هناك الكثير من النقاش حول إزالة العوائق التي تحول دون الابتكار هذه الأيام. إن أنظمة أشباه الموصلات هي في قلب فتح العديد من أشكال الابتكار التقني، إذا تمكنا فقط من معالجة قضايا مثل تباطؤ قانون مور، والحد من استهلاك الطاقة، وتعزيز الأمن والموثوقية، وما إلى ذلك. ولكن هناك حاجز كبير آخر وهو موضوع هذا المنشور. هذا هو الفرق الكبير بين أداء المعالج والذاكرة. في حين أن أنظمة وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات تقدم مستويات مذهلة من الأداء، فإن الذكريات التي تدير البيانات المهمة لهذه الأنظمة تتأخر بشكل كبير. هذه هي مشكلة جدار الذاكرة، وأود أن أفحص كيف تطلق Arteris العنان للابتكار من خلال تفكيك جدار الذاكرة جدار الذاكرة.
ما هو جدار الذاكرة؟
يوضح الرسم الموجود أعلى هذا المنشور مشكلة جدار الذاكرة. يمكنك رؤية الزيادة المطردة في أداء وحدات المعالجة المركزية (CPUs) ذات الخيط الواحد الموضحة بالخط الأزرق. يُظهر الخط الأخضر الزيادة الهائلة في الأداء الذي تضيفه مجموعات وحدات معالجة الرسومات. يُقدر أن الزيادة في أداء وحدات معالجة الرسومات مقابل وحدات المعالجة المركزية تبلغ 100X خلال 10 سنوات - وهي إحصائية مذهلة. كملاحظة جانبية، يمكنك أن ترى أن عدد الترانزستور لكل من وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات تتجمع حول خط مستقيم مماثل. يتم تقديم أداء وحدة معالجة الرسومات (GPU) من خلال القيام بمهام أقل بشكل أسرع بكثير بدلاً من إلقاء المزيد من الترانزستورات على المشكلة.
العديد من الأنظمة اليوم عبارة عن مزيج من عدد من وحدات المعالجة المركزية التي تقوم بمهام إدارية واسعة النطاق مع أعداد كبيرة من وحدات معالجة الرسومات التي تقوم بمهام محددة، غالبًا ما تتعلق بالذكاء الاصطناعي. يوفر هذا المزيج الإنتاجية المذهلة التي نراها في العديد من المنتجات. هناك جانب مظلم لهذه البنية المتناغمة موضح في أسفل الرسم البياني. نرى هنا بيانات الأداء لتقنيات الذاكرة المختلفة التي توفر جميع المعلومات التي تحتاج هذه الأنظمة إلى معالجتها. كما ترون، فإن الأداء المقدم أقل بكثير من وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات التي تعتمد على أنظمة الذاكرة هذه.
هذه هي مشكلة جدار الذاكرة. دعونا نستكشف الطريقة الفريدة التي تحل بها Arteris هذه المشكلة.
نهج Arteris – بطاقة ذاكرة تخزين مؤقت متماسكة وقابلة للتكوين بدرجة عالية
تتمثل الطريقة المقبولة جيدًا للتعامل مع سرعة الوصول الأبطأ إلى الذاكرة في جلب البيانات المطلوبة مسبقًا وتخزينها في ذاكرة تخزين مؤقت محلية. يعد الوصول إلى البيانات بهذه الطريقة أسرع بكثير – بضع دورات لوحدة المعالجة المركزية مقابل أكثر من 100 دورة لوحدة المعالجة المركزية. إنه أسلوب رائع، ولكن قد يكون من الصعب تنفيذ جميع البرامج والأجهزة المطلوبة للوصول إلى الذاكرة من ذاكرة التخزين المؤقت والتأكد من وجود البيانات الصحيحة في المكان المناسب في الوقت المناسب، ومتسقة عبر جميع ذاكرات التخزين المؤقت. تسمى الأنظمة التي تقدم هذا الحل بشكل فعال ذاكرة التخزين المؤقت متماسكة، وتحقيق هذا الهدف ليس بالأمر السهل. على سبيل المثال، يمكن أن يستهلك تطبيق التماسك الخاص بالبرنامج فقط ما يصل إلى 25% تقريبًا من جميع دورات وحدة المعالجة المركزية في النظام، ومن الصعب جدًا تصحيح الأخطاء. غالبًا ما يختار مصممو SoC حلول أجهزة NoC المتماسكة لذاكرة التخزين المؤقت بدلاً من ذلك، والتي تكون شفافة بالنسبة للبرنامج الذي يعمل على النظام.
لقد أتيحت لي الفرصة مؤخرًا للتحدث مع آندي نايتنجيل، نائب الرئيس لإدارة المنتجات والتسويق في الشرايين. لقد قام آندي بعمل رائع في شرح تحديات تنفيذ أنظمة متماسكة لذاكرة التخزين المؤقت والحل الفريد الذي طورته Arteris للتعامل مع هذه التحديات.
لقد اتضح أن تطوير بنية متماسكة موثوقة وفعالة لذاكرة التخزين المؤقت يمس العديد من جوانب الأجهزة والبرامج لتصميم النظام. قد يكون من الصعب جدًا جعل كل شيء يعمل بشكل موثوق وفعال ويحقق أهداف PPA المطلوبة. وقدر آندي أن كل هذا العمل قد يتطلب 50 عامًا هندسيًا لكل مشروع. هذا كثير من الوقت والتكلفة.
