早期電子元件是電阻、電容、晶體管等單獨焊接在電路板上的,叫分立元件。后來,技術進步了,出現了集成電路,就是許多晶體管、小電阻、小電容集成在一塊很小的電路板上,叫集成電路。
但現在主板上還是有單獨的電阻、電容、電感、晶體管等分立元件,只是集成電路將會發揮更大的作用。
電腦CPU叫中央處理器芯片,它需要高速緩存才能與低速硬件芯片通訊,但其它芯片相互之間是分立存的,這就使得計算機無法做到更小的體積。近年來一些芯片廠商開始尋求新的技術,希望能夠將CPU、存儲器和其它關鍵芯片集成到一個較大的硅片上,從而讓計算機體積變得更小些,使用、攜帶、搬運更方便。
AMD廠家已經開始研究這個技術了,叫
Chiplet。一、chiplet 是什么?
就是小芯片,首先將復雜功能進行分解,然后開發出多種具有單一特定功能,可相互進行模塊化組裝的“小芯片”(chiplet),如實現數據存儲、計算、信號處理、數據流管理等功能,并最終以此為基礎,建立一個“小芯片”的芯片網絡。
二、芯片網絡是什么?
未來的電腦系統可能只包含一個CPU芯片(chiplet)和幾個GPU,這些GPU都連接到這個chiplet芯片上,形成芯片網絡。
三、chiplet的作用
Chiplet可以將不同的計算機元件集成在一塊硅片上,來實現更小更緊湊的計算機系統結構。
未來計算機的系統結構,可能不是由單獨封裝的芯片制造的,而是在一塊較大的硅片上互連成芯片網絡的IC制造的。
IC即集成電路(integrated circuit)是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝,把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起,制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上,然后封裝在一個管殼內,成為具有所需電路功能的微型結構;其中所有元件在結構上已組成一個整體,使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進了一大步。它在電路中用字母IC表示。
四、新的計算機系統結構
未來的電腦,集成度更高,可能在電路板上,更多的分立元件將消失,插來插去的元件會越來越少。
這個就是AMD工程師一直在開發的,名為“chiplets”的產品。按照規劃,這個新形態的產品可以讓數據移動得更快,更自由,且能制造更小,更便宜,集成度更緊密的計算機系統。
實現這個想法的方式就是將單獨的CPU,存儲器和其他關鍵系統都安裝到一個相當大的硅片上,這就稱為active interposer,它具有很厚的互連和路由電路routing circuits。
五、芯片網絡規則
互聯網世界,有許多協議,數據傳輸協議、硬件接口協議等等,如果沒有這些協議、規則,網絡就會是處于一片混亂的狀態。
未來的芯片網絡,也會遇到各種問題,比如:死鎖問題、流量擁堵問題。
1、交通死鎖:
將不同的chiplets(小芯片)連接到內插器網絡時會出現類似交通擁堵的死鎖。雖然chiplets本身設計不會發生死鎖,但當它們連接在一起形成芯片網絡時,就出現了交通死鎖問題。
AMD研究人員最近提出了一種方案,芯片網絡需要遵守簡單的規則,就能基本消除死鎖難題。
這些規則規定了數據進入和離開芯片的問題,限制了移動的方向。如果能夠徹底解決這個問題,那么Chiplet將為未來計算機設計的發展帶來新的動力。
2、流量堵塞:
盡管每個chiplet的芯片上routing system都可以很好地工作,但是當它們全部連接在內插器的網絡上時,會出現網絡試圖以這樣的方式route數據的情況,這樣就會引致流量堵塞。Loh解釋說:“僵局發生的原因在于你的不同消息都試圖競爭相同種類的資源,這就導致每個人都在等待對方"。
“這些獨立chiplet的可以經過設計,使它們不會發生死鎖,”Loh說?!暗且坏┪野阉鼈兎旁谝黄穑陀辛诵碌穆肪€,而這些路線并沒有任何人提前計劃過。”試圖通過將所有chiplets與特定的插入器網絡一起設計,避免這些新的僵局挫敗優勢的技術:然后,Chiplets無法由單獨的團隊輕松設計和優化,而且他們不能很容易地被混合和匹配,快速形成新系統。
六、網絡節點
互聯網網絡就是由許許多多的網絡節點組成的,這些網絡節點,可以理解為網線插口,用網線連接到電腦設備上。每個網絡節點都有一個IP地址。
把許多的網絡節點用通信線路連接起來,形成一定的幾何關系,這就是計算機網絡拓撲。
所有其他的內容都在中介層上(包括邏輯chiplets,內存),無源內插器本身的網絡以及其他所有內容,這些都只是網絡上的一個節點。
這個芯片網絡中的無源內插器(passive interposers),相當于電腦上的網線接口的作用,會有一個獨立的IP地址。
七、AMD的CPU新技術
AMD采用“chiplet”方法進行設計CPU。AMD可以將一系列處理器封裝在一起,而不是在單個芯片上構建一個處理器,即通過Infinity Fabric系統總線連接它們。
AMD從Ryzen這代起啟用了新的芯片內、外部互連:Infinity Fabric。Infinity Fabric實際是由傳輸數據的Infinity Scalable Data Fabric(SDF)和負責控制的Infinity Scalable Control Fabric(SCF)兩個系統組成,如果把Infinity SDF比作芯片運輸數據的血液循環系統,Infinity SCF就是芯片的神經系統。