SK Hynix plant, winzige CPUs in seine SSD-Controller zu integrieren, um die Effizienz zu steigern

SK Hynix arbeitet derzeit an einer SSD-Controller-Architektur zur Steigerung der Effizienz. Das Unternehmen hat die H-TPU (Hynix Transaction Processing Unit) vorgestellt. Dabei handelt es sich um einen sehr kleinen, programmierbaren Prozessor für sich wiederholende Aufgaben innerhalb des SSD-Controllers.

Die eigentlichen Probleme liegen nun im Controller  

Aufgrund der großen Datenmengen, die verarbeitet werden müssen, erweisen sich Allzweck-CPU-Kerne bei der Ausführung bestimmter Aufgaben zunehmend als ineffizient. Sie gelten als vergleichsweise flexibel, leistungsstark und groß, während der Großteil der Arbeitslast einfach und sehr repetitiv ist. Die H-TPU arbeitet auf der Grundlage von vierstufigen In-Order-Pipelines und kann diese sich wiederholenden Aufgaben relativ schnell ausführen. Zahlreiche H-TPUs lassen sich perfekt auf relativ kleinem Raum unterbringen; sie können auf 4 Prozent der Chipfläche eines Standard-CPU-Kerns untergebracht werden. Was den Stromverbrauch betrifft, so beträgt dieser nur 2,5 Prozent; der Vergleich erfolgt zwischen den einzelnen Kernen.

Die Standard-Controller-CPUs werden nicht vollständig durch H-TPUs ersetzt. Die Standard-CPUs sind für die Ausführung komplexerer Aufgaben vorgesehen. Die winzigen Prozessoren hingegen werden für Metadatenoperationen, die Verarbeitung von Schreib- und Lesebefehlen sowie andere standardisierte Routinen eingesetzt. Dies wirkt sich vor allem auf die Beschleunigung aus, da einfache Aufgaben auf die winzigen Kerne verteilt werden, während komplexere Aufgaben von den CPUs verarbeitet werden.

Das Unternehmen spricht von fast 100 H-TPUs in der Architektur, und das klingt nach einer großen Zahl. Diese Mini-Kerne sind jedoch so winzig, und die Einfachheit ihrer Funktionsweise macht diesen Prozess erst möglich. Zudem lässt sich bei einem solchen Ansatz die Parallelität aktiver nutzen.  

Langfristig kann die H-TPU in verschiedenen NAND-Produkten, neuen SSD-Controllern für Unternehmen und anderen Speicherprodukten zum Einsatz kommen. Damit beginnt eine völlig neue Phase der internen Architekturänderung für SSDs in Rechenzentren.

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