谷歌、IBM等巨頭聯(lián)合推新一代總線標(biāo)準(zhǔn)OpenCAPI

 近日，包括谷歌、IBM 和 AMD 等在內(nèi)的多家行業(yè)巨頭組成了一個(gè) OpenCAPI 開放聯(lián)盟，針對(duì)需要處理海量數(shù)據(jù)的服務(wù)器行業(yè)，他們聯(lián)合推出了一種全新的開放式接口框架：“OpenCAPI”(Open Coherent Accelerator Processor Interface，開放式一致性加速器處理器接口)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù) OpenCAPI 聯(lián)盟官網(wǎng)的介紹，未來(lái)有兩大技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)將深刻地影響整個(gè)科技行業(yè)。一是微處理器制造工藝和設(shè)計(jì)水平的提升，二是高性能存儲(chǔ)技術(shù)的突破。這兩者一方面從底層推動(dòng)了人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的發(fā)展，另一方面造成了一種需要進(jìn)行海量數(shù)據(jù)處理的行業(yè)新常態(tài)。

由此，OpenCAPI 聯(lián)盟指出，現(xiàn)存的硬件接口標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)無(wú)法滿足技術(shù)的發(fā)展，其主要弊端有如下兩個(gè)方面。一個(gè)是傳統(tǒng)的I/O接口標(biāo)準(zhǔn)在進(jìn)行讀寫操作時(shí)通常都需要占用大量的CPU資源，這大大降低了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。二是現(xiàn)在大多數(shù)系統(tǒng)在進(jìn)行初期設(shè)計(jì)時(shí)都必須要考慮兼容各種不同廠商提出的硬件接口規(guī)范，這是一種資源的浪費(fèi)，不適于行業(yè)未來(lái)的發(fā)展。

在這種情況下，OpenCAPI 聯(lián)盟指出必須要推出一種全新的、開放式的接口標(biāo)準(zhǔn)來(lái)徹底解決以上問(wèn)題，這就是 OpenCAPI 接口框架。

按照 OpenCAPI 聯(lián)盟官網(wǎng)的介紹，OpenCAPI 開放式總線接口框架主要具備以下四點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

1、高性能。OpenCAPI 單通道的最高傳輸速率可達(dá) 25Gbps ，而目前比較先進(jìn)的 PCI-E 3.0 標(biāo)準(zhǔn)只有 7.877 Gbps ，同時(shí)前者還支持多通道綁定，能夠在 25Gbps 的極限速度上成倍擴(kuò)充。此外，OpenCAPI 接口還能夠基于一致性虛擬尋址技術(shù)，以最簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)多CPU架構(gòu)下的外設(shè)連接。

2、不占用CPU資源。OpenCAPI 總線允許外設(shè)在應(yīng)用程序空間內(nèi)不經(jīng)內(nèi)核參與地自主運(yùn)行，同時(shí)還能與主CPU實(shí)現(xiàn)協(xié)同合作，這大大提升了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

3、兼容性好。OpenCAPI 總線支持各種硬件加速器、高性能I/O設(shè)備和高性能存儲(chǔ)設(shè)備的連接。

4、完全開放。OpenCAPI 總線聯(lián)盟作為一個(gè)非營(yíng)利性組織，完全向公司和行業(yè)組織開放。

目前，OpenCAPI 總線標(biāo)準(zhǔn)的最新版本是 3.0 。IBM 表示將在 2017 年推出的 Power9 服務(wù)器中首先適配 OpenCAPI 。此外，AMD 也表示未來(lái)將在 Zen 架構(gòu)服務(wù)器中引入 OpenCAPI 。

對(duì)此，業(yè)內(nèi)人士發(fā)表評(píng)論稱，OpenCAPI 接口框架的推出將直接影響目前被廣泛使用的由英特爾主要推動(dòng)的 PCI-E 接口標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。

作為傳統(tǒng) PCI 和 AGP 總線的繼任者，PCI-E最早于2002年由英特爾提出，其原本的名稱為“3GIO”(即3 Generation I/O)，意思很明顯，英特爾就是打算讓 PCI-E 成為下一代 I/O 接口的規(guī)范，最終實(shí)現(xiàn)總線標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。

相對(duì)傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，PCI-E 接口的主要優(yōu)勢(shì)就是速度快，靈活性高和兼容性好。按照最新的 4.0 規(guī)范說(shuō)明，以128b/130b(每130個(gè)比特只有128個(gè)有效數(shù)據(jù))的編碼方式，PCI-E 接口單通道傳輸帶寬最快可以達(dá)到15.754 Gbps，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其他大部分的總線標(biāo)準(zhǔn)。另外，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，對(duì)成本和帶寬的要求也不一樣，PCI-E規(guī)范還提供了 x1、x4、x8 和 x16 等多種不同的線寬選擇，為開發(fā)者和廠商提供了最大的便捷性，并且 PCI-E 還支持熱插拔。最后，由于對(duì) PCI 接口向下兼容，所有原本針對(duì) PCI 接口進(jìn)行的軟件驅(qū)動(dòng)和系統(tǒng)配置都不需要推倒重來(lái)，直接在硬件上對(duì) PCI-E 進(jìn)行相關(guān)的適配就能使用，這一點(diǎn)也大大降低了 PCI-E 的推廣難度。

正是憑借上述優(yōu)勢(shì)，PCI-E 接口目前已經(jīng)成為實(shí)際上通用標(biāo)準(zhǔn)，除了作為主要的主板外設(shè)接口、內(nèi)存拓展接口和多 CPU 架構(gòu)下的通信總線之外，PCI-E 目前也廣泛應(yīng)用在固態(tài)硬盤和海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳輸?shù)阮I(lǐng)域。

未來(lái)，隨著速度更快、性能更好、姿態(tài)也更開放的 OpenCAPI 總線接口的持續(xù)發(fā)展，勢(shì)必會(huì)影響到英特爾在 I/O 接口方面的布局。英特爾下一步將采取怎樣的措施，我們拭目以待。