با فناوری AMD Coherent Interconnect Fabric آشنا شوید!

[ℛ𝒪𝒩ℐ𝒩 1185]

حوزه پردازش‌های کامپیوتری و محاسبات ریاضی از دیرباز تاکنون از مشکل بسیار بزرگی تحت عنوان پهنای باند رنج برده و در آینده نیز رنج خواهد برد. باوجود نوآوری‌های انجام‌شده در صنایع مختلف و پای به میدان گذاشتن فناوری‌های پیشرفته نیاز به پهنای باند بیشتر هنوز هم به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین فاکتورهای محدوده کننده پتانسیل به شمار رفته و به‌صورت کامل مرتفع نگردیده است که علت آن نیز مستقیماً به‌سرعت بسیار بالای پیشرفت واحدهای پردازشی و عدم همراهی فناوری‌های موجود درزمینهٔ پهنای باند یا به‌عبارتی‌دیگر عقب ماندن فناوری‌های موجود درزمینهٔ پهنای باند از فناوری‌های واحدهای نامبرده برمی‌گردد. کمپانی‌های فعال درزمینه‏ های مختلف پیوسته در حال سرمایه‌گذاری جهت توسعه یا بهبود فناوری‌های موجود در حوزه نامبرده می‌باشند تا عطش سیری‌ناپذیر واحدهای پردازشی قرارگرفته در قلب رایانه‌ها را برطرف کنند. نیاز به پهنای باند بیشتر و بالاتر در رایانه‌هایی که با پردازش حجم بسیار عظیمی از اطلاعات و محاسبات نظیر سوپرکامپیوترها، سیستم‌های سرور، سیستم‌های پردازشی محاسباتی قدرتمند (HPC) و … سروکار دارند کاملاً به چشم می‌خورد.

 

 

جدیدترین نوآوری ابداعی در زمینه پهنای باند تحت عنوان NVLink شناخته‌شده و با از بین بردن رابط موجود بین پردازنده مرکزی و تراشه شتاب‌دهنده گرافیکی قصد افزایش شگرف پهنای باند بین دو تراشه مذکور را دارد. پیش از پرداختن به مبحث فناوری‌های دو کمپانی فعال درزمینهٔ طراحی و توسعه تراشه‌های شتاب‌دهنده گرافیکی و پاسخ کمپانی قدرتمند AMD به فناوری کمپانی رقیب بهتر است ابتدا با واژه پهنای باند آشنا شویم.

فرض کنید پس از یک روز کاری بسیار پرمشغله و سخت محل کار خود را ترک کرده و قصد بازگشت به منزل را دارید. ابتدا سوار اتومبیل خود شده و سپس از یک مسیر مشخص راهی منزل می‌شوید. اکنون مجدداً فرض کنید که مسیر محل کار تا منزل شما یک خیابان کوچک می‌باشد که در تمامی ساعت روز از ترافیک رنج می‌برد. حال اگر شهرداری تعداد خطوط خیابان موجود از محل کار تا منزل شما را افزایش دهد تغییری در ترافیک ایجاد نمی‌شود؟ اگر خیابان تبدیل به یک بزرگراه شود چه مقدار می‌تواند در مدت‌زمان حرکت از مبدأ و رسیدن به مقصد تأثیرگذار باشد؟ پهنای باند موجود بین دو سخت‌افزار قرارگرفته در دل کامپیوتر نیز دقیقاً همانند مثال فوق تعریف‌شده و تمامی فاکتورهای نامبرده نیز در آن دخیل می‌باشند. اگر تراشه قرار گرفته در مقصد که وظیفه پردازش داده‌های ارسالی را بر عهده دارد دارای قدرت بسیار زیادی بوده، اما پهنای باند موجود بین سخت‌افزار فرستنده و تراشه گیرنده بسیار کوچک باشد داده‌ها با سرعت بسیار کمی به مقصد رسیده و پردازنده قرارگرفته در مقصد به‌سرعت داده‌های ارسالی را پردازش می‌کند. در این حالت پردازنده مقصد تمام مدت در انتظار دریافت داده‌های جدید بوده و توانایی استفاده از حداکثر پتانسیل خود را از دست می‌دهد. حال فرض کنید پهنای باند موجود بین سخت‌افزار فرستنده و گیرنده بسیار بزرگ بوده، اما پردازنده قرارگرفته در مقصد از قدرت مناسب جهت پردازش داده‌های ارسالی برخوردار نباشد. در این حالت داده‌های ارسالی در انتظار پردازش قرارگرفته و ترافیک اطلاعاتی در پهنای باند رخ می‌دهد. پردازنده با حداکثر توانایی در حال پردازش داده‌های دریافتی می‌باشد، اما این قدرت به‌هیچ‌عنوان در پردازش حجم عظیمی از داده‌های ارسالی کافی نمی‌باشد.

