04-丁昊楠.pdf

1、面向服务器的香山处理器多核解决方案丁昊楠1 张林隽2陈熙1 蔡洛姗1 王凯帆1 袁宇翀1朱昱2 马久跃2 张睿思1 马月骁1 郑楚育2 1中国科学院计算技术研究所2北京开源芯片研究院2024 年 8 月 22 日中国科学院计算技术研究所(ICT,CAS)2 2目录 背景 开源生态 验证方法 硬件IP 解决方案 过去（TileLink）未来（AMBA CHI）总结中国科学院计算技术研究所(ICT,CAS)3 3目录 背景 开源生态 验证方法 硬件IP 解决方案 过去（TileLink）未来（AMBA CHI）总结中国科学院计算技术研究所(ICT,CAS)4 4背景 服务器平台的处理器需要更多核心

2、 多线程编程的普及单核性能进步放缓开发者的转变 能源效率与热管理功耗控制相对较低的频率 技术进步制造工艺的提升总线架构优化 并行计算需求增加多任务处理高并发需求 虚拟化和云计算计算资源分配弹性规模扩展 数据密集型应用兴起大数据分析机器学习和人工智能中国科学院计算技术研究所(ICT,CAS)5 5背景 扩展更多核心的关键在于互联总线中国科学院计算技术研究所(ICT,CAS)6 6TileLink vs AMBA CHI特性TileLinkAMBA CHI一致性状态类 MESIMOESI流控Ready-validCredit拓扑感知无有QoS无有内存序支持未定义有(支持多种)电源、复位、时钟管理无

3、有Cache-to-cache Direct Transfer未定义有Cache-to-memory Direct Transfer未定义有CMO无有Exclusive无有Atomic有有支持复杂总线拓扑（如 Mesh）的必要标准化定义支持复杂总线性能优化的必要附加功能定义支持一致性操作性能优化的必要附加功能定义中国科学院计算技术研究所(ICT,CAS)7 7Take away小结 TileLink 总线不能满足服务器平台的产品化需求中国科学院计算技术研究所(ICT,CAS)8 8目录 背景 开源生态 开发工具 硬件 IP 解决方案 过去（TileLink）未来（AMBA CHI）总结中国科学

4、院计算技术研究所(ICT,CAS)9 9开源互联总线生态工具 开发=设计+测试 计算平台复杂度不断提高 多核、多级缓存、异构 高性能计算终将拥抱 NoC 缓存系统的复杂度不断攀升 高并发度的硬件实现 拥有最多 Corner Case 的部件之一 基础设施工具直接决定开发效率 缓存一致性验证的重要性和复杂度不断提高ARM CMN600 3x5 Mesh NoC 示例中国科学院计算技术研究所(ICT,CAS)1010开源互联总线生态工具 AMBA CHI 的开源工具生态基本空白 在我们决定迁移到 AMBA CHI 的时刻需求TileLinkAMBA CHI(过去)协议层抽象有（TL-Test）无事

5、务级抽象有（TL-Test）无一致性检查有（TL-Test）无测试环境构造有（TL-Test）无可约束随机测试有（TL-Test）无快速测例构造有（TL-Test）无调试工具ChiselDB+TLLog无工程化验证的基石加快设计、测试迭代的方法中国科学院计算技术研究所(ICT,CAS)1111开源互联总线生态IP 互联=IP+Floorplan 互联结构复杂度不断提高 各种总线组件的约束、摆放 时钟域、电源域管理 SoC 的需求目标多样化 服务器平台 桌面平台 社区开发、学术研究 IP 本身也构成基础设施的一部分中国科学院计算技术研究所(ICT,CAS)1212开源互联总线生态IP AMBA

6、CHI 的开源 IP 生态基本空白 在我们决定迁移到 AMBA CHI 的时刻需求TileLinkAMBA CHI(过去)开箱即用有（rocket-chip）无总线组件 IP有（rocket-chip）无外设组件 IP有（rocket-chip）无小型互联 IP有（rocket-chip）无大型互联 IP无无开源可用性产品级高性能实现中国科学院计算技术研究所(ICT,CAS)1313Take away小结 高扩展、高性能总线开源生态几乎是一片空白中国科学院计算技术研究所(ICT,CAS)1414目录 背景 开源生态 验证方法 硬件 IP 解决方案 过去（TileLink）未来（AMBA CHI