आजकल इनोवेशन में आने वाली बाधाओं को दूर करने की खूब चर्चा हो रही है। सेमीकंडक्टर प्रणालियाँ कई प्रकार के तकनीकी नवाचारों को खोलने के केंद्र में हैं, यदि केवल हम मूर के नियम को धीमा करने, बिजली की खपत में कमी, सुरक्षा और विश्वसनीयता में वृद्धि आदि जैसे मुद्दों को संबोधित कर सकें। लेकिन एक और बड़ी बाधा है जो इस पोस्ट का विषय है। यह प्रोसेसर और मेमोरी प्रदर्शन के बीच नाटकीय अंतर है। जबकि सीपीयू और जीपीयू की प्रणालियाँ अविश्वसनीय स्तर का प्रदर्शन प्रदान कर रही हैं, इन प्रणालियों के लिए महत्वपूर्ण डेटा को प्रबंधित करने वाली यादें काफी हद तक पिछड़ रही हैं। यह मेमोरी वॉल की समस्या है, और मैं यह जांचना चाहूंगा कि आर्टेरिस इसे तोड़कर कैसे नवीनता ला रहा है स्मृति दीवार.
मेमोरी वॉल क्या है?
इस पोस्ट के शीर्ष पर मौजूद ग्राफ़िक मेमोरी वॉल समस्या को दर्शाता है। आप नीली रेखा द्वारा दर्शाए गए एकल-थ्रेडेड सीपीयू के प्रदर्शन में लगातार वृद्धि देख सकते हैं। हरी रेखा जीपीयू के समूहों द्वारा जोड़े जा रहे प्रदर्शन में तेजी से वृद्धि को दर्शाती है। जीपीयू बनाम सीपीयू के प्रदर्शन में 100 वर्षों में 10 गुना वृद्धि होने का अनुमान है - एक चौंकाने वाला आँकड़ा। एक साइड नोट के रूप में, आप देख सकते हैं कि ट्रांजिस्टर सीपीयू और जीपीयू दोनों क्लस्टर के लिए एक समान सीधी रेखा के आसपास गिना जाता है। समस्या पर अधिक ट्रांजिस्टर फेंकने के विपरीत कम कार्यों को अधिक तेजी से करने से GPU का प्रदर्शन प्राप्त होता है।
आज कई सिस्टम व्यापक प्रबंधन कार्य करने वाले कई सीपीयू का एक संयोजन हैं, जिसमें बड़ी संख्या में जीपीयू विशिष्ट कार्य करते हैं, जो अक्सर एआई से संबंधित होते हैं। यह संयोजन अद्भुत थ्रूपुट प्रदान करता है जो हम कई उत्पादों में देखते हैं। इस सामंजस्यपूर्ण वास्तुकला का एक स्याह पक्ष भी है जिसे चार्ट के नीचे दर्शाया गया है। यहां, हम विभिन्न मेमोरी प्रौद्योगिकियों के लिए प्रदर्शन डेटा देखते हैं जो इन प्रणालियों को संसाधित करने के लिए सभी जानकारी प्रदान करते हैं। जैसा कि आप देख सकते हैं, वितरित प्रदर्शन उन सीपीयू और जीपीयू की तुलना में काफी कम है जो इन मेमोरी सिस्टम पर निर्भर हैं।
यह मेमोरी वॉल की समस्या है. आइए देखें कि आर्टेरिस किस अनूठे तरीके से इस समस्या का समाधान कर रहा है।
आर्टेरिस दृष्टिकोण - एक उच्च विन्यास योग्य कैश सुसंगत एनओसी
धीमी मेमोरी एक्सेस गति से निपटने के लिए एक अच्छी तरह से स्वीकृत दृष्टिकोण आवश्यक डेटा को पूर्व-प्राप्त करना और इसे स्थानीय कैश में संग्रहीत करना है। इस तरह से डेटा तक पहुँचना बहुत तेज़ है - कुछ सीपीयू चक्र बनाम 100 से अधिक सीपीयू चक्र। यह एक अच्छा तरीका है, लेकिन कैश से मेमोरी तक पहुंचने के लिए आवश्यक सभी सॉफ़्टवेयर और हार्डवेयर को लागू करना और यह सुनिश्चित करना कठिन हो सकता है कि सही डेटा सही समय पर सही जगह पर है, और सभी कैश में सुसंगत है। इस समाधान को प्रभावी ढंग से वितरित करने वाली प्रणालियाँ कहलाती हैं कैश सुसंगत, और इस लक्ष्य को हासिल करना आसान नहीं है। उदाहरण के लिए, एक सॉफ़्टवेयर-केवल सुसंगतता कार्यान्वयन, सिस्टम में सभी सीपीयू चक्रों का ~25% तक उपभोग कर सकता है, और डीबग करना बहुत कठिन है। SoC डिज़ाइनर अक्सर इसके बजाय कैश सुसंगत NoC हार्डवेयर समाधान चुनते हैं, जो सिस्टम पर चल रहे सॉफ़्टवेयर के लिए पारदर्शी होते हैं।