 

 

نمونه بارز دیگری که در خصوص پهنای باند می‌توان به آن اشاره کرد حافظه با دسترسی تصادفی (RAM) می‌باشد. حافظه اصلی که نام دیگری اختصاص‌یافته به سخت‌افزار فوق می‌باشد به‌عنوان یک رابط بسیار پرسرعت بین دیسک سخت و پردازنده مرکزی عمل می‌کند. سخت‌افزار دیسک سخت که به‌عنوان منبعی جهت ذخیره‌سازی دائمی اطلاعات به کار می‌رود در مقایسه با پردازنده مرکزی از سرعت بسیار کمتری برخوردار می‌باشد. هنگامی‌که اطلاعات موجود در دیسک سخت بازخوانی می‌شوند سخت‌افزار دیگری باید وظیفه پردازش اطلاعات بازخوانی شده و سپس اجرای دستورات متناسب با آن‌ها را بر عهده داشته باشد. این وظیفه بر دوش پردازنده مرکزی گذاشته‌شده است. همان‌طور که پیشتر گفته شد سرعت دیسک سخت در مقایسه با پردازنده مرکزی بسیار کمتر می‌باشد. اگر پردازنده مرکزی مستقیماً به پردازش اطلاعات موجود در دیسک سخت بپردازد سرعت رایانه با کاهش خیره‌کننده‌ای مواجه می‌شود، زیرا داده‌های ارسالی توسط دیسک سخت در مدت‌زمان کمتر از صدم ثانیه توسط پردازنده مرکزی پردازش‌شده و سپس پردازنده مجدداً تا دریافت داده‌های جدید به حالت بیکار تغییر فعالیت می‌دهد. ضعیف‌ترین پردازنده‌های مرکزی توسعه‌یافته در چندین دهه قبل نظیر پردازنده‌های پنتیوم کمپانی اینتل نیز از قدرتمندترین دیسک‌های سخت فعلی قدرتمندتر می‌باشند که این خود نشان‌دهنده سرعت و قدرت بسیار بالای پردازنده‌های مرکزی در پردازش اطلاعات می‌باشد.

اکنون سخت‌افزار دیگری تحت عنوان حافظه اصلی (RAM) همان‌طور که پیشتر گفته شد به‌عنوان رابطی بین دیسک سخت و پردازنده مرکزی عمل کرده و به ذخیره‌سازی اطلاعات بازخوانی شده از دیسک سخت می‌پردازد. پردازنده مرکزی در طرف دیگر به پردازش اطلاعات ارسالی از حافظه اصلی پرداخته و دستورات متناسب را اجرا می‌کند. حافظه اصلی در مقایسه با دیسک سخت از سرعت بسیار بیشتری برخوردار بوده که این خود به افزایش شگرف ارسال داده‌های بازخوانی شده به پردازنده مرکزی منتهی می‌شود. در این حالت پردازنده مرکزی با سرعت بسیار بیشتری به پردازش داده‌ها پرداخته و باقدرت بیشتری پتانسیل خود را مورداستفاده قرار می‌دهد. همان‌طور که مستحضر هستید حافظه‌های اصلی نیز دارای پهنای باند می‌باشند تا داده‌ها از طریق آن به پردازنده مرکزی ارسال یا داده‌های پردازش‌شده توسط پردازنده مرکزی دریافت شوند. حافظه‌های اصلی باوجود سرعت بسیار بیشتر از دیسک سخت همچنان از سرعت کمتری نسبت به پردازنده مرکزی برخوردار بوده که این خود به‌عنوان فاکتورd در محدوده سازی قدرت پردازنده مرکزی به شما می‌رود. همان‌طور که ابتدای مقاله گفته شد کمپانی‌های فعال در حوزه‌های مختلف در پی بهبود یا توسعه فناوری‌هایی جهت افزایش پهنای باند موجود بین سخت‌افزار قرارگرفته در دل رایانه می‌باشند. پیشرفت‌های انجام‌شده در حوزه پهنای باند حافظه‌های اصلی با واژه DDR تعریف‌شده و کافیست نگاهی به گذشته بیندازید تا با آن‌ها آشنا شوید. در حال حاضر جدیدترین فناوری پهنای باند حافظه‌های اصلی DDR4 نام داشته و دارای قیمت بسیار بالایی نیز می‌باشد. پهنای باند یک ماژول حافظه اصلی مستقیماً توسط کلاک آن سنجیده شده (به‌عنوان‌مثال 1333 مگاهرتز) که این خود نیز مستقیماً به فناوری ساخت تراشه‌های حافظه آن (DDR3 ،DDR2 ،DDR و DDR4) بازمی‌گردد (البته فاکتورهای دیگری نظیر تأخیر، تایمینگ و … در پهنای باند و سرعت ارسال و دریافت داده‌ها دخیل می‌باشند که توضیحات آن‌ها از حوصله مقاله خارج است).

