除了負責芯片蝕刻工藝開發的人和實施該工藝的代工廠之外，英特爾面能力的最困難工作是什么？我們認為是該公司正在運營的分散的網絡業務。這是一個競爭非常激烈的市場，且競爭將愈演愈烈。因為現有的和新貴的公司在網絡接口卡，交換，硅光子學和其他領域都與英特爾展開激烈競爭。

Hong Hou是英特爾連接部門的新任總經理，該部門是數據中心部門的子部分之一，在過去的十二個月中，DCG部門的收入達到277.1億美元，占公司收入的三分之一以上，在利潤方面更是貢獻了公司的一半以上的整體利潤。

我們不知道這個數據中心集團業務中究竟有多少種形式的聯網，但是我們懷疑它在一定程度上反映了整個行業，然后偏向于右側，向計算轉移，遠離聯網和存儲。很難猜測網絡業務的總收入是多少，因為我們沒有足夠的數據，而這取決于您如何削減數據。Intel的網絡接口卡業務可與Nvidia的Mellanox部門相媲美，而交換機業務如果將Barefoot和Omni-Path包括在內，則可能與Mellanox相當。硅光子學尚未帶來很多收入，但用于網絡電纜的收發器可能會帶來很多收入。

沒有簡單的方法可以量化在Xeon iron上運行多少軟件定義的網絡軟件，從技術上講，這應該算作Connectivity Group的收入，或者由其Data Plane Development Kit和其他系統軟件支持多少網絡，或其（以前是Altera）FPGA的銷售量中有多少用于網絡用例。但是英特爾正在嘗試基于各種SDK，操作系統和抽象層以及運行在其各種網絡硬件上的控制平面來構建網絡軟件堆棧。

可以這么說，盡管面臨挑戰，且英特爾并不是互連網的領導者，但它還是互連領域的一個重要參與者。無論如何，就創新的步伐和創新成本而言，這種優勢通常無法很好地為市場服務。因此，這也不是理想的狀態。但是，毫無疑問的是，我們必須讓Intel參與網絡業務，并把對數據中心的了解帶給我。

Hou擔任一個正在經歷巨大變化的連通性小組。英特爾在2011年和2012年打造了一個HPC類型網絡的軍火庫，當中包括QLogic的InfiniBand的業務和Cray“Gemini” XT和“Aries” XC互連，其謀求合并成一個超級互聯稱為Omni-Path，但它剛剛剝離出來成立了Cornelis Networks，初始團隊包括了一些以前的Intel和QLogic員工。

與許多使用惠普公司的Cray 200 Gb /秒Slingshot HPC和其余使用200 Gb / sec HDR Quantum InfiniBand的公司一樣，英特爾讓Omni-Path進入歷史記錄也就不足為奇了。更令人驚訝的是，Cornelis Networks希望采用InfiniBand和Aries互連的思想，并朝著自己的方向發展。

2019年6月，該公司收購了Barefoot Networks以購買其可編程以太網交換機ASIC，并獲得了對交換機的P4編程語言的更多控制權，從而使其與英特爾內部的Omni-Path緊密相連。英特爾對用于超大規模生產者和云構建者的可編程以太網交換和SmartNIC（越來越多地稱為DPU）更感興趣，隨著技術的飛速發展，最終將被其他服務提供商和大型企業模仿。

無論如何，這就是主他們的想法。

現實是這樣：公司將大量使用計算，我們通常指的是CPU，但越來越多的GPU和少量的FPGA已經被采用，而不是內存或網絡，因為他們對前者更了解。這是另一個不能討價還價的事實：數據中心網絡中傳送的數據量以每年25％的速度增長。但是預算不能以這種速度增長，而且由于對原始CPU計算的偏見投資（與構建平衡的系統以更充分地利用可用的計算能力相反），網絡通常不超過分布式成本的10％系統，當它的確上升到15％左右時，就會有很多哭泣和咬牙切齒的感覺。

面對所有這些壓力，英特爾必須創新并幫助改善網絡。Hou說，集成將成為這些關鍵之一。

“對于英特爾，我們希望在一個靈活的網絡中提供智能和可編程性，以應對新興工作負載的復雜性，”Hou告訴The Next Platform?！拔覀兊脑妇笆莾灮羞@些技術資產，以便為我們的客戶提供支持的解決方案，我們不僅僅是一袋零件的供應商。在未來，以太網將從端點連接發展而來，而SmartNIC也將扮演重要角色，它們將承擔一些關鍵工作負載并加速某些工作負載并為網絡提供更強的性嗯那個。該SmartNIC將與CPU，GPU，FPGA集成在一起進行計算，并且可能還會有存儲設備。我們看到了明顯的趨勢，我們正在共同努力發展。

稍后，我們將討論基于FPGA的新產品版本。早在3月，我們宣布了將光學元件與開關一起封裝，并且收到的好評。下一步將使用光學I / O技術提供更多的帶寬密度。die到die的電氣互連可能會走向極限，并且可能無法提供所需數據量的連接性。因此，我們需要光學I / O來支持數據流通?！?/p>