हाल ही में, मुझे उत्पाद प्रबंधन एवं विपणन के उपाध्यक्ष एंडी नाइटिंगेल से बात करने का अवसर मिला धमनी. एंडी ने कैश सुसंगत प्रणालियों को लागू करने की चुनौतियों और इन चुनौतियों से निपटने के लिए आर्टेरिस द्वारा विकसित अद्वितीय समाधान को समझाने में बहुत अच्छा काम किया।
यह पता चलता है कि एक विश्वसनीय और शक्ति कुशल कैश सुसंगत वास्तुकला का विकास सिस्टम डिजाइन के कई हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर पहलुओं को छूता है। यह सब विश्वसनीय, कुशलतापूर्वक काम करना और आवश्यक पीपीए लक्ष्यों को प्राप्त करना काफी कठिन हो सकता है। एंडी ने अनुमान लगाया कि इस सभी कार्य के लिए प्रति परियोजना 50 इंजीनियरिंग वर्षों की आवश्यकता हो सकती है। यह बहुत समय और लागत है।
अच्छी खबर यह है कि आर्टेरिस के पास इस क्षेत्र में पर्याप्त कौशल है और कंपनी ने अपने नेटवर्क-ऑन-चिप (एनओसी) उत्पादों में से एक में पूर्ण कैश सुसंगत वास्तुकला बनाई है। एंडी ने एनकोर का वर्णन किया, जो आर्टेरिस द्वारा प्रस्तुत एक पूर्ण कैश सुसंगत एनओसी है। मेमोरी एक्सेस का प्रबंधन समग्र नेटवर्क-ऑन-चिप आर्किटेक्चर में अच्छी तरह से फिट बैठता है जिसके लिए आर्टेरिस जाना जाता है। एनकोर एसओसी के कैश सुसंगत हिस्से को सॉफ्टवेयर के लिए पारदर्शी रूप से प्रबंधित करता है - सिस्टम डिजाइनर को सीपीयू और उन सभी जीपीयू को कार्य करने से जुड़ी उच्च-स्तरीय चुनौतियों पर ध्यान केंद्रित करने के लिए मुक्त करता है।
एंडी ने एनकोर क्षमताओं की एक सूची तैयार की जो पर्याप्त थी:
- उत्पादक: अधिकतम इंजीनियरिंग उत्पादकता और समय-से-बाज़ार त्वरण के लिए आर्म और आरआईएससी-वी सहित कई प्रसंस्करण तत्वों को कनेक्ट करें, जिससे प्रति प्रोजेक्ट 50+ व्यक्ति-वर्ष की बचत होगी।
- विन्यास योग्य: विषम से जाल टोपोलॉजी तक स्केलेबल, सीएचआई-ई, सीएचआई-बी और एसीई सुसंगत, साथ ही एसीई-लाइट आईओ सुसंगत इंटरफेस का समर्थन करता है। Ncore AXI गैर-सुसंगत एजेंटों को IO सुसंगत एजेंटों के रूप में कार्य करने में भी सक्षम बनाता है।
- पारिस्थितिकी तंत्र एकीकरण: नवीनतम आर्म वी9 ऑटोमोटिव कोर के साथ पूर्व-मान्य, आर्म के साथ पहले से घोषित साझेदारी को पूरा करता है।
- सुरक्षित: ऑटोमोटिव सुरक्षा अनुप्रयोगों के लिए ASIL B से ASIL D आवश्यकताओं का समर्थन करना, और ISO26262 प्रमाणित होना।
- कुशल: अन्य व्यावसायिक विकल्पों की तुलना में छोटा डाई क्षेत्र, कम शक्ति और डिज़ाइन द्वारा उच्च प्रदर्शन।
- बाजार: ऑटोमोटिव, औद्योगिक, एंटरप्राइज कंप्यूटिंग, उपभोक्ता और IoT SoC समाधानों के लिए उपयुक्त।
एंडी ने उपभोक्ता SoC डिज़ाइन पर प्राप्त कुछ लाभों के बारे में विस्तार से बताया। इनमें अत्यधिक वितरित वास्तुकला के लिए सुव्यवस्थित चिप फ़्लोरप्लानिंग, कुशल संसाधन उपयोग को बढ़ावा देना शामिल है। हाई-बैंडविड्थ, कम-विलंबता फैब्रिक के साथ आर्टेरिस हाई-परफॉर्मेंस इंटरकनेक्ट ने निर्बाध डेटा ट्रांसफर सुनिश्चित किया और समग्र सिस्टम प्रदर्शन को बढ़ावा दिया।