 

اکنون مبحث را مقداری پیچیده‌تر کرده و با پهنای باند موجود بین پردازنده مرکزی و تراشه شتاب‌دهنده گرافیکی آشنا می‌شویم. همان‌طور که پیشتر گفته شد پهنای باند در انتقال اطلاعات نقش عدیده‌ای را ایفا می‌کند. تراشه‌های شتاب‌دهنده گرافیکی در مقایسه با پردازنده‌های مرکزی از سرعت بسیار بیشتری برخوردار بوده و توانایی انجام محاسبات ریاضی بسیار پیچیده را در مدت‌زمان بسیار کوتاه دارا می‌باشند، اما اجرای تمامی دستورات مختلف و انجام برخی محاسبات به‌خصوص از عهده تراشه شتاب‌دهنده گرافیکی خارج است. در حوزه گیمینگ، سیستم‌های سرور، سوپرکامپیوترها و … که با پردازش حجم بسیار عظیمی از اطلاعات به‌صورت بلادرنگ سروکار دارند، پردازنده مرکزی بخشی از بار پردازشی خود را به تراشه شتاب‌دهنده گرافیکی منتقل می‌کند تا در پردازش اطلاعات دچار اختلال نشود. رابط مرکزی PCI-Express در ایجاد ارتباط بین پردازنده مرکزی و کارت گرافیک نقش عمده‌ای را ایفا کرده و اطلاعات از طریق رابط نامبرده بین دو تراشه فوق انتقال پیدا می‌کنند، اما مجدداً پهنای باند در اینجا نیز به‌عنوان فاکتور محدوده سازی پتانسیل تراشه‌های نامبرده مطرح می‌شود. رابط مذکور بر اساس فناوری (PCI-E 2.0 ،PCI-E 1.1 و PCI-E 3.0) از پهنای باند محدودی برخوردار بوده و امکان انتقال حجم مشخصی از داده‌ها را فراهم می‌آورد. در اینجا مجدداً مبحث قدرت تراشه‌های گرافیک و کمبود پهنای باند که پیشتر اشاره شد مطرح می شود.

کمپانی انویدیا همان‌طور که در ابتدای مقاله به آن اشاره شد با معرفی فناوری NVLink درصدد حذف رابط PCI-Express بوده و با معرفی فناوری نامبرده بسترهای لازمه جهت ارتباط داخلی و مستقیم پردازنده مرکزی و کارت گرافیک را فراهم آورده است تا وابستگی انتقال اطلاعات به رابط فوق مرتفع گردد. فناوری نامبرده با افزایش شگرف محدودیت پهنای باند موجود بین پردازنده مرکزی و کارت گرافیک امکان انتقال اطلاعات با سرعت بسیار بیشتری را فراهم آورده که این خود به افزایش پتانسیل پردازنده مرکزی و کارت گرافیک منجر می شود. با معرفی فناوری مذکور از جانب کمپانی انویدیا و ویژگی‌های منحصربه‌فرد آن بسیاری گمان داشتند که کمپانی AMD بازار سیستم‌های سرور و HPC را به‌صورت کامل ازدست‌داده است، اما واقعیت امر آن است که کمپانی AMD حریف بسیار قدرتمندی به شمار رفته و به‌سادگی میدان را واگذار نمی‌کند.

 

 

