معرفی معماری جدید پردازنده‌های Xeon و Skylake-X

آقای آخلیش کومار، معمار پردازنده‌های Skylake-SP امروز در وبلاگ شخصی خود پستی با مضمون معرفی معماری مش جدید اینتل برای پردازنده‌های Xeon منتشر کرد. پلتفرم پردازنده مقیاس‌پذیر اینتل در واقع تغییر برند یا نام تجاری خط تولید پردازنده‌های سری Xeon محسوب می‌شود. با توجه به اینکه کمپانی اینتل از Die (پردازنده‌های بهینه شده برای سرور) در خط تولید سرور‌ها و کامپیوتری‌های شخص (PC) مکررا استفاده کرده است، از معماری جدید معرفی شده می‌توان در مسیر ساخت پردازنده‌های Skylake-X بهره‌برداری کرد. توپولوژی مش جدید کمپانی اینتل در جهت رقابت با تکنولوژی Infinity Fabric شرکت AMD معرفی شده است. تکنولوژی Infinity Fabric در پردازنده‌های Ryzen، ThreadRipper و EPYC شرکت AMD مورد استفاده قرار می‌گیرد. اجازه بدهید این دو طراحی را مقایسه کنیم.

شرکت اینتل در توپولوژی مش جدید خود ردیف‌های افقی و عمودی هسته‌ پردازنده، کش، حافظه و کنترلر‌های ورودی و خروجی را به یکدیگر متصل کرده است. یکی از موارد قابل توجه این معماری عدم وجود سوییچ‌های بافر دار است. سوییچ‌های موجود در تقاطع اتصالات امکان برقراری ارتباط مستقیم و ایجاد یک زمان بندی هوشمند برای یافتن کوتاه‌ترین مسیر بین اجزا را فراهم کرده است. همچنین یک مسیر حلقه مانند در جریان اتصالات وجود دارد که امکان ایجاد زمان‌بندی بهینه شده در مسیر‌ داده را فراهم می‌کند. همچنین قابلیت جابجایی داده به صورت پله‌ای بین هسته‌ها، امکان مسیریابی پیچیده‌تر ولی موثر بین عناصر Die فراهم شده است. بر اساس گزارشات اینتل، معماری حلقه‌ی جدید پهنای باند را نیز افزایش داده است که در نتیجه سرعت انتقال داده بین هسته‌ها و کش‌هایی که آنها‌ را تغذیه می‌کنند، افزایش پیدا کرده است. معماری مش جدید ترافیک داده‌ی ورودی و خروجی حافظه‌ی اصلی را هم کنترل می‌کند و باعث افزایش بازدهی و کاهش تاخیر رم نیز شده است. کانال‌های ارتباطی بین سوکت جریان داده‌، تعداد‌ پردازنده‌های بیشتر از دو عدد را برای تنظیمات مخصوص شبکه مدیریت می‌کنند. در گذشته اینتل از تکنولوژی QPI برای ارتباط بین سوکت‌ها استفاده‌ می‌کرد؛ ولی گزارشاتی بدست آمده که خبر استفاده از کانال ارتباطی جدید در سری پردازنده‌ی جدید Skylake در مدل سرور، می‌دهد. اینتل به طور دقیق فرکانس کاری معماری مش جدید را اعلام نکرده است، ولی طبق گزارش‌ اینتل، فرکانس و ولتاژ کاری پایین‌تری نسبت به معماری حلقه‌ دارد و در عین حال پهنای باند و تاخیر کمی هم دارد.

شرکت AMD هم یک اتصال جدید از نوع Infinity Fabric طراحی کرده که ورژن بهینه شده‌ی HyperTransport است که در میکرو معماری های Zen به کار می‌رفت. AMD در سری پردازنده‌های Zen، روش متفاوتی برای طراحی پردازنده انتخاب کرده‌ است. میکرومعماری Zen از بلوک‌های ۴ هسته‌ای که CPU Complex یا به‌اختصار CCX نامیده‌ می‌شوند، بهره می‌برد. AMD هر بلوک را با استفاده از کش‌های ۸ مگابایتی به ۴ بخش تقسیم می‌کند؛ هر هسته با میانگین تأخیر مشابه به کش‌های L3 دسترسی دارد. با استفاده از ۲ بلوک CCX یک پردازنده‌ی ۸ هسته‌ای رایزن ۷ ساخته‌ می‌شود. این بلوک‌ها توسط یک اتصال از نوع Infinity Fabric به یکدیگر متصل می‌شوند. CCX-ها کنترلر حافظه‌ی مشترکی دارند. پردازنده اصلی که در واقع دو پردازنده‌ی ۴ هسته‌ای است، توسط یک مسیر Infinity Fabric با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. Infinity Fabric، یک مسیر ارتباطی ۲۵۶ بیتی دوطرفه است که وظیفه‌ی جابجایی ترافیک بین بلوک‌ها را بر عهده دارد.

بازگشت بازار رقابتی CPU با حضور کمپانی‌های مطرح اینتل و AMD شروع شده است. هر دو کمپانی آخرین معماری‌های خود را در زمینه پردازنده‌ها معرفی کرده‌اند. هر دو معماری مش اینتل و Infinity Fabric کمپانی AMD توانایی‌هایی را دارند که طرح‌های بعدی کمپانی‌ها را برای چند نسل بعد پوشش می‌دهد. بدون شک هر معماری نقاط قوت و ضعف خود را دارد. تنها راه ارزیابی مزایای عملکرد معماری‌ها، آزمایش سیلیکون است. ما مشتاق هستیم هر چه زود‌تر نمونه اولیه Skylake-X جدید را بدست بیاوریم و آزمایش‌های خود را بر روی آن انجام دهیم تا مطمئن شویم توپولوژی جدید اینتل عملکرد قابل ملاحظه‌ای را ارائه می‌دهد یا خیر!