Kangaskytketty muisti, muisti, joka ei ole RAM tai prosessorin välimuisti

Kankaaseen liitetty muisti

Tietokonearkkitehtuurin edistyminen ei tuo parannuksia vain prosessoreihin, vaan myös käytettyihin muisteihin, ja monta kertaa syntyy uudenlaisia ​​laitteita. Yksi niistä on Fabric Attached Memory, eräänlainen RAM joka on osa uutta muistinkäsittelyn paradigmaa. Mikä se on ja mitä ominaisuuksia tämäntyyppisellä muistilla on?

Ennen kuin aloitat, on selvennettävä, että et löydä Fabric Attached Memoryta missään tämän artikkelin kirjoittamishetkellä markkinoilla olevista tietokoneista, vaikka puhummekaan HEDT-työasemasta. Syy? Yksinkertainen, FAM on eräänlainen muisti, joka liittyy High Performance Computingiin tai HPC:hen. Tämän tyyppisen muistin kehittämisen tavoite? ExaFLOPin laskentatehon ylittäminen ja tässä vaiheessa järjestelmien muistiarkkitehtuuri on erittäin tärkeää.

Mikä on kankaaseen kiinnitetty muisti?

Kankaaseen liitetty muisti

Ymmärrämme Fabric Attached Memory (FAM) tai FAM muistityypin, jota yksi tai useampi prosessori voi käyttää ja joka voi olla samaa tai erityyppistä. Miten se eroaa perinteisistä muistoista? Siinä, että siihen pääsee verkkorajapinnan kautta ja koska yhteenliittämisinfrastruktuurit ovat kehittymässä ns. verkko sirulla voidaan sanoa, että tämä liitäntään kytketty muisti on avain nopeuttamaan prosesseja tulevaisuuden CPU:issa ja GPU:issa.

Kun puhumme RAM-muistista, ajattelemme yleensä prosessorin ulkoista muistia, joka on asennettu erillisiin siruihin ja jota käytetään rajapinnan kautta. Tämän määritelmän perusteella voimme ajatella, että voimme määritellä FAM:iksi 3DIC-piirit, joissa on pystysuoraan kytketty muisti, mutta FAM, kuten sen nimi osoittaa, on muistia, joka on kytketty suoraan siihen, mitä kutsumme "kankaaksi". Ja mitä tarkoitamme tällä nimellä? Mikä on Northbridge, joka on elementti, joka kommunikoi eri prosessorit keskenään ja nämä RAM:n kanssa.

No, Fabric Attached Memory on Northbridgessä ja siksi ennen RAM-muistia, tästä syystä sen nimi.

Scratchpad-muistikonsepti

Välimuisti Microscopio

Kun puhumme Scratchpad-muistista, viittaamme vaihtoehtoiseen RAM-muistiin, joka on erillään perinteisestä muistista sen osoitteiden osalta, joten tämä tarkoittaa, että jokainen Scratchpad-muistilla varustettu järjestelmä vaatii kaksi tiedonkeruujärjestelmää. . Tietenkin olemme unohtaneet sanoa, että Scratchpad-muistia ei yleensä löydy prosessorin ulkopuolelta, vaan prosessorin sisältä. Jolla on useita etuja:

  • Scratchpad-muistin sisällä toimivat ohjelmat toimivat nopeammin, koska etäisyys prosessoriin on pieni ja virrankulutus on pienempi.
  • Prosessorin läheisyydestä johtuen välimuistijärjestelmää ei käytetä mainitun muistin käyttämiseen.

Tämän tyyppistä muistia on käytetty vuosikymmeniä ja nykyään se löytyy grafiikkasuorittimien shader-yksiköistä, joten ne eivät ole uutuus. Miten se liittyy kankaaseen kiinnitettyyn muistiin? No, se tosiasia, että FAM on eräänlainen Scratchpad-muisti, mutta verkkoliitännän käyttö kommunikointiin tekee siitä täysin erilaisen pääsyssään.