با شکل‌گیری بخش Radeon Technologies Group در سپتامبر سال 2015، کمپانی قدرتمند AMD سرمایه‌گذاری‌های عظیمی را در توسعه و ساخت تراشه‌های شتاب‌دهنده گرافیکی و فناوری‌های مرتبط با تراشه‌های نامبرده انجام داده است. فناوری اتصال داخلی یکپارچه و منسجم (Coherent Interconnect Fabric) جدیدترین نوآوری کمپانی قدرتمند AMD جهت مرتفع سازی گلوگاه موجود بین پردازنده مرکزی و کارت گرافیک به شمار رفته و مستقیماً فناوری NVLink کمپانی رقیب را هدف قرار داده است. فناوری نامبرده با حذف رابط PCI-Express و ایجاد بستری جهت ارتباط پردازنده مرکزی و کارت گرافیک به‌صورت داخلی افزایش شگرف پهنای باند را به دنبال دارد. گلوگاه موجود بین پردازنده مرکزی و تراشه شتاب‌دهنده گرافیکی نه‌تنها در سیستم‌های سرور و سوپرکامپیوترها، بلکه در سیستم‌های گیمینگ خانگی نیز مشکلات فراوانی را به خود اختصاص داده است. نسخه سوم رابط PCI-Express x16 که مستقیماً در میزبانی کارت‌های گرافیک نقش دارد دارای پهنای باندی به بزرگی 15.754 گیگابایت در ثانیه می‌باشد. این بدان معنی است که در یک ثانیه تنها 15 گیگابایت از داده‌های بازخوانی شده توانایی ارسال بین پردازنده مرکزی و کارت گرافیکی را دارا می‌باشند، اکنون اگر تراشه‌های قرارگرفته در مبدأ و مقصد دارای قدرت بسیار بیشتری در پردازش و محاسبه داده‌های ارسالی باشند، محدودیت پهنای باند همان‌طور که پیشتر گفته شد در محدوده سازی پتانسیل آن‌ها نقش ویژه‌ای را به خود اختصاص می‌دهد.

فناوری Coherent Interconnect Fabric با حذف رابط موجود بین پردازنده مرکزی و کارت گرافیک و افزایش پهنای باند به 100 گیگابایت در ثانیه برگ زرینی را در کاهش گلوگاه و نمایان‌سازی پتانسیل سیستم‌های HPC، سرور، گیمینگ و … به ثبت رسانده است. فناوری کمپانی AMD در مقایسه با فناوری رقیب از پهنای باند و سرعت کمتری برخوردار می‌باشد (فناوری NVLink دارای پهنای باند به بزرگی 200 گیگابایت بر ثانیه می‌باشد)، اما سازگاری با پردازنده‌های مرکزی x86 از ویژگی‌های مثبت فناوری کمپانی AMD به شمار می‌رود، بر خلاف فناوری کمپانی رقیب که تنها با تراشه‌های شتاب‌دهنده گرافیکی انویدیا و پردازنده‌های مرکزی ساخته کمپانی IBM سازگاری دارند. پشتیبانی از پردازنده‌های مرکزی x86 فناوری نامبرده را نه‌تنها جهت استفاده در سیستم‌های سرور و سوپرکامپیوترها، بلکه سیستم‌های گیمینگ نیز کاملاً ایدئال می‌سازد. فناوری مذکور با تراشه‌های شتاب‌دهنده مبتنی بر معماری پولاریس، پردازنده‌های مرکزی و پردازنده‌های شتاب‌یافته ساخته کمپانی AMD سازگاری کامل داشته و محدوده وسیعی از کامپیوترهای موجود نظیر سیستم‌های سرور، سیستم‌های HPC، سیستم‌های گیمینگ، کنسول‌ها و … را هدف قرار داده است. ذکر این نکته ضروری است که فناوری فوق در حالت مالتی GPU نیز کارایی داشته و ارتباط منسجمی را بین تراشه های شتاب دهنده گرافیکی، پردازنده های مرکزی یا واحدهای پردازشی شتاب یافته برقرار می سازد.

 

نویسنده: سید محمد جواد قلی پور (The Joker)

ویرایش شده فوریه 2, 2016 توسط RONIN021

[mahanhemati68 195]

آقا مرسی از خبرهای جدیدتون .

ما باید همیشه از حامیان شرکت amd باشیم و طرفداری از برند مورد علاقمون کنیم .

[سعید بهمنیان 6475]

درود و سپاس از پوشش این خبر

من بخش مقابسه دو تولید کننده درباره سازگاری با پردازنده ها رو متوجه نشدم.

[ℛ𝒪𝒩ℐ𝒩 1185]

درود و سپاس از پوشش این خبر

من بخش مقابسه دو تولید کننده درباره سازگاری با پردازنده ها رو متوجه نشدم.

 

AMD Coherent Interconnect Fabric با پلتفرم x86 سازگاری داره برخلاف NVLink، دستورالعمل x86 طیف گسترده ای از پردازنده های بازار رو تشکیل می دهد، به عبارتی از خط فرمان مرسوم تری استفاده می کنند (مثله پردازنده های بولدوزر) این خط فرمان پردازشی به زمان های گذشته معرفی پردازنده های Intel 8086 بر میگردد، البته شاید انویدیا تغییراتی در NVLink ایجاد کنه، همه چی بستگی به عملکرد تکنولوژی AMD داره.

@};-

ویرایش شده فوریه 2, 2016 توسط RONIN021