De mícrons a centenas de quilômetros: a Intel vê o futuro dos ônibus e redes em fotônica

O evento Intel Architecture Day deste ano acabou sendo rico em vários anúncios de novas tecnologias, desde processos técnicos até a descrição de como a Intel vê o futuro das redes e interconexões. A questão da unificação mais eficaz dos componentes dos sistemas de computação em um todo único e eficiente já existe há muito tempo, mas agora é a hora de respondê-la.

O problema de interconexão existe em vários níveis ao mesmo tempo: desde o empacotamento de CPU, GPU e vários aceleradores até o nível do data center e ainda mais alto, que inclui redes de alta velocidade da próxima geração. No nível intermediário, como já sabemos, a Intel vai resolver o problema de comunicação entre processadores usando os protocolos CXL e DSA, e CXL será capaz de usar a infraestrutura PCI Express física já existente.

Nisso se assemelha à abordagem implementada pela AMD em EPYC, que se comunicam entre si via PCIe, mas a abordagem da Intel é mais universal e versátil. O Data Streamig Accelerator ajudará na interação de um nó de um cluster de computação com outro; isso foi discutido com mais detalhes anteriormente.

No nível mais profundo de chips individuais, a Intel vê o futuro em uma combinação de tecnologias eletrônicas e fotônicas. Supõe-se que as funções de I / O podem ser transferidas para a interface óptica, o chip da qual será instalado em um substrato EMIB comum com os cristais de computação. Essa tecnologia de conexão estreou há muito tempo, ainda na época do anúncio dos processadores Kaby Lake-G, nos quais os cristais Kaby Lake, a memória HBM e o acelerador gráfico AMD Vega foram combinados através do EMIB. Mas não chegou à óptica.

Por que a Intel está escolhendo a fotônica? Existem várias respostas para essa pergunta: em primeiro lugar, o aumento na taxa de transferência ao usar conexões elétricas tradicionais tem um limite, e a fotônica ao usar lasers de comprimentos de onda múltiplos pode fornecer cerca de 1 Tbit / s por fibra. Em segundo lugar, a fotônica permite caminhos mais longos de conexões – a óptica não é tão implacável com as distâncias quanto o cobre e outros metais em velocidades comparáveis. Ao mesmo tempo, a densidade das interfaces pode ser seis vezes maior do que a do PCI Express 6.0, e isso com indicadores de latência comparáveis.

A transição para a fotônica exigirá a introdução de novos módulos e switches ópticos de alta velocidade. Aqui, a Intel conta com a plataforma Barefoot Tofino 2, que inclui elementos fotônicos. Protótipos viáveis ​​de switches programáveis ​​baseados no Tofino 2 com uma largura de banda de 12,8 Tbit / s foram demonstrados pela empresa nesta primavera. 16 canais ópticos proporcionaram o funcionamento de quatro portas 400G. O uso de blocos SerDes novos e mais rápidos aumentará esses indicadores.

Um componente importante da nova plataforma de rede é a abertura (literalmente, a transição para soluções de código-fonte aberto) e a programabilidade, tanto nos níveis de switch quanto de terminal. No nível inferior estão os barramentos que conectam a CPU, xPU (vários aceleradores) e a memória. Os dados de e para eles passam por adaptadores de rede “inteligentes” (SmartNICs), que podem processar parte das informações que passam por eles “no local”. Esses adaptadores estão em desenvolvimento ativo agora.

No nível físico, como já mencionado, a aposta é colocada em conexões fotônicas e ópticas. O lançamento dos transceptores das classes 400G e 800G com base nele está chegando. Outro componente importante da futura rede é a telemetria abrangente e ubíqua, que ajudará a otimizar o desempenho de todos os componentes em tempo real. O uso de tal plataforma pode não apenas acelerar o desempenho em cenários específicos, mas a longo prazo e simplificar a infraestrutura do data center.

Em contraste com o modelo “centrado no processador”, o modelo “centrado na rede” representa todo o sistema como um conjunto de unidades unificadas de computação e armazenamento de dados, unidas por uma topologia de rede do tipo “folha-espinha”. A Intel cita 2025 como o cronograma para a introdução da nova arquitetura. É possível que consiga, como foi dito na apresentação, unir literalmente tudo a uma distância de mícrons a centenas de quilômetros.