Gen - Z 技术 ： 实现以内存为中心的架构

Gen-Z 技术实现以内存为中心的架构

核心观点与背景

• 当前服务器架构中，内存和 I/O 带宽面临瓶颈，处理器性能被内存和 I/O 技术的局限性所限制。
• Gen-Z 技术旨在通过以内存为中心的架构，解决高速、低延迟、可扩展性问题，并创建开放的行业标准。

关键数据与趋势

• 服务器核心数量持续增长，但内存和 I/O 带宽增长未能跟上，导致内存平衡恶化。
• 典型服务器处理器在 2017 年后，核心数量增长抵消了 DDR 频道增加带来的带宽提升。

Gen-Z 架构属性

• 物理层抽象：支持多种物理层和信令速率，链路带宽从 10s-100s GB/s 到 TB/s。
• 中断处理器-内存互锁：提供可扩展的分组传输，拆分内存控制器和媒体控制器，实现以内存为中心的架构。
• 透明整合性能加速技术：减少加载延迟，增加总带宽，缓解 NVMe 延迟等问题。
• 支持多种体系结构：兼容以处理器为中心和以内存为中心的架构，提供演进路径。
• 可扩展链路与介质：支持功率成比例的链路、物理层和底层内存介质访问，抽象介质类型。
• 操作系统与应用兼容性：支持未修改的操作系统和应用程序，MMU 内存映射可直接访问 Gen-Z 连接的内存。
• 数据报包模型：提供可选封装和强排序域，支持点对点和交换机拓扑，实现多路径选项。

Gen-Z 连接组件

• 组件分解：包括处理器、媒体模块、DRAM、内存总线、媒体控制器等，实现模块化系统设计。
• 优势：兼容性、高性能、安全性、灵活性、降低 CAPEX/OPEX，加速创新。

性能对比

• 1 个 Gen-Z 端口可支持 4-8 个 DDR5 内存通道或 3-7 个 PCIe Gen4 端口，带宽可达 200GB/s - 448GB/s。

服务器分解与资源池化

• 服务器生成器（SW）将资源池化，支持裸机可引导服务器，准备安装任何操作系统和应用程序。
• 管理软件负责配置网络、分配资源，实现资源集中管理。

可扩展连接器

• Gen-Z 成员为 SNIA 提供了机械和电气规范，支持多种互连技术（Gen-Z、PCIe 等）。
• 可扩展外形优势：简化供应链，降低客户 CAPEX/OPEX，提高解决方案和业务敏捷性。
• 支持多种连接器类型和拓扑结构，提高介质、功率、性能和热容量。

发展历程与交付成果

• 2018 年发布了 Gen-Z Core Spec 1.0、Gen-Z Phy 1.0、Gen-Z Scalable Connector 1.1 等规范。
• 正在制定管理/软件、测试/兼容性及设计指南。

行业合作与呼吁

• Gen-Z 欢迎 Compute Express Link 加入，共同推动行业开放标准。
• Gen-Z 与 OCP 合作，将共同元素融入 OCP 规范，惠及成员和整个行业。
• 呼吁企业抓住机会影响 Z 世代的首次购买决策，推动行业创新和互联互通。