計算高速鏈路的系統(tǒng)注意事項

介紹

計算高速鏈路? （CXL?） 可滿足處理器不斷增長的內(nèi)存帶寬和容量需求，以加速高速計算應(yīng)用，例如人工智能、云計算和機器學(xué)習(xí)。該行業(yè)正在迅速過渡，以利用這種新協(xié)議支持的功能，而采用的快速途徑在很大程度上基于利用現(xiàn)有的PCI Express?（PCIe?）5.0物理層，電氣和基礎(chǔ)設(shè)施。

設(shè)計利用這一新興標(biāo)準(zhǔn)在特定區(qū)域限制內(nèi)優(yōu)化容量、性能和功耗的大型系統(tǒng)需要仔細(xì)選擇內(nèi)存模塊外形尺寸，同時考慮：

支持高帶寬的接口

支持最佳容量的尺寸

通過允許適當(dāng)?shù)臍饬鱽碇С止?/p>

針對多源進行標(biāo)準(zhǔn)化

模塊化，可根據(jù)應(yīng)用需求進行擴展

本文探討了其中的一些設(shè)計方面。

內(nèi)存技術(shù)

基于 CXL 的應(yīng)用程序具有多個優(yōu)點，包括更高的性能，因為它允許共享內(nèi)存資源、CPU 內(nèi)存空間與連接設(shè)備上的內(nèi)存之間的內(nèi)存一致性以及降低軟件堆棧復(fù)雜性。以前，業(yè)界將無緩沖 DIMM （UDIMM） 和寄存器 DIMM （RDIMM） 用于內(nèi)存應(yīng)用。

UDIMM 通常用于低端服務(wù)器，并且最具成本效益，但由于命令/地址信號的高負(fù)載，它們不適合更高的速度。此外，它們每個通道最多只能支持兩個 DIMM （DPC）。RDIMM 在 DIMM 上有一個寄存器，用于緩沖 DIMM 上的每個 DRAM 和內(nèi)存控制器之間的地址和命令信號。這不僅可以在 DIMM 上安裝更多的 DRAM，還可以提高模塊的信號完整性，使其適合 CXL 運行的速度。所有這些因素使 RDIMM 外形尺寸的內(nèi)存模塊非常適合 CXL 應(yīng)用。例如，標(biāo)準(zhǔn) RDIMM 可以連接到主板上基于 CXL 的內(nèi)存控制器，也可以插入 CXL 轉(zhuǎn)接卡。

盡管RDIMM模塊具有優(yōu)勢，但隨著DRAM速度的不斷提高（DDR5 *最大6400 MT/s），每個通道的引腳數(shù)量仍然相當(dāng)大（DDR380為5引腳）。差分 DIMM （DDIMM） 是一種較新的內(nèi)存模塊外形，引腳數(shù)明顯減少（84 個引腳），可實現(xiàn) 25.6GB/s 的數(shù)據(jù)吞吐率，延遲為 40ns，密度高達(dá) 256GB，允許 CPU 點對點連接到加速器和 I/O 設(shè)備。在減少引腳數(shù)的同時提高支持的數(shù)據(jù)速率，對于標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器環(huán)境中基于 CXL 的應(yīng)用程序非常有益。

CXL 外形規(guī)格

隨著接口速度的提高，設(shè)計背板面臨一些挑戰(zhàn)，例如：為驅(qū)動器和連接器選擇合適的外形尺寸，以支持帶寬要求、滿足信號完整性需求、利用現(xiàn)有設(shè)計、滿足功率預(yù)算并有助于改善氣流。

企業(yè)和數(shù)據(jù)中心 SSD 外形 （EDSSF） 是 NVM Express? （NVMe?） SSD 的另一種現(xiàn)有外形，支持嵌入式機箱更換，需要更小的連接器，允許從 PCIe 將背板設(shè)計用于 1U 和 2U 服務(wù)器，并顯著減少 2U 氣流需求，從而降低冷卻成本。

EDSSF 針對特定類型的終端應(yīng)用提供了幾個選項：

E1.S 外形小巧，支持 5.9 毫米至 25 毫米之間的厚度，是超大規(guī)模和企業(yè)級計算節(jié)點和存儲的理想選擇，與傳統(tǒng) SSD 外形相比，可容納更多 NAND 封裝，以增加每個驅(qū)動器的容量。

E1.L 是一種外形規(guī)格，旨在最大限度地提高存儲陣列（JBOD、JBOF）中每個驅(qū)動器和每個機架單元的容量，與傳統(tǒng)外形規(guī)格（如專為旋轉(zhuǎn)介質(zhì)設(shè)計的 U.2）相比，具有卓越的可管理性、可維護性和散熱特性。它支持 x4 或 x8 通道的 PCIe，最大厚度為 18 毫米。

E3 外形規(guī)格以 E3 的形式提供多種長度和高度選項。S 和 E3。L 表示 2U 垂直方向或 1U 水平方向。它們支持熱插拔，熱插拔的厚度從 7.5 毫米到 18 毫米不等，以最大限度地提高每個系統(tǒng)的驅(qū)動器，并支持 x4、x8 或 x16 PCIe 主機接口。

在背板上選擇合適的連接器以支持 CXL 的速度也非常重要。Mini Cool Edge IO 連接器 （MCIO） 是下一代連接器類型，支持 0.60mm 間距連接器，采用纖薄外形設(shè)計，能夠傳輸高達(dá) 56Gb/s 的高速信號。它被廣泛采用為服務(wù)器中 PCIe Gen 5 內(nèi)部布線的首選連接器，因為與傳統(tǒng)的 PCB 布線方法相比，它允許更大的信號路徑長度，同時保持 SI 性能。它具有成本效益、高度模塊化、可擴展且極易維修，使其成為 CXL 應(yīng)用的不錯選擇。

結(jié)論

為了設(shè)計需要內(nèi)存池和擴展的 CXL 系統(tǒng)，可以使用幾種現(xiàn)有的內(nèi)存模塊外形規(guī)格，其中包括滿足帶寬和容量需求的 RDIMM 和 DDIMM。使用的內(nèi)存模塊外形類型應(yīng)基于最終應(yīng)用的性能需求、延遲、負(fù)載和空間限制。

最后，為驅(qū)動器選擇 EDSSF 外形尺寸以及用于背板的 MCIO 連接器將有助于利用現(xiàn)有的 PCIe 基礎(chǔ)設(shè)施，并利用 CXL 的性能增強

審核編輯：郭婷