Wspólne elektryczne wejścia / wyjścia: jak komunikują się ze sobą chiplety

Przyszłe pojawienie się procesorów opartych na chipletach niesie ze sobą pytanie: jakie interfejsy i protokoły będą używane do komunikowania się ze sobą różnych elementów chipletu. Chociaż będzie kilka różnych i po jednym dla każdej marki, Common Electrical I / O w dwóch z jego wariantów jest interfejsem komunikacyjnym, który będzie używany do komunikacji chipletów na górze interpozera.

Chiplety

Nie ma wątpliwości, że procesory złożone z chipletów będą normą w kolejnych latach, wiemy, że będzie to stawka na przyszłe projekty obu Intel, AMD i NVIDIA, w którym każdy z nich opracował własny interfejs do komunikacji do użytku z Twoją architekturą.

Z drugiej strony, Common Electrical Interface to interfejs, który jest standaryzowany do komunikacji między elementami w chiplecie i nie jest własnością tych trzech firm. Co więcej, wiele projektów to układy FPGA, które wykorzystują ten interfejs do komunikacji różnych części. Chociaż przed wyjaśnieniem, z czego się składa, najlepiej jest zapoznać się z serią podstawowych pojęć.

Koncepcja NoC

NieC

NoC czyli sieć na chipie, to pomysł na wykonanie wzajemnej komunikacji pomiędzy różnymi komponentami komputera tak, jakby to była sieć, do tego każdy z elementów ma router, który komunikuje go z innymi elementami, więc tylko jest to konieczne że każdy element sieci ma wbudowany router, który służy do komunikacji i komunikacji z resztą

Każdy element w sieci składowej ma swój własny adres, a sposobem komunikacji między różnymi komponentami jest wywołanie przez każdy element adresu sieciowego innego elementu, w którym nie tylko elementy przetwarzające mają adres w tym samym, a nie tylko procesory i interfejsy I / O, ale także składające się na nie wspomnienia RAM, VRAM, a nawet chipy NVMe w celu ułatwienia komunikacji.

Idea MCM takiego jak NoC

SoC NoC

Coś, co odróżnia SoC od MCM, polega na tym, że w pierwszym przypadku mamy jednostkę centralną na chipie, która jest odpowiedzialna za komunikację ze sobą wszystkich elementów w chipie, a te z pamięcią są wspólne we wszystkich SoC, niezależnie od czyli o dowolnej architekturze, o której mówimy, wszystkie SoC zawierają ten element wspólny.

Jednak w MCM złożonym z kilku oddzielnych elementów musi istnieć jednostka odpowiedzialna za komunikację między różnymi elementami. Jeśli mówimy o SoC, to musi istnieć ta sama jednostka odpowiedzialna za komunikację, ale w przypadku, gdy mówimy o NoC, w którym każdy element może komunikować się bezpośrednio z innym, to już się zmienia.

W NoC komunikacja między różnymi elementami odbywa się za pomocą interfejsu sieciowego, wyobraź sobie to jako sieć LAN, ale przy użyciu znacznie szybszych połączeń do komunikacji między różnymi elementami chipletu, ze względu na niewielką odległość i zastosowany materiał.

Co to jest wspólne elektryczne we / wy?

Połączenia Wspólne elektryczne we / wy w skrócie CEI, to seria umów zawartych przez konsorcjum o nazwie Optical Internet Working Forum (OIF), które jest odpowiedzialne za zdefiniowanie wspólnych wymagań dla interfejsów elektrycznych o prędkości komunikacji z prędkością przesyłu 3,125, 6, 11, 25 -28 i 56, 112 i wkrótce 224 Gbps.

CEI stanowi podstawę dla różnych typów interfejsów I / O i protokołów, takich jak Hyper Transport, z którego wywodzi się Infinity Fabric firmy AMD, interfejs SATA w kilku jego wersjach. różne interfejsy 803.3 i InfiniBand.

Jego znaczenie wynika z faktu, że chociaż Intel i AMD będą używać własnych zastrzeżonych interfejsów do komunikacji różnych chipletów w MCM, istnienie standardowego interfejsu, którego można użyć, jest niezwykle ważne nie tylko w celu wdrażania projektów opartych na chipletach . przez różnych projektantów procesorów, ale także do ich rozwoju.

SerDes

Common Electrical I / O to interfejs typu SERDES, który w obecnej wersji może osiągnąć prędkość transferu 112 Gb / s. Obecnie ma różne warianty, ale interesują nas te związane z chipletami, ponieważ będą one szeroko wykorzystywane do komunikacji między różnymi elementami.

SERDES to rodzaj interfejsu, który pobiera szereg danych równolegle i przesyła je szeregowo do innego, ponieważ wykonuje odwrotny proces, to znaczy ponownie konwertuje sygnał szeregowy na równoległy. Stąd wymiar SERDES.

W przypadku obecnego interfejsu 112 Gb / s wykorzystuje on kodowanie typu PAM4 w taki sposób, że może osiągnąć prędkość 112 Gb / s przy użyciu zegara 28 GHz do komunikacji. Takie częstotliwości taktowania byłyby wyjątkowo szkodliwe, jeśli mówimy o dużych odległościach, ale nie jest to przypadek MCM składającego się z chipletów z interposerem poniżej, w którym różne elementy są zbyt blisko, aby się komunikować.

Wspólny interfejs elektryczny

W ramach interfejsu Common Electrical I / O mamy dwa typy, z jednej strony mamy ten, który jest odpowiedzialny za komunikację w tradycyjnym chiplecie, który w wersji 112 Gbps nosi nazwę CEI-112G-MCM i jest przeznaczony do odległość między obydwoma końcami wynosząca maksymalnie 2.5 mm, niewielka odległość kabla pozwala na bardzo małe zużycie energii na jeden transfer.

Wspólna elektryczna optyka MCM

Drugi typ jest przeznaczony do komunikacji z odbiornikiem optycznym i tak, następnym krokiem po konwencjonalnych interpozerach jest wykorzystanie interfejsów optycznych do komunikacji, chociaż w tej chwili nie są one ani używane, ani nie będą używane w systemach domowych.

Wspólne elektryczne wejścia / wyjścia do zewnętrznej komunikacji chipletów

IŚE Peryferia

Chiplet, mimo że składa się z różnych jednostek wewnątrz, może być postrzegany jako pojedyncza jednostka skierowana na zewnątrz, a sposób, w jaki się komunikuje, odbywa się za pośrednictwem szeregu interfejsów we / wy, które zapewniają łączność.

Oczywiście, aby móc komunikować się w obrębie chipletu, ten typ zewnętrznych interfejsów musi zostać przekształcony w sygnał typu Common Electrical I / O, poprzez serię SERDES, które znajdują się blisko obrzeża chipa. tuż przed interfejsami zewnętrznymi, czy były to interfejsy RAM, VRAM, PCI Express itp.