连接、扩展—锐龙 Threadripper架构

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目前AMD和英特尔都推出了超多核心处理器,比如英特尔的Xeon至强家族,就推出了最高达28核心的方案。不过,在核心数量超过4个以后,核心之间的互联和同步问题就成为了处理器设计的关键因素之一,在这一点上,AMD和英特尔走向了完全不同的道路。在这里,本文先说一些题外话。

英特尔在早期的超多核心设计中采用的是环形总线架构。相比传统的交叉总线架构,环形总线架构的优势要明确的多:环形总线结构更为简单,更为节省晶体管、功耗较低,在恰当的优化下能够带来非常不错的性能。英特尔在环形总线上的首款产品就是大名鼎鼎的Nehalem,后来又通过不断地优化,从一条环形总线到两条,英特尔的超多核心处理器从之前的6~8核心发展到最多22~24颗,环形总线这才走向技术终点。

环形总线的优势主要是结构简单,但是随着核心数量越来越多,其缺陷也逐渐放大。比如环形总线上连接的核心、节点越来越多,使得延迟逐渐增高。尤其是缓存一致性问题,需要不断地在环形总线上传递数据,维持不同物理核心间的同步,核心数太多会导致数据传输等待时间变长。在最差的情况下,双环形总线的两颗物理核心同步延迟甚至会高达数十个周期,这会带来性能的大幅度降低和能源的损耗。因此,英特尔在新的处理器上放弃了环形总线设计,改用了全新的Mesh网络,同时为此彻底更新了处理器的缓存设计—环形总线的L3缓存较大,方便一致性的同时

Amd展示的锐龙threadripper处理器内部链接简图

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