFabrics联盟(OFA)签署了合作意向书(MOU)。”Gen-Z联盟主席Paul Grun表示,合作对双方都有利。Gen-Z需要在整个架构拓扑上实现类似存储的语义,帮助Gen-Z实现分布式存储架构;OFA的目标则是加速OFA的发展并推进新结构的采用,以形成良好的网络生态系统。“很明显,Gen-Z是下一代架构。”他接着说,但OFA不是标准机构,而是开发者。“我们为他们提供所需的软件来加速架构的开发和采用。”FW9ednc

架构所采用的先进软件可以是任何适合当前和未来高性能计算、云服务和企业级数据中心的API及相关软件,在需要高效联网、超低延迟、更快的存储连接、可扩展并行计算和云服务的场景中使用。Grun说,OFA与具体的架构和供应商无关,它主要关注作为OpenFabrics接口(OFI)一部分的用户模式API(称为libfabricAPI),并对需要公共管理框架的组合式异构网络进行网络管理。FW9ednc

Grun提到,最近宣布的合作意向书拟定,OFA将为Gen-Z提供libfabric程序,使支持libfabric的任何应用或中间件都能轻松使用Gen-Z功能,OFA同时还将研究对libfabric API进行增强的可能性。Gen-Z将是首个用于管理组合式网络的解决方案,这一方案使用DMTF的Redfish标准,由管理框架、“抽象”的架构管理器和特定架构的插件组成。FW9ednc

FW9ednc

图2:Gen-Z可以集成到处理器中,而不会影响传统的存储控制器。例如,DDR存储控制器仍将独立为处理器的一部分地址空间提供服务,Gen-Z则将独立为另一部分服务。(图片来源:Gen-Z联盟)FW9ednc

Bowman说,有一些器件,如存储器、高速GPU等,在任何现有的架构上都不能很好地工作,而是需要适合自己的高速率、低延迟安全架构,Gen-Z则反映了这些器件对行业标准架构的需求。他说:“我们发现DDR接口的引脚太多了,希望能够实现一些器件民主,避免所有事务都必须由主机CPU处理。”FW9ednc

Bowman说,作为一种语义存储协议,Gen-Z可通过GPU、AI器件或FPGA等加速器(而非CPU)简单地读写存储空间并获取信息,同时还可以访问本地存储器和Gen-Z上的存储器。“这样,不同的器件就可以共享内存——内存可以分配给器件,也可以由多个器件共享。”FW9ednc

Gen-Z联盟称Gen-Z架构在连接器件和共享内存时表现出极低的延迟,但是速率不如直连到内存快。“从我们的一个演示可以看出,与Gen-Z连接的存储器件延迟降低了5倍,可与一些最快的NVMe器件通信。”他说,目前有两种方法连接到Gen-Z。一种方法是在端点设备中使用本机接口,另一种方法是采用直连到Gen-Z接口的FPGA。FW9ednc

当然,Gen-Z不仅需要适应OFA的发展,也要配合其他架构(如刚起步的CXL和成熟的NVMe over Fabric)的进步。但是正如Grun所指出的,由一家公司来开发其中任何一种架构的成本都太高。如同不应再将存储器和联网分开考虑,所有这些架构也都需要关联在一起。“我认为它就像一张拥有很多重要织线的大挂毯。”FW9ednc

(原文刊登于EETimes美国版,参考链接:Gen-Z Seeks to Share Memory, Lower Latencies,由Jenny Liao编译。)FW9ednc

本文为《电子技术设计》2020年10月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里FW9ednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Gary Hilson
EE Times特约编辑。Gary Hilson是一位自由撰稿人和编辑,曾为北美地区的印刷和电子出版物撰写过大量稿件。 他感兴趣的领域包括软件、企业级和网络技术、基础研究和教育市场,以及可持续交通系统和社会新闻。 他的文章发表于Network Computing,InformationWeek,Computing Canada,Computer Dealer News,Toronto Business Times,Strategy Magazine和Ottawa Citizen。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 安全闪存——网联汽车和工业应用中安全问题的解决之道 随着汽车和工业市场中自动化和互联革命的推进,边缘节点正在迅速成为网络攻击的目标。软件更新、远程捕获诊断数据以及远程端点与基础设施之间的通信变得越来越普遍,因此容易遭受网络攻击和其它安全威胁。 随着半导体技术的进步,工艺尺寸不断缩小,将闪存嵌入到包含硬件安全模块(HSM)的MCU中也变得越来越困难,因此外置闪存的需求不断增加。当闪存外置于MCU时,存储的代码和数据将更加容易受到攻击,所以设备必须设计安全启动流程和其它基础设施,以确保存储和检索的内容可以信赖。 本文探讨的是,当闪存外置于拥有HSM模块的MCU时,但仍然保持硬件信任根时,新一代安全设备的设计会面临哪些挑战和安全要求。本文涉及的其他内容还包括:加密安全存储、快速安全启动、安全固件远程更新和管理合规。
  • 华为“天才少年”校招薪资曝光:西安交大100万,华科201万 去年,华为的“对八位2019届顶尖学生实行年薪制管理”登上了各大平台的热榜,网友大呼华为“大手笔”,现在,时隔一年,第二批“天才少年”入选者也曝光了。西交大本科毕业年薪100万,华科博士毕业年薪201万!
  • 汽车半导体迎黄金期,催生更多高性能存储应用需求 随着新基建的部署,充电桩的普及将快速促进新能源汽车的普及,无论是桩侧还是车侧,未来都将催生更多的高性能存储应用需求。
  • UP主实测华为鲲鹏920台式机,最强7nm ARM国产芯? 近日,B站UP主“二斤啦啦啦啦”费7500元,从特殊渠道购买了一台华为鲲鹏920台式机,并进行了开箱、测试,并指出UOS系统目前软件支持非常匮乏,性能较弱,播放本地4K视频仍有些许卡顿等问题。但网友却回怼称:评测方向错了!
  • 中国芯片自主化还需要迈过几道坎? 东芯半导体副总经理陈磊发表了题为“聚力中国‘芯’,产业自主化”的主题演讲,以存储器产品为重点,从国内市场的“危”与“机”、国产品牌如何厚积薄发,以及如何把握IC“芯”机遇三个方面做了深入解读。
  • EUV光罩缺陷检测设备独苗?1台设备近3亿人民币 ! 虽然看上去是没什么名气的“小公司”,但却是世界上唯一一家为极紫外光刻(EUV光刻)制造测试设备的公司。据了解,从2019年初以来,Lasertec股价已经达到570%……
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了