在传统CPU中心架构中,中央处理器通过内存访问外部存储器,而数据必须经过网络接口卡才能到达外部存储器。这种架构存在集中式计算、DRAM带宽和容量挑战、大量数据移动(服务器内和网络)以及固定计算导致工作负载容量增长等问题。
而在计算存储架构中,引入了计算存储阵列,它由计算存储驱动器组成,这些驱动器具有内置的计算功能,并且可以连接到计算存储处理器(无存储)。这种架构的特点是并行计算(利用率上升)、优化DRAM带宽和利用率、减少数据移动(降低功耗/延迟)以及随着容量增加扩展计算能力。
CSD将计算单元嵌入存储设备,支持近数据处理(NDP),减少数据传输。但面临三大挑战:
- 数据管理:传统文件系统导致元数据冗余访问和一致性问题。
- 任务调度:异构硬件资源(CPU/FPGA/闪存通道)需高效调度混合任务。
- 应用优化:CSD算力有限,需结合应用特征定制存储与计算方案。
在CPU每个Die中封装相应Memory Die, 从而实现非一致性内存访问(即NUMA),部分缓解集中式内存访问带来的瓶颈点问题。
CXL 联盟定义了3种CXL设备的概念设计,分别是:
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• type1 连接交换机的专用加速网卡
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• type2 数据密集型的GPU、FPGA加速卡
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• type3 内存Cache池
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1. Host Memory:主机内存,由CPU直接访问的内存模块。
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2. MC(Memory Controller):内存控制器,负责管理内存访问请求,通常集成在CPU或PCH(Platform Controller Hub)中。
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3. Root Complex:根复杂度,PCIe拓扑结构中的核心部分,连接着各种设备和桥接器。
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4. IO Bridge:I/O桥接器,用于连接不同类型总线的设备,例如PCIe设备。
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5. IOMMU(Input/Output Memory Management Unit):输入/输出内存管理单元,用于虚拟化和安全目的,能够映射和保护设备的内存访问权限。
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6. Home Agent:宿主代理,CXL架构中的一个重要组件,负责协调CXL设备与主机之间的通信。
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7. CXL Memory Expander:CXL内存扩展器,一种专门设计用来增加系统内存容量的设备。
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8. CXL Attached Memory:通过CXL连接的内存,可以被主机和CXL设备共享访问。