استاندارد HBF معرفی شد؛ فناوری واسط SSD و HBM با ظرفیت چندین ترابایت برای GPUها

الینا علیمحمدی
آخرین بروز رسانی: 14 مرداد 1405
بدون دیدگاه
3 دقیقه زمان مطالعه

معرفی استاندارد HBF؛ حافظه واسط میان SSD و HBM

در سال‌های اخیر هر نسل از شتاب‌دهنده‌های AI با قدرت پردازشی بیشتر و حافظه HBM سریع‌تر معرفی شده‌اند. با وجود این پیشرفت‌ها، یک گلوگاه جدی وجود دارد. مدل‌های هوش مصنوعی با سرعتی بسیار بیشتر از ظرفیت حافظه رشد می‌کنند. حالا استانداردی جدید با نام High Bandwidth Flash (HBF) رونمایی شده است. هدف این استاندارد، حل یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های معماری پردازنده‌های AI در سال‌های آینده است.

 

پیش از هر توضیحی باید گفت که HBF قرار نیست جایگزین HBM یا SSD شود. این فناوری لایه‌ای جدید میان این دو ایجاد می‌کند. HBF با بهره‌گیری از حافظه NAND، پهنای باندی تا ۳ ترابایت بر ثانیه را هدف قرار داده است. پشته‌های 16-Hi و اتصال مبتنی بر UCIe از دیگر ویژگی‌های آن هستند. شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی می‌توانند به حجمی چندین برابر بیشتر از حافظه‌های امروزی دسترسی داشته باشند. این دسترسی بدون وابستگی مستقیم به SSD امکان‌پذیر می‌شود.

 

تغییری مهم در معماری حافظه GPUها

بنابر گزارش Tom’s Hardware، اگر این استاندارد مورد پذیرش صنعت قرار گیرد، می‌تواند یکی از مهم‌ترین تغییرات معماری حافظه GPUها از زمان معرفی HBM باشد.

در نگاه اول شاید تصور شود رقابت شرکت‌هایی مانند NVIDIA، AMD و گوگل بر سر تعداد هسته‌ها یا توان پردازشی است. اما واقعیت این است که در بسیاری از بارهای کاری هوش مصنوعی، پردازنده‌ها پیش از آنکه به سقف توان محاسباتی خود برسند، با محدودیت حافظه مواجه می‌شوند.

 

مدل‌های زبانی بزرگ امروزی تنها شامل میلیاردها پارامتر نیستند. داده‌هایی مانند KV Cache، پایگاه‌های برداری، Embedding‌ها و اطلاعات سیستم‌های بازیابی نیز باید تا حد امکان نزدیک پردازنده نگه داشته شوند. این نیاز، ظرفیت حافظه را به یکی از مهم‌ترین عوامل تعیین‌کننده عملکرد تبدیل کرده است.

 

مقایسه HBM و SSD؛ شکاف بزرگ در تأخیر و پهنای باند

در چنین شرایطی، حافظه HBM پهنای باند بسیار بالایی ارائه می‌دهد. اما تولید آن هزینه زیادی دارد و ظرفیتش به‌سادگی قابل افزایش نیست. در مقابل، SSDها ظرفیت بالایی دارند. اما اختلاف چند برابری آنها از نظر تأخیر و پهنای باند، باعث افت محسوس عملکرد در اجرای مدل‌های بزرگ می‌شود.

شاید بتوان گفت اگر طی یک دهه گذشته، معرفی HBM مهم‌ترین تحول در حافظه شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی بود، HBF می‌تواند آغازگر مرحله بعدی این تحول باشد.

 

HBF آمده تا شکاف میان HBM و SSD را پر کند

اگر از یک متخصص حافظه بپرسید، به شما می‌گوید که HBF یک کارراه‌انداز و واسط است و اینجاست که ایده High Bandwidth Flash اهمیت پیدا می‌کند. برخلاف HBM که بر پایه DRAM ساخته می‌شود، HBF از حافظه NAND Flash استفاده می‌کند. این همان فناوری‌ای است که در SSDهای امروزی نیز به کار می‌رود. اما تفاوت اصلی در این است که HBF برای قرار گرفتن در کنار پردازنده و دسترسی مستقیم با پهنای باند بسیار بالا طراحی شده است، نه برای ذخیره‌سازی سنتی.

