संचार कारखानों और वे क्या खाते हैं

यदि कंप्यूटर उद्योग से दूर रहने वाले व्यक्ति से पूछा जाए कि प्रोसेसर के अंदर क्या है, तो इसका उत्तर "कंप्यूटर मस्तिष्क" शब्दों तक सीमित रहेगा। जो लोग इस विषय के करीब हैं वे लगभग एक दर्जन विभिन्न ब्लॉकों (उदाहरण के लिए, कैश, कोर और एक मेमोरी कंट्रोलर) का नाम लेंगे। लेकिन यहां बताया गया है कि ये ब्लॉक एक-दूसरे से कैसे जुड़े हैं, इसका जवाब देना या गलत तरीके से जवाब देना सबसे मुश्किल है। लेकिन शायद कोई जानना चाहता है! आइए सम्मानित हबरोज़िटेल की स्वस्थ जिज्ञासा को संतुष्ट करें।

लेखों की एक श्रृंखला में, जिनमें से पहला अब आपके सामने है, हम प्रोसेसर इंजीनियरिंग में नवीनतम अग्रिमों के बारे में जितना संभव हो उतना बात करने की कोशिश करेंगे, अर्थात्, संचार कारखानों, प्रोसेसर घटकों की बातचीत के लिए एक नया दृष्टिकोण।

प्रारंभ में, प्रोसेसर के अंदर कार्यात्मक ब्लॉक एक सामान्य डेटा बस द्वारा जुड़े थे। लेकिन प्रोसेसर की जटिलता बढ़ती गई, और गिनती दर्जनों इकाइयों (कुछ प्रोसेसर पहले से ही सौ से अधिक हो गई) के लिए चली गई। साझा बस उत्पादकता वृद्धि और स्केलेबिलिटी को सीमित करने वाली अड़चन बन गई है।

संचार कारखानों (संचार कपड़े) प्रोसेसर चिप के कार्यात्मक ब्लॉकों (कोर, विभिन्न बसों के नियंत्रकों, इंटरफेस और मेमोरी, वीडियो त्वरक, आदि) के आंतरिक कनेक्शन की एक प्रणाली के निर्माण के लिए एक आधुनिक दृष्टिकोण है। इसका उद्देश्य वास्तुकला के आवश्यक थ्रूपुट और स्केलेबिलिटी प्रदान करना है (एक ही प्रोसेसर परिवार के भीतर इस तरह की चीजें जैसे कि कोर की संख्या, कुछ नोड्स और फ़ंक्शन की उपस्थिति / अनुपस्थिति भिन्न हो सकती है), अन्य समाधानों में निहित सीमाओं पर काबू पाती है। यदि कोई डिवाइस डेटा ट्रांसफर के लिए एक साझा बस का उपयोग करता है, तो अन्य सभी ब्लॉक इंतजार करते हैं जब तक कि बस अपनी ज़रूरतों के लिए उस पर कब्जा करने के लिए स्वतंत्र न हो। संचार कारखाने के अंदर, एक ही समय में, कई लेनदेन हो सकते हैं जो विभिन्न उपकरणों द्वारा किए जाते हैं और निष्पादन के विभिन्न चरणों में होते हैं।


इंटेल एटम कनेक्टिविटी सिस्टम CE4100 और जुड़ी इकाइयाँ

हालांकि, संचार कारखानों के डिजाइन के साथ कई कठिनाइयां हैं जिन्हें मैं संक्षेप में रेखांकित करने की कोशिश करूंगा।

अब संचार कारखानों का उपयोग कंप्यूटर बाजार के लगभग सभी क्षेत्रों के लिए प्रोसेसर में किया जाता है: उच्च-प्रदर्शन सर्वर और ग्राफिक्स समाधान से, डेस्कटॉप और एम्बेडेड सिस्टम तक। हाई-एंड सिस्टम (रिंग, मेश, आदि) के लिए कारखानों की वास्तुकला एम्बेडेड सिस्टम (एड-हॉक) में उपयोग किए गए से काफी अलग है। एक चिप पर प्रणालियों के हिस्से के रूप में, संचार कारखाने अक्सर I / O और कैश अखंडता प्रोटोकॉल निष्पादन कार्यों को हल करते हैं। इसलिए, संचार कारखानों का डिज़ाइन गुणवत्ता (शुद्धता, प्रदर्शन, बिजली की खपत, विश्वसनीयता) और आधुनिक और भविष्य के उत्पादों में एकीकरण की गति पर उच्च मांग रखता है।

संचार कारखानों का डिजाइन कारखाने के भीतर डेटा ट्रांसफर के जटिल और वितरित प्रकृति के साथ-साथ कारखाने और इसके साथ जुड़े नोड्स के बीच बातचीत की जटिलता के कारण सबसे बड़ी समस्याओं में से एक है। स्थिति इस तथ्य से जटिल है कि कारखाने को नोड्स द्वारा उपयोग किए जाने वाले उच्च-स्तरीय प्रोटोकॉल को सही ढंग से और कुशलता से लागू करने की आवश्यकता है।


SandyBridge-EX रिंग बस और उससे जुड़े ब्लॉक

डिजाइन प्रक्रिया में, कार्यात्मक और प्रदर्शन-संबंधित विशेषताओं, लागत विश्लेषण (क्रिस्टल क्षेत्र, बिजली की खपत, विकास मूल्य) और बहु-स्तरीय अनुकूलन (डिवाइस के अभिन्न प्रदर्शन के तार्किक प्रदर्शन बनाम भौतिक पहलुओं) की जांच के कार्य हल किए जाते हैं।

यदि हम कारखाने की विशेषताओं की जांच करने की समस्या पर विचार करते हैं, तो यह पता चला है कि औपचारिक सत्यापन के वर्तमान साधन ऐसी जटिलता की प्रणालियों का विश्लेषण करने में सक्षम नहीं हैं। एक नियम के रूप में, प्रदर्शन और शुद्धता का आयोजित विश्लेषण सिमुलेशन मॉडलिंग पर आधारित है। इसी समय, महत्वपूर्ण सीमा मामलों को याद करने की अत्यधिक संभावना है, जो प्रदर्शन की विश्वसनीय गारंटी प्राप्त करने की अनुमति नहीं देता है। और यह सुनिश्चित करने के लिए कि इस दृष्टिकोण के साथ कोई गतिरोध राज्य (तथाकथित गतिरोध और लाइवलॉक) नहीं हैं, बस असंभव है। इसके अलावा, कई गतिरोध परिदृश्य, सिद्धांत रूप में, सिस्टम के कुछ हिस्सों का अलग-अलग विश्लेषण करके पता नहीं लगाया जा सकता है - एक विशिष्ट कॉन्फ़िगरेशन में संचार कारखाने पर विचार करना आवश्यक है, साथ ही साथ जुड़े एजेंट।

ये ऐसे कठिन कार्य हैं जो इंटेल (और न केवल) डिजाइनरों का सामना कर रहे हैं। निम्नलिखित पदों में, हम संचार कारखानों के बारे में कहानी को पूरा करेंगे, फिर नए प्रोसेसर विषय को प्रकट करेंगे।