थोड़ा और गहराई में जाने पर, Ncore लेनदेन-स्तर अनुरेखण, प्रदर्शन निगरानी और त्रुटि का पता लगाने और सुधार के साथ इंटरकनेक्ट फैब्रिक में वास्तविक समय की दृश्यता भी प्रदान करता है। ये सभी सुविधाएं आसान डिबगिंग और बेहतर उत्पाद गुणवत्ता की सुविधा प्रदान करती हैं। व्यापक पारिस्थितिकी तंत्र समर्थन और एएमबीए जैसे उद्योग-मानक इंटरफेस के साथ संगतता, तीसरे पक्ष के घटकों और ईडीए टूल के साथ आसान एकीकरण की सुविधा भी देती है।
यह बहुत उपयोगी चर्चा थी. ऐसा प्रतीत होता है कि आर्टेरिस ने कैश सुसंगत आर्किटेक्चर के कार्यान्वयन के लिए ओवरहेड को नाटकीय रूप से कम कर दिया है।
ज्यादा सीखने के लिए
मैंने आर्टेरिस आर्म के साथ जो काम कर रहा है उसके बारे में कुछ विशिष्टताओं का उल्लेख किया है। ऐसा मत सोचिए कि कंपनी एकमात्र भागीदार है जिसके साथ कंपनी काम कर रही है। आर्टेरिस को सिस्टम आईपी का स्विट्जरलैंड कहा गया है। कंपनी का आरआईएससी-वी समुदाय के साथ भी महत्वपूर्ण कार्य है यहां सेमीविकि पोस्ट में विस्तृत जानकारी दी गई है.
आर्टेरिस ने हाल ही में अपने एनकोर उत्पाद के विस्तार की घोषणा की है। आप कैसे पढ़ सकते हैं आर्टेरिस ने यहां अग्रणी इलेक्ट्रॉनिक्स डिजाइनों में तेजी लाने के लिए एनकोर कैश सुसंगत इंटरकनेक्ट आईपी का विस्तार किया है. विज्ञप्ति में, लियोनिद स्मोल्यांस्की, पीएच.डी. Mobileye में SVP SoC आर्किटेक्चर, सुरक्षा और सेफ्टी ने ये टिप्पणियाँ पेश कीं:
“हमने 2010 से आर्टेरिस नेटवर्क-ऑन-चिप तकनीक के साथ काम किया है, इसे अपनी उन्नत स्वायत्त ड्राइविंग और ड्राइवर-सहायता प्रौद्योगिकियों में उपयोग किया है। हम इस बात से उत्साहित हैं कि आर्टेरिस ने दोष सहनशीलता और विश्वसनीय SoC डिज़ाइन की समस्याओं को हल करने में मदद करने के लिए अपनी महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग क्षमता लायी है।
एक लघु (एक मिनट से थोड़ा अधिक) भी है वीडियो जो एनकोर द्वारा संबोधित चुनौतियों की व्याख्या करता है. मुझे वीडियो काफी जानकारीपूर्ण लगा.
यदि आपको अपने अगले डिज़ाइन के लिए बेहतर प्रदर्शन की आवश्यकता है, तो आपको निश्चित रूप से आर्टेरिस द्वारा पेश किए गए कैश सुसंगत समाधानों पर बारीकी से नज़र डालनी चाहिए। तुम कर सकते हो यहां एनकोर के बारे में और जानें. और इस तरह धमनी स्मृति दीवार को तोड़कर नवीनता को उजागर कर रहा है।
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- एसईओ संचालित सामग्री और पीआर वितरण। आज ही प्रवर्धित हो जाओ।
- प्लेटोडेटा.नेटवर्क वर्टिकल जेनरेटिव एआई। स्वयं को शक्तिवान बनाएं। यहां पहुंचें।
- प्लेटोआईस्ट्रीम। Web3 इंटेलिजेंस। ज्ञान प्रवर्धित। यहां पहुंचें।
- प्लेटोईएसजी. कार्बन, क्लीनटेक, ऊर्जा, पर्यावरण, सौर, कचरा प्रबंधन। यहां पहुंचें।
- प्लेटोहेल्थ। बायोटेक और क्लिनिकल परीक्षण इंटेलिजेंस। यहां पहुंचें।
- स्रोत: https://semiwiki.com/ip/arteris/342991-arteris-is-unleashing-innovation-by-breaking-down-the-memory-wall/