والخبر السار هو أن Arteris تتمتع بمهارات كبيرة في هذا المجال وقد أنشأت الشركة بنية متماسكة كاملة لذاكرة التخزين المؤقت في أحد منتجات الشبكة على الرقاقة (NoC). وصف آندي Ncore، وهي عبارة عن NoC متماسك وذاكرة تخزين مؤقت كاملة تقدمها Arteris. تتلاءم إدارة الوصول إلى الذاكرة بشكل جيد مع البنية الشاملة للشبكة على الرقاقة التي تشتهر بها Arteris. تدير Ncore الجزء المتماسك من ذاكرة التخزين المؤقت لـ SoC بشفافية مع البرنامج - مما يتيح لمصمم النظام التركيز على التحديات ذات المستوى الأعلى المرتبطة بالحصول على وحدة المعالجة المركزية وجميع وحدات معالجة الرسومات لأداء المهمة التي بين أيديهم.
قام آندي باستعراض قائمة من إمكانيات Ncore التي كانت كبيرة:
- إنتاجي: قم بتوصيل عناصر معالجة متعددة، بما في ذلك Arm وRISC-V، لتحقيق أقصى قدر من الإنتاجية الهندسية وتسريع وقت الوصول إلى السوق، مما يوفر أكثر من 50 عامًا من العمل لكل مشروع.
- شكلي: قابلة للتطوير من طبولوجيا غير متجانسة إلى طبولوجيا شبكية، مما يدعم CHI-E وCHI-B وACE المتماسكة، بالإضافة إلى واجهات ACE-Lite IO المتماسكة. يمكّن Ncore أيضًا عملاء AXI غير المتماسكين من العمل كوكلاء متماسكين للإدخال والإخراج.
- تكامل النظام البيئي: تم التحقق من صحتها مسبقًا باستخدام أحدث نوى السيارات Arm v9، مما يوفر شراكة تم الإعلان عنها مسبقًا مع Arm.
- آمنة: دعم متطلبات ASIL B إلى ASIL D لتطبيقات سلامة السيارات، والحصول على شهادة ISO26262.
- فعالة: مساحة قالب أصغر، وطاقة أقل، وأداء أعلى حسب التصميم، مقارنة بالبدائل التجارية الأخرى.
- الأسواق: مناسب لحلول السيارات والصناعية والحوسبة المؤسسية والمستهلكين وIoT SoC.
قام آندي بتفصيل بعض الفوائد التي تم تحقيقها من تصميم شركة نفط الجنوب للمستهلك. وشمل ذلك تخطيطًا مبسطًا لأرضية الرقاقة بفضل البنية الموزعة بشكل كبير، مما يعزز الاستخدام الفعال للموارد. يضمن الاتصال البيني عالي الأداء Arteris مع نسيج ذي نطاق ترددي عالٍ وزمن وصول منخفض نقل البيانات بسلاسة وتعزيز الأداء العام للنظام.
من خلال التعمق أكثر، توفر Ncore أيضًا رؤية في الوقت الفعلي لنسيج الترابط من خلال التتبع على مستوى المعاملة ومراقبة الأداء واكتشاف الأخطاء وتصحيحها. كل هذه الميزات تسهل تصحيح الأخطاء وجودة المنتج الفائقة. كما أن دعم النظام البيئي الشامل والتوافق مع الواجهات المتوافقة مع معايير الصناعة مثل AMBA، يسهل أيضًا التكامل الأسهل مع مكونات الطرف الثالث وأدوات EDA.
وكانت هذه مناقشة مفيدة للغاية. يبدو أن Arteris قد خفضت بشكل كبير من النفقات العامة لتنفيذ بنيات متماسكة لذاكرة التخزين المؤقت.
لتعلم المزيد
لقد ذكرت بعض التفاصيل حول العمل الذي تقوم به Arteris مع Arm. لا تعتقد أن هذا هو الشريك الوحيد الذي تعمل معه الشركة. وقد أطلق على Arteris اسم سويسرا لنظام IP. لدى الشركة أيضًا عمل مهم مع مجتمع RISC-V مفصلة في منشور SemiWiki هنا.
أعلنت Arteris مؤخرًا عن توسيع منتج Ncore الخاص بها. يمكنك أن تقرأ كيف تقوم Arteris بتوسيع IP المترابط المترابط لذاكرة التخزين المؤقت Ncore لتسريع تصميمات الإلكترونيات الرائدة هنا. في البيان، ليونيد سموليانسكي، دكتوراه. قدم SVP SoC للهندسة والأمن والسلامة في Mobileye هذه التعليقات:
"لقد عملنا مع تقنية Arteris Network-on-chip منذ عام 2010، واستخدمناها في تقنيات القيادة الذاتية المتقدمة ومساعدة السائق. نحن متحمسون لأن Arteris قد جلبت براعتها الهندسية الكبيرة للمساعدة في حل مشاكل التسامح مع الأخطاء وتصميم SoC الموثوق به.
هناك أيضًا مقطع قصير (ما يزيد قليلاً عن دقيقة واحدة) فيديو يشرح التحديات التي تعالجها Ncore. لقد وجدت الفيديو مفيدة للغاية.
إذا كنت بحاجة إلى تحسين الأداء لتصميمك التالي، فيجب عليك بالتأكيد إلقاء نظرة فاحصة على الحلول المتماسكة لذاكرة التخزين المؤقت التي تقدمها Arteris. أنت تستطيع تعرف على المزيد حول Ncore هنا. وهذه هي الطريقة الشرايين يطلق العنان للابتكار عن طريق تحطيم جدار الذاكرة.
شارك هذا المنشور عبر:
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://semiwiki.com/ip/arteris/342991-arteris-is-unleashing-innovation-by-breaking-down-the-memory-wall/
