投稿|IBM，预言了缓存的未来？( 三 )
IBM，告诉他们如何处理缓存新系统取消了带有 L4 缓存的单独存储控制器 。相反，我们有一个看起来像八核的普通处理器 。基于三星 7nm 和 530mm构建，IBM 将两个处理器封装在一起，然后将四个封装（8 个 CPU，64 核）集成到一个单元中 。四个单元构成一个系统，总共 32 个 CPU/256 个内核 。
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在单个芯片上，我们有八个内核 。每个内核具有 32 MB 的私有 L2 缓存，具有 19 个周期的访问延迟 。这对于 L2 缓存来说是一个很长的延迟，但它也比 Zen 3 的 L2 缓存大 64 倍，这是一个 12 周期的延迟 。
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从芯片设计来看，中间的所有空间都是 L2 缓存 。没有 L3 缓存 。没有可供所有内核访问的物理共享 L3 。如果没有 z15 那样的集中式缓存芯片，这意味着为了让具有一定数量共享数据的代码能够工作，它需要往返主内存，这很慢 。但IBM已经想到了这一点 。
这个概念是L2缓存不仅仅是L2缓存 。
从表面上看，每个 L2 缓存确实是每个核心的私有缓存，而32MB是非常巨大的 。但是，当需要从 L2 逐出缓存行时，无论是处理器有意还是需要腾出空间，而不是简单地消失，它会尝试在芯片上的其他地方寻找空间 。如果它在不同内核的 L2 中找到一个空间，它就会坐在那里，并被标记为 L3 缓存线 。
IBM 在这里实施的是存在于私有物理缓存中的共享虚拟缓存的概念 。这意味着 L2 缓存和 L3 缓存成为相同的物理事物，并且缓存可以根据工作负载的需要包含来自所有不同内核的 L2 和 L3 缓存线的混合 。这对于租户不需要完整 CPU 的云服务（是的，IBM 在其云中提供 IBM Z）或不能完全跨内核扩展的工作负载变得很重要 。
这意味着具有 8 个私有 32 MB L2 缓存的整个芯片也可以被视为具有 256 MB 共享“虚拟”L3 缓存 。在这种情况下，考虑消费领域的等效情况：AMD 的 Zen 3 小芯片具有 8 个内核和 32 MB 的 L3 缓存，每个内核只有 512 KB 的私有 L2 缓存 。如果它实现了像 IBM 这样更大的 L2/虚拟 L3 方案，我们最终会得到每个核心 4.5 MB 的私有 L2 缓存，或者每个小芯片 36 MB 的共享虚拟 L3 。
这种 IBM Z 方案有一个优势，如果一个核心恰好需要位于虚拟 L3 中的数据，而该虚拟 L3 线路恰好位于其私有 L2 中，那么 19 个周期的延迟比共享的低得多 。物理 L3 缓存将是（~35-55 个周期） 。然而，更有可能的是，所需的虚拟 L3 高速缓存线位于不同内核的 L2 高速缓存中，IBM 表示，在其具有 320 GB/s 带宽的双向环互连中，这会导致平均 12 纳秒的延迟 。5.2 GHz 下的 12 纳秒约为 62 个周期，这将比物理 L3 缓存慢，但更大的 L2 应该意味着 L3 使用的压力更小 。但也因为 L2 和 L3 的大小是如此灵活和大，根据工作负载，整体延迟应该更低，工作负载范围应该增加 。
但IBM的设计优势远不止于此 。我们必须更深入地探讨 。
对于IBM Telum，我们在一个封装中有两个芯片，一个单元中有四个封装，一个系统中有四个单元，总共有32个芯片和256个内核 。IBM 没有使用外部 L4 缓存芯片，而是更进一步，使每个私有 L2 缓存也可以容纳相当于虚拟 L4 的缓存 。
这意味着如果一个缓存线从一个芯片上的虚拟 L3 中被逐出，它会去寻找系统中的另一个芯片来生存，并被标记为虚拟 L4 缓存线 。
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