Intel видит будущее шин и сетей в фотонике

В этом году мероприятие Intel Architecture Day выдалось богатым на различного рода анонсы новых технологий, начиная с техпроцессов и заканчивая описанием того, как Intel видит будущее сетей и интерконнектов. Вопрос наиболее эффективного объединения компонентов вычислительных комплексов в единое, эффективно работающее целое стоит давно, но именно сейчас на него самое время дать ответ. Проблема межсоединений (interconnect) существует сразу на нескольких уровнях: от упаковки кристаллов ЦП, ГП и различных ускорителей до уровня ЦОД и даже более высокого уровня, включающего в себя и высокоскоростные сети нового поколения. На промежуточном уровне, как мы уже знаем, Intel собирается решить проблему межпроцессорного взаимодействия с помощью протоколов CXL и DSA, причём CXL сможет использовать уже имеющуюся физическую инфраструктуру PCI Express.Этим он напоминает подход, реализованный AMD в EPYC, которые общаются между собой посредством PCIe, но подход Intel является более универсальным и разносторонним. Data Streamig Accelerator же поможет при взаимодействии одного узла вычислительного кластера с другим; об этом подробнее рассказывалось ранее.

На самом глубинном уровне отдельных чипов Intel видит будущее за совмещением электроники и фотонных технологий. Предполагается, что функции ввода-вывода удастся переложить на оптический интерфейс, чиплет которого будет устанавливаться на общую с вычислительными кристаллами подложку EMIB. Дебютировала эта технология соединений достаточно давно, ещё в момент анонса процессоров Kaby Lake-G, в которых посредством EMIB были объединены кристаллы Kaby Lake, HBM-памяти и графического ускорителя AMD Vega. Но вот до оптики дело не дошло.Почему Intel выбирает фотонику? Ответов на этот вопрос несколько: во-первых, рост пропускной способности при использовании традиционных электрических соединений имеет предел, а фотоника при использовании мультиволновых лазеров способна обеспечить порядка 1 Тбит/с на волокно. Во-вторых, фотоника позволяет использовать более длинные пути соединений — оптика не столь беспощадна к расстояниям, как медь и прочие металлы на сопоставимых скоростях. При этом плотность размещения интерфейсов может быть в шесть раз выше, нежели у PCI Express 6.0 и это при сопоставимых показателях латентности.Переход на фотонику потребует внедрения новых высокоскоростных оптических модулей и коммутаторов. Здесь Intel полагается на платформу Barefoot Tofino 2, включающую в себя элементы фотоники. Работоспособные прототипы программируемых коммутаторов на базе Tofino 2 с пропускной способностью 12,8 Тбит/с были продемонстрированы компанией ещё весной этого года. 16 оптических каналов обеспечивали функционирование четырёх портов 400G. Использование новых, более скоростных SerDes-блоков позволит увеличить эти показатели.Важным компонентом новой сетевой платформы является открытость (буквально переход к решениям open source) и программируемость, как на уровне коммутатора, так и конечных точек. На нижнем уровне находятся шины, связывающие CPU, xPU (различные ускорители) и память. Данные к ним и от них проходят через «умные» сетевые адаптеры (SmartNIC), которые сами по себе могут обрабатывать «на месте» часть проходящей через них информации. Такие адаптеры активно развиваются уже сейчас.

На физическом уровне, как уже было сказано, ставка сделана на фотонику и оптические соединения. Выпуск трансиверов класса 400G и 800G на её основе уже не за горами. Ещё один важный компонент будущей сети — всестороння и повсеместная телеметрия, которая поможет оптимизировать работу всех компонентов на лету. Использование такой платформы способно не только ускорить производительность в конкретных сценариях, но в перспективе и упростить инфраструктуру ЦОД.

В отличие от «процессороцентричной», «сетецентричная» модель представляет всю систему в виде набора унифицированных вычислительных блоков и блоков хранения данных, объединённых сетевой топологией типа «leaf-spine». В качестве сроков внедрения новой архитектуры Intel называет 2025 год. Вполне возможно, что она сможет, как было сказано в презентации, объединить буквально всё на расстоянии от микрон до сотен миль.