HBF؛ طبقه سوم معماری حافظه شتاب‌دهنده‌ها

به بیان ساده، اگر معماری حافظه شتاب‌دهنده‌های امروزی را یک ساختمان دوطبقه در نظر بگیریم، HBF طبقه سومی به آن اضافه می‌کند. در این ساختار، HBM همچنان سریع‌ترین و اصلی‌ترین حافظه باقی می‌ماند. SSD نیز وظیفه ذخیره‌سازی انبوه را بر عهده دارد. HBF به‌عنوان لایه‌ای میانی، ظرفیتی چندین برابر HBM را با سرعتی بسیار بالاتر از SSD در اختیار پردازنده قرار می‌دهد.

اگر با حوزه حافظه‌های پرسرعت آشنا باشید، می‌دانید که این همان مفهومی است که صنعت از آن با عنوان Memory Tier یا سلسله‌مراتب جدید حافظه یاد می‌کند.

قابلیت‌های استاندارد جدید HBF

نسخه اولیه مشخصات HBF چند ویژگی مهم را تعریف می‌کند. این ویژگی‌ها نشان می‌دهند که طراحان از ابتدا این فناوری را برای شتاب‌دهنده‌های نسل آینده طراحی کرده‌اند.

مهم‌ترین مشخصات استاندارد HBF

از جمله مهم‌ترین مشخصات اعلام‌شده می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

 

  • پشتیبانی از پشته‌های NAND هشت و شانزده لایه (8-Hi و 16-Hi)
  • ظرفیت تا ۵۱۲ گیگابایت برای هر پکیج حافظه
  • پهنای باند هدف تا ۳ ترابایت بر ثانیه
  • استفاده از رابط UCIe برای ارتباط با پردازنده
  • توسعه به‌عنوان یک استاندارد باز در قالب پروژه Open Compute Project (OCP)

البته باید توجه داشت که مشخصات منتشرشده هنوز مربوط به نسخه اولیه استاندارد است و جزئیات نهایی پیاده‌سازی ممکن است در نسخه‌های بعدی تغییر کند.

یکی دیگر از نکات مهم این استاندارد، استفاده از پروتکل ارتباط داخلی UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express) است. UCIe طی چند سال گذشته به یکی از مهم‌ترین استانداردهای صنعت نیمه‌هادی برای ارتباط میان چیپلت‌ها تبدیل شده و حالا HBF نیز بر همین زیرساخت بنا شده است.

 

این موضوع احتمال پذیرش گسترده‌تر فناوری را افزایش می‌دهد، زیرا تولیدکنندگان مختلف پردازنده و حافظه می‌توانند بدون وابستگی به یک راهکار اختصاصی، محصولات خود را بر پایه این استاندارد توسعه دهند.

HBF قرار نیست جایگزین VRAM شود

یکی از نکات مهم این است که HBF قرار نیست جایگزین HBM در GPUهای آینده شود. در واقع آنچه در دنیای واقعی اتفاق می‌افتد، دقیقاً برعکس این تصور است. HBF مکمل HBM خواهد بود، نه جایگزین آن.

به عنوان مثال، ممکن است یک شتاب‌دهنده هوش مصنوعی نسل آینده همچنان از ۱۹۲ یا ۲۵۶ گیگابایت حافظه HBM برای پردازش‌های حساس استفاده کند. اما در کنار آن، چند ترابایت HBF نیز در اختیار داشته باشد. این کار به نگهداری مدل‌های بسیار بزرگ یا داده‌های جانبی بدون مراجعه مداوم به SSD کمک می‌کند.

به همین دلیل، افزودن HBF به سیستم را نباید به مثابه افزایش ظرفیت VRAM تلقی کرد. بلکه باید آن را ایجاد یک سطح جدید در سلسله‌مراتب حافظه پردازنده‌های هوش مصنوعی بدانیم.

 

بزرگ‌ترین چالش HBF؛ پذیرش توسط صنعت

با وجود جذابیت‌های فنی، HBF هنوز در ابتدای مسیر قرار دارد. در حال حاضر Google و Tenstorrent از حامیان اولیه این استاندارد هستند. اما هنوز نام شرکت‌هایی مانند انویدیا، AMD، اینتل، سامسونگ، مایکرون یا حتی برودکام در میان اعضای اصلی این پروژه دیده نمی‌شود.

تجربه صنعت نیمه‌هادی نشان داده که حتی بهترین فناوری‌ها نیز بدون شکل‌گیری یک اکوسیستم گسترده، شانس زیادی برای موفقیت ندارند. بنابراین موفقیت HBF بیش از آنکه به مشخصات فنی آن وابسته باشد، به میزان استقبال سازندگان پردازنده، حافظه و ارائه‌دهندگان زیرساخت‌های هوش مصنوعی بستگی خواهد داشت.

بدون دیدگاه
اشتراک گذاری
اشتراک‌گذاری
با استفاده از روش‌های زیر می‌توانید این صفحه را با دوستان خود به اشتراک بگذارید.