Topologityper för intercom på CPU och GPU –

De flesta moderna processorer är extremt komplexa delar som består av andra, men i allmänhet tenderar de alla att ha en central kommunikation som ansvarar för utbyte av data mellan de olika elementen som ingår i processorn. Det finns dock olika topologier i det vi kallar nordbryggan och därför kommer vi att lista dem och förklara de vanligaste använda i de olika processorerna i vårt system, oavsett om det är processorer, APU:er och till och med GPU:er.

Delad bussinfrastruktur

Den första typen av topologi vi måste överväga är den så kallade Shared Bus Fabric. Dessa typer av gränssnitt är snabba och används för att kommunicera olika kärnor med varandra och deras cacher. Men det är också ansvarigt för att tillhandahålla extern åtkomst till CPU-kärnorna och därför säkerställa enhetlig åtkomst till minne och kringutrustning.

Detta innebär att den delade bussinfrastrukturen måste ha ett antal integrerade mekanismer för att säkerställa överensstämmelse med minnet hos komponenterna i processorn. Här måste vi förtydliga att vi kan upptäcka att CPU och GPU inte har samma adressering, så de kommer inte att stämma överens med varandra, men inom samma processor är det normalt att alla komponenter är justerade eller maximerade. möjlig konsekvens. Även om detta vanligtvis inte uppnås i APU:er.

cache

Således är en delad bussinfrastruktur vad vi kallar en norrbro eller norrbro, som har olika typer av topologier. Det ska förstås som hur olika komponenter interagerar med varandra, vilket påverkar latens, implementeringskostnad, strömförbrukning och andra faktorer.

Det finns ofta projekt som inte har den bästa typen av infrastruktur för att få ut det mesta av sina processorer, men det valdes av hänsyn till associerade kostnader, antingen på grund av antalet transistorer som krävs för att implementera det, eller på grund av fysiska egenskaper. kostnader som energi som överförs för kommunikation eller frigörs i form av temperatur.

Tvärstångsomkopplare

Tvärstångsomkopplare

Crossbaren är den enklaste typen av topologi att rendera. Det är en typ av mesh-gränssnitt där varje komponent har en direkt koppling till resten av systemet. Till exempel, om vi har en processor med 4 komponenter inuti, så kommer vi att ha en Crossbar Switch på 4 x 4 enheter.

Detta är den mest använda typen av topologi, och dess största fördel är att den tillåter flera parallella anslutningar. Vad är hans största brist? I takt med att vi har fler och fler komponenter kopplade till Crossbar, får fler och fler av dem plats i chippet, vilket resulterar i att den centrala kommunikationsinfrastrukturen växer mer och mer, och det kommer en punkt där flyttande data slutar ta mer plats än databehandling.

Detta är anledningen till att tvärstavsswitchar, även om de är de vanligaste, inte är den enda typen av topologi vi kan hitta i en processor, deras enorma komplexitet tvingar utvecklare att välja andra typer av topologier.

Ringtopologi

Anillo topologi

Den andra typen av topologi är ringar. För att förstå hur de fungerar måste vi göra jämförelser med verkligheten, till exempel med radiella motorvägar i vissa städer. Varje avfart till ett distrikt eller distrikt från en radiell motorväg i vår processor är en datainmatning och -utgång för en komponent i processorn, och fordonen som cirkulerar är förfrågningar om data från och till samma komponenter.

I en ringinfrastruktur cirkulerar data runt mittringen. Följaktligen är länken inte direkt, och data lämnar endast ringen när den passerar framför en specifik komponent. Det automatiska systemet i ringen extraherar data och instruktionspaket till den angivna komponenten och skickar ut resten. Problemet med denna typ av topologi är hastigheten med vilken data rör sig. Vanligtvis, för varje cykel av den delade bussinfrastrukturen, utökas en del av ringen, så att antalet underringar i ringen kommer att matcha antalet komponenter, vilket gör det svårt att skala för att skapa projekt med fler eller flera komponenter. färre komponenter.

Ringar är den enklaste typen av infrastruktur att implementera på en processor, och även den billigaste att implementera till en kostnadsnivå. Men i den här typen av infrastruktur är varje nod endast ansluten till sina två närmaste grannar, en för varje adress. Detta innebär att kommunikation med mer avlägsna komponenter kommer att ha en större latens.

Toroidal topologi

Topología Toroide

Toroidformade infrastrukturer används flitigt i superdatorvärlden för att koppla ihop olika processorer fördelade över olika infrastrukturblad så snabbt och effektivt som möjligt. Även om de har vunnit mest popularitet de senaste åren tack vare processorer designade för att accelerera artificiell intelligensalgoritmer. Antingen på kommunikationsnivån för flera ALU med varandra, eller på olika processorer.

Vid en första anblick kan den likna en Crossbar Switch, men i fallet med en 2-dimensionell torus kan en komponent interagera med 4 andra komponenter samtidigt istället för 2 jämfört med en ring, och om vi pratar om en 3 -dimensionell torus, då har vi att varje komponent kommer att ha kommunikation med de andra 6 komponenterna. För att visualisera detta måste vi komma ihåg att varje dimension av toroidtopologin tillåter kommunikation med en annan komponent, en för varje dimension. Således, för att uttrycka det enkelt, ringen är en endimensionell toroidformad infrastruktur.

Trädtopologi

Arbol topologi

En trädtopologi länkar komponenter i en organiserad hierarkisk infrastruktur så att åtkomst till en komponent kräver interaktion med den tidigare i hierarkin. Detta koncept är mycket likt det för en toroidal topologi och har därför mycket låg latens när komponenterna är nära varandra. Därför kommer fördröjningen att bero på antalet nivåer där en komponent är i förhållande till en annan i hierarkin.

Organisationen av en trädtopologi behöver inte ha ett fast antal noder på var och en av dess nivåer och kan vara helt oregelbunden i denna aspekt från en nivå i hierarkin till en annan. I denna aspekt är den alltså mer mångsidig än den toroidformade topologin som vi diskuterade i föregående avsnitt.

Relaterade artiklar

Back to top button