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内存系统结构 PIM 和 CXL - 内存的创新
信息技术
2022-06-24
2021 OCP Global Summit 会议
乐***
AI智能总结
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核心观点与关键数据
PIM(处理内存)
原理
:系统级性能受限于带宽扩展,受 PCB 线数、CPU 球数和热约束限制。PIM 通过在内存中集成可编程计算单元,实现并行处理并最小化数据移动。
Aquabolt - XL 系统
:基于 HBM2 的 PIM 首次演示系统,用于前沿 AI 和 HPC,将 PCU 与 HBM 内内存核心集成。
性能与能效
:
性能提升:通过多银行并行操作,最高可达 4 倍 DRAM 带宽。
能效提升:利用存内处理单元减少数据移动能耗。
评估结果
:
Xilinx Alveo U280 FPGA 平台测试:GEMV、ADD、LSTM 等任务性能提升 2.54-2.85 倍,能耗降低 42.6%。
AXDIMM(近内存计算)
原理
:将计算置于内存模块上的缓冲区,缓解冯·诺伊曼内存总线瓶颈。
性能与能效
:
性能提升:2-Rank AXDIMM 相比 CPU + RDIMM 提升 1.8 倍。
能效提升:2-Rank AXDIMM 能耗降低 42.6%。
评估结果
:
基于 Xilinx ZynqUltrascale + FPGA 平台,RecNMP 应用程序 QPS 提升 1.8-6.9 倍。
CXL 内存
标准
:CXL 1.0 规范,支持内存缓冲区、缓存设备、带内存的加速器等类型。
三星 CXL Type 3 内存
:
形状因子:E1.S、E3.S、E3.L(考虑中)。
媒体:DDR5。
容量:128 GB 至待定。
功能
:内存池化,支持多主机共享和独占使用。
开发
:媒体控制器所有权、延迟、成本、电源等优化。
SMDK(可扩展内存开发套件)
架构
:包含 CXL 内存分配器、兼容 API、智能内存分层等。
功能
:
兼容 API:无需修改应用程序即可支持内存扩展器。
智能分层引擎:通过优先级/容量/带宽优化内存使用。
演示
:
IMDB(Redis/Memcached)功能测试,展示 CXL 内存分配和优化。
开源
:预计明年上半年开源。
研究结论
PIM 和 AXDIMM
:通过内存内或近内存计算,显著提升性能和能效。
CXL 内存
:作为关键接口,支持新媒体和 SDM 系统架构及异构计算。
SMDK
:促进 CXL 内存部署,无需修改现有应用程序,支持智能内存管理和优化。
总体趋势
:数据移动管理是提升性能和能效的关键,软件在内存分层和优化中作用重大。
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