這家總部位於加州聖克拉拉的公司推出了自己的數據處理單元(DPU),可以將數據中心的更多基礎設施轉移到芯片中。DPU將可編程的Arm CPU內核與高性能網絡接口結合在一個片上系統(SoC)上。該芯片增加了加速器,可以卸載功能(從與存儲協調到清除網絡中的惡意軟件),這些已成為服務器CPU性能的主要障礙。

Nvidia

BlueField DPU集成在一個名為SmartNIC的服務器網卡上,可以使用標準PCIe互連在雲數據中心和私有計算機網絡中的任何服務器上。英偉達表示,該公司已開始向早期客户供應家族第一代芯片BlueField-2,並將於2021年在主要製造商的服務器上推出。

首席執行官黃仁森(Jensen Huang)在公司一年一度的GPU技術會議(GTC)上宣佈了這一舉措,這符合Nvidia在數據中心市場擴張足跡的戰略。這些芯片基於英偉達70億美元收購Mellanox Technologies和中央處理器(CPU)的網絡芯片,該交易基於Arm的藍圖。上個月,英偉達同意以約400億美元的價格收購Arm。

長期以來,英偉達一直是高端個人電腦和遊戲機圖形處理單元(GPU)市場的領頭羊。但在過去的十年裏,它也開始在最大的雲數據中心銷售先進的服務器處理器來運行人工智能,在那裏,它的芯片是目前的黃金標準。包括亞馬遜,微軟和Alphabet的Google在內的頂級雲服務提供商使用Nvidia芯片將更多的AI性能整合到他們出租給其他公司的數據中心中。

Nvidia GPU擁有數千個用於並行計算的微型處理器。這使他們能夠比英特爾芯片更快,更高效地運行AI任務。。該芯片被添加到數據中心中龐大的服務器、存儲器、網絡交換機和其他硬件的倉庫中,以減輕AI任務的負擔,這些任務可能會使服務器的CPU過度工作。

英偉達 已經超越英特爾成為美國最有價值的半導體公司,它正試圖接管數據中心的更多計算工作。這可能會傷害英特爾, 後者在服務器CPU中佔據90%以上的市場份額,每個服務器的成本可能高達數千美元。英特爾在推出更先進的人工智能芯片的競賽中一直落後。

Huang在最近的一份聲明中説:“數據中心已經成為新的計算單元。DPU是現代安全的加速數據中心的重要組成部分,CPU、GPU和DPU可以在其中合併為一個計算單元(這是完全可編程的,支持AI的),並且可以提供以前無法實現的安全性和計算能力。”

DPU試圖解決的挑戰是,現代數據中心中更多的基礎結構管理瑣事已經換成了在服務器CPU內部運行的軟件。這些雜事大部分都曾經在標準網絡接口卡(NIC)和單獨的服務器硬件捆綁上運行。但是一個主要的缺點是服務器中的所有軟件都會給CPU中的資源增加負擔。通過 分擔這些功能,CPU可以專注於其他工作負載。

Nvidia估計,數據管理會消耗多達30%的數據中心中央處理核心,數據中心中的所有軟件基礎架構都極大地拖累了服務器的性能。Huang在GTC上説:“需要一種專門用於數據移動和安全處理的新型處理器。BlueField DPU是芯片上的數據中心基礎架構。”

Nvidia表示,該系列的首款產品BlueField-2與125個CPU內核一樣,在網絡,存儲,安全性和基礎架構任務方面具有相同水平的性能。進程中保存的資源可用於其他服務, 從而提高服務器的最大性能。數據中心使用的主要操作系統(包括Linux和VMware)支持DPU。

該芯片結合了八個基於armcortex-A72體系結構的可編程內核及其高性能ConnectX-6dx網絡接口。DPU可以被添加到數據中心的任何服務器上,它有一對加速器,用於卸載存儲、網絡和其他管理工作負載,每秒操作數高達0.7萬億次。BlueField-2還具有1MB的L2緩存,可以由成對的CPU內核共享,還有6MB的L3緩存。

BlueField-2包含用於以太網或InfiniBand的200Gb/s或雙100Gb/s網絡端口,因此它可用於網絡以及存儲工作負載,包括非易失性存儲器Express或NVMe。此外,還包括對芯片進行加密,以防止數據泄露。它具有多達16個PCIe Gen 4端口,用於與服務器上的CPU和GPU通信,以及多達16 GB的板載DRAM。

該公司正試圖通過在其Bluefield DPU中添加更強大的AI來與競爭對手脱穎而出。它還正在推出BlueField-2X,該產品將於2021年在其與BlueField-2相同的硬件中添加基於其新Ampere架構的GPU。DPU支持多達60TOPS的AI性能,可用於改善網絡,存儲和數據中心中的其他雜務。使用AI,DPU可以檢測到網絡中的異常行為,並在數據被盜之前將其阻止。

Huang説,許多主要的服務器製造商,包括戴爾技術、超微、聯想、華碩、Atos、技嘉和廣達,都計劃將Nvidia DPU集成到他們出售給企業客户的服務器中。

他還透露了該公司針對下一代SmartNIC的路線圖。Nvidia計劃 在2022年推出具有更多計算能力和400Gbps網絡鏈接的BlueField-3和BlueField-3X。它還計劃在2023年推出在計算和人工智能方面取得重大進展的BlueField-4,並將Arm CPU和Nvidia GPU在同一產品系列中首次出現在同一芯片上。

這家硅谷公司還推出了一套名為DOCA的編程工具和軟件堆棧,以補充其DPU產品線。 DOCA降低了客户構建 在Nvidia DPU上運行的軟件定義的,硬件加速的應用程序的門檻,將數據在數據中心中的服務器之間移動,以及保護和存儲所有這些內容。英偉達表示,DOCA軟件 類似於CUDA,它為開發人員提供了一套軟件工具,可以使GPU發揮更多性能。

Nvidia網絡業務產品營銷總經理Ariel Kit在博客中表示:“DOCA對於使DPU卸載、加速和隔離數據中心服務至關重要。DOCA旨在使您能夠提供廣泛的加速軟件定義的網絡、存儲、安全性和管理服務,這些服務在當前和將來的BlueField DPU系列上運行。”

BlueField DPU系列在數據中心部署的軟件方面也得到了市場上頂尖廠商的支持,包括VMware、Red Hat、Canonical以及Check Point軟件技術。

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