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Locuza詳解英特爾Sapphire Rapids的多芯片互連設(shè)計(jì)

2022-02-21 17:00 · 稿源: cnbeta

英特爾即將推出代號(hào)為“Sapphire Rapids”的企業(yè)級(jí)至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器,且其核心數(shù)有望高達(dá) 60 。有趣的是,在 ISSCC 2022 的演示文稿中,英特爾已分享過(guò)分辨立案率的芯片圖??芍绱硕嗟暮诵?,是通過(guò) EMIB 互連的四個(gè)裸片實(shí)現(xiàn)的。

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不過(guò)為了幫助大家更好的了解其功能結(jié)構(gòu),熱心的 @Locuza 等網(wǎng)友,還是認(rèn)真地給原圖添加了詳細(xì)的注釋。

可知 Sapphire Rapids 芯片中的每四個(gè) Tile,都是一組成熟的多核處理器,包含了 CPU 內(nèi)核、集成的北橋、內(nèi)存、PCIe 接口,以及平臺(tái)所需的其它 IO 。

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而將 4-Tiles 結(jié)合到一起的,則是一共五組 EMIB 橋接器。這使得裸片中的 CPU 內(nèi)核能夠透明地訪問 I/O,以及透明地控制任何其它裸片的存儲(chǔ)。

從邏輯上來(lái)講,英特爾 Sapphire Rapids 與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手 AMD 的 Naples 大同小異,后者使用了 Infinity Fabric over package(IFOP)來(lái)互連四組 8 核心的 Zeppelin 芯片。

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不過(guò)這里的努力,似乎是為了最大限度地減少一種封裝互連,轉(zhuǎn)向基于硅橋的高帶寬、低延遲方案,且它們之間有著高密度的微觀布線(類似于中介層)。

每個(gè)芯片的平面圖,和過(guò)去幾代的英特爾企業(yè)級(jí)處理器也非常相似。該公司擅長(zhǎng)使用 Mesh 互連,并將各種 IP 塊放置在環(huán)形總線的網(wǎng)格中。

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網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是環(huán)形總線和全點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互連的中間地帶,網(wǎng)格中的每個(gè)單獨(dú)組件都可稱作瓦片(Tile)。

每 Tile 集成了 15 個(gè) Golden Cove 高性能 CPU 核心(P 核),輔以 2MB L2 專用緩存 + 1.875MB 的末級(jí)緩存切片,而 28.125MB 的 L3 緩存則由 60 個(gè)核心所共享(總緩存達(dá)到 112.5 MB)。

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每個(gè)芯片還具有一個(gè)內(nèi)存控制器塊,帶有 128-bit DDR5 物理層(包含 ECC 就是 160-bit)。該接口可控制雙 DDR5 通道,相當(dāng)于四組 @ 40-bit 子通道。

封裝中共支持 8 個(gè) DDR5 通道(16 個(gè)子通道),且 Sapphire Rapids 的 PCIe / CXL 接口規(guī)模異常龐大,每個(gè)裸片都有一個(gè) PCI-Express Gen 5 + CXL 1.1 根復(fù)合體(具有 32 個(gè)通道 / 128 條 PCIe 5.0 或 CXL 1.1 通道)。

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至于加速器瓦片,則包含了英特爾的數(shù)據(jù)流加速器(DSA)、快速輔助技術(shù)(QAT)、以及 DLBoost 2.0(可用于加速深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和訓(xùn)練的硬件組件)。

最后一塊瓦片包含了 24x UPI 連接,可用于插槽之間的互連。四組核心中都包含了這個(gè),意味著 Sapphire Rapids 芯片最可組建 8 路計(jì)算平臺(tái)。

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