Fabric Attached Memory on RAM-muistin suhteen hierarkiaa edeltävä taso, mutta sen käyttö tapahtuu samalla tavalla kuin NoC:ssä, jossa eri elementit toimivat toisiinsa yhdistettynä verkkona, jossa NoC on keskiosassa ja jokaisessa elementissä on reitittimesi. . Toisin sanoen FAM:iin pääsemiseksi tarvitsee vain soittaa sen verkko-osoitteeseen, ja tämän voivat tehdä kaikki järjestelmän elementit.

Muisti on käsittelyn suurin pullonkaula

Evolución cuello botella memoria

Ihanteellisessa järjestelmässä muistilla olisi tarpeeksi vasteaikaa, jotta käskyjen käsittely tapahtuisi mahdollisimman nopeasti. Valitettavasti muistin kehitys ei ole pysynyt prosessorien kehityksen tahdissa ja siitä on tullut taakka, joka on tehnyt tarpeelliseksi löytää ratkaisuja näihin ongelmiin.

On kaksi syytä, miksi muisti ei voi saavuttaa nopeutta, mutta pääasiallinen syy on se, että emme voi laittaa suuria määriä muistia prosessorin sisään ja siksi meidän on asetettava se sen ulkopuolelle toiselle sirulle. Toiseen vastataan seuraavalla kysymyksellä: mitä tapahtuu sähkösignaaleille, kun johdotusetäisyyttä kasvatetaan? Energiankulutuksesi kasvaa. Ja tässä Fabric Attached Memory hyödyntää kaikki etunsa, koska lähellä prosessointiyksikköjä oleva muisti voi saavuttaa suuria kaistanleveyksiä ilman suurta kulutusta.

Kankaan kiinnitetty moniprosessori

Mutta Fabric Attached Memory ei ole avain vain elementtien kommunikointiin saman prosessorin sisällä, vaan eri prosessorit toistensa kanssa, esimerkiksi jos meillä on useita SoC:ita, joiden on kommunikoitava säännöllisesti, ne yleensä kirjoittavat tiedot kaikkien jakamaan RAM-muistiin. jotta se saadaan myöhemmin talteen. samasta RAM-muistista muiden prosessorien toimesta jatkaaksesi työtä. Fabric Attached Memoryn avulla prosessorien ei tarvitse käyttää RAM-muistia, koska tiedot voidaan kirjoittaa Fabric Attached Memoryyn, joka sijaitsee hierarkian yhdellä tasolla eri prosessorien viimeisen tason välimuistin ja käyttöliittymän välillä. kunkin niistä RAM-muistiin.

FAM on osa PC:n tulevaisuutta

Suoritinpiirilevyt CPU GPU AMD Intel

Artikkelin alussa esitimme tämän osion otsikon, mutta jokainen lausunto on silti vastaus kysymykseen, joka vastaa syystä. Ja tämä ei ole mikään muu kuin perinteisissä tietokoneissa prosessorissa käytettävän FAM:n määrä olisi rajoitettu. Joten paras ratkaisu on sirupohjainen järjestelmä, jossa Northbridge on irrotettu muusta järjestelmästä, kuten AMDRyzen 3000- ja Ryzen 5000 -suorittimet.

Muistihierarkiassa olevan FAM:n kapasiteetti on luonteeltaan suurempi kuin nopeimmalla välimuistilla, mutta pienempi kuin RAM-muistilla. Northbridgellä erillisellä sirulla siihen on mahdollista integroida Fabric Attached Memory, mutta 2D-sirulla se on vaikeaa. Toisaalta se on 3D-siru, joka koostuu useista tasoista, joista yhdellä tasolla on järjestelmän Northbridge ja toisella FAM-muisti. Tämän ansiosta suuri osa prosesseista ja jopa säikeistä, jotka suorittavat prosessoreita rinnakkain ja koordinoidusti, nopeutuvat, jolloin vältytään perinteiseen RAM-muistiin liittyvältä valtavalta pullonkaulalta.

On olemassa suuri määrä sovelluksia, joiden suorituskyky on heikentynyt, ei käsittelynopeuden puutteen, vaan muistin nopeuden puutteen vuoksi. Muistin sijoittaminen lähemmäs prosessoria helpottaa monia näistä ongelmista ja siirtymällä sirupohjaisiin prosessoreihin, joissa yksi prosessori on jaettu useaan osaan ja uusien pakkausjärjestelmien käyttö mahdollistaa sen toteuttamisen PC:ssä.