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» 2015年10月19日 11時30分 公開

オープンコンピューティング向けインターコネクト[前編]:理想的なインターコネクトの特性とは (2/4)

[IDT(Integrated Device Technology),EDN]

相互運用性

 理想的なインターコネクトの1つ目の特性は、相互運用性です。理想的なインターコネクトは、異種のシステム設計を可能にします。システム性能を最適化するために、システム内の処理デバイスとインターコネクトデバイスは複数のベンダーから選択できるようにするべきです。例えば、ある機能のために特別に構築された、技術的に優れたアクセラレーションエンジンは、その機能を実行するプロセッサの能力にかかわらず、その機能のソフトウェア実行より優れたパフォーマンスを発揮しなければなりません。各ベンダーのデバイスは、DSPコア、グラフィックスプロセッサ、暗号化/復号/認証エンジン、パターンマッチング検索エンジン、プログラマブルロジック、ファイルシステム加速化のための数多くのオプションなど、さまざまなアクセラレーションエンジンを装備し、さまざまなアプリケーション向けに最適化されています。インターコネクトベンダーは、電力、スループット、レイテンシの継続的な改善を実現しています。さまざまなベンダーがデバイスを向上することで、相互運用可能なインターコネクトによって、新しいデバイスを簡単に統合し、システム全体を進化させることが可能になります。相互運用性は、処理とインターコネクトのイノベーションを促進します。

統合

 理想的なインターコネクトの2つ目の特性は、統合です。図1の左側に示されるように、1つの入出力プロトコルからチップ特有の入出力プロトコルへ変換する外部ブリッジは、右側に示された統合されたI/Oソリューションと比較して、追加の外部コンポーネントと、さらに2つのインタフェースの電力が必要となります。統合によってメモリ階層と外部の世界の間でデータをやりとりするために必要な電力が最小限に抑えられるため、理想的なインターコネクトは、選ばれた全てのコンピューティングデバイスのバス構造とメモリ階層に統合されなければなりません。

 統合は、単にボード上のコンポーネント数を削減するだけでなく、それ以上の価値を提供します。図1の右側に示されるように、理想的に統合されたインターコネクトは、System-on-Chip(SoC)設計全体に統合され、アクセラレーションエンジンとの効率的で低遅延のインタラクションを保証します。SoC設計では、CPUパフォーマンスと、インターコネクトのスループットやレイテンシのバランスをとるために、メモリコントローラのオペレーションを最適化するでしょう。

図1:外部NICと統合されたインターコネクトの比較

 理想的なインターコネクトを持つSoCは、デバイス内部にインターコネクトを最適化する2つの方法をもたらすキャッシュコヒーレントバスを持ちます。

 理想的なインターコネクトは、データを処理するのに必要なレイテンシ電力を最小化するために、選択されたデータをプロセッサキャッシュへ直接送ります。同様に、キャッシュコヒーレンシは、プロセッサキャッシュからデータを直接送出されることに応じます。対照的に、外部I/Oのために設計されたSoCはI/Oのために最適化されておらず、そのため全てのコミュニケーションはDRAMを介して行われます。この設計はコミュニケーションのために使われるメモリコントローラ/DRAMの電力を増加させ、コミュニケーション処理のレイテンシが増加します。

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