在某種程度上，硬件是最簡單的部分。盡管互連行業近年來有所發展。回到十年前，當時出現了一些信號障礙，導致創新速度顯著下降，而現在，我們可以預期每18至24個月就會出現交換ASIC和匹配的網絡接口ASIC的節奏。Hong說，但是，數據中心內部的網絡運營商希望創新的速度更快，并且他們希望在軟件和硬件方面進行創新，因為他們已經能夠在數據中心堆棧的計算部分中進行數十年了。因此，可編程性（以及P4）與您可以將多少個晶體管塞入開關或網絡接口ASIC以及對其進行處理一樣重要。

當談到“ Tofino”系列的Barefoot 開關ASIC時，Hou表示，客戶希望Intel能保持兩年更新芯片的節奏。6.4 Tb / sec 的Tofino 1芯片于2016年6月Barefoot退出隱形市場時開始送樣，隨著2018年即將結束，他們推出了12.8 Tb / sec 的Tofino 2芯片，該設計采用小芯片設計打破了數據包中的SerDes處理引擎，并使用25 Gb /秒的本機信令和PAM-4編碼來使每通道有效50 Gb /秒。最終的交換機可以以400 Gb /秒的速度驅動32個端口，或者降低速度并按比例增加端口數。

兩年的節奏可能會有所延遲，這是由于英特爾的收購以及尚未做出的決定，即以25.6 Tb / sec的Tofino 3代（即32個端口）與Tofino ASIC進行光學封裝的共同決定。速度為800 Gb /秒）或51.2 Tb /秒的Tofino 4代（32個端口，驚人的1.6 Tb /秒）。要達到這些速度，將需要112 Gb /秒的本地原始信號傳輸，再加上更密集的PAM編碼或更多的端口通道，我們將很快看到結果，Hou也很有信心。他表示，英特爾可以在將來的某個時候將102.4 Tb / sec的Tofino 5投入生產。如果執行兩年鞥新的節奏，則Tofino 2現在將在2021年開始提供樣品，Tofino 3將在2022年開始提供2023年產品，Tofino 4將在2024年開始提供2025年產品，Tofino 5將在2025年提供產品。2026年有2027年的產品。伙計們，請發揮您的思維能力。

同時，除了新聞稿外，Hou在我們聊天時都沒有提到，“他們是否將開源Tofino架構，以確?？删幊谭纸M處理器與CPU一樣開放?！?/p>

首先，開源是什么？交換機ASIC中的指令集的實際芯片設計是什么？其次，“像CPU一樣開放？” 英特爾的處理器都不是開放源代碼，也不是AMD的處理器，基于Arm的技術只是可授權和可適應的。IBM也基于其用于網絡處理器和BlueGene / Q超級計算機的PowerPC-A2架構開源了Power ISA和兩個Power內核A2I和A2O。Sun Microsystems很早以前就開源了“ Niagara” T1多線程CPU。我們將嘗試弄清楚英特爾在說什么。

所有這些都以一種繞行的方式將我們帶到SmartNIC或DPU，無論您想稱呼它們如何。讓我們先講一下哲學。如果您實際上是在蝕刻一種新型的芯片，而該芯片實際上以與交換機或路由器ASIC或CPU或GPU不同的方式進行數據處理和處理，則DPU才是一個好名詞。（FPGA可以假裝為任何東西，因此您不能真正排除或包含該設備。）

Fungible似乎正在創建一個真正的DPU，而Pensando似乎在做同樣的事情。英特爾和Nvidia等公司正在創建將各種要素結合在一起的SmartNIC。對于Nvidia，它將Arm CPU與ConnectX網絡接口芯片和Ampere GPU相結合。對于Intel而言，Hou向我們提供了預覽版的最新SmartNIC，將CPU和FPGA結合在一起，并且在一種情況下，除非是拼寫錯誤，否則可以將Tofino交換ASIC以及Intel 800系列網絡接口芯片集成到復合計算中。復雜的人可以在最廣泛的意義上稱呼DPU。這是我們認為行業會做的，因為DPU聽起來比SmartNIC更智能，更酷，更有價值。

這些新的FPGA通常針對云和通信服務提供商，我們在The Next Platform中將其分為三個部分：hyperscalers，云構建者以及其他電信和服務提供商，它們雖然規模不大，但是也不像制造，分銷等傳統企業。

有趣的是，新的Intel SmartNIC實際上不是由Intel制造的，而是由Inventec和Silicom制造的，前者對于hyperscalers和云構建者來說是日益重要的ODM，而后者則是過去二十年來的網絡接口供應商。這些器件與純FPGA加速卡（稱為可編程加速卡）一起在節奏上，我們在2017年10月首次在Arria 10 FPGA上首次亮相以及2018年9月用Stratix 10 FPGA對其進行更新時就談到了這些器件。這是英特爾認為的FPGA加速連續體：

用于云的SmartNIC C5020X類似于為Facebook制造的產品，每當您看到Xeon D時，都應該考慮Facebook，因為該芯片基本上是為社交網絡設計并保持有效的，因此應將其稱為Xeon F真的。話雖如此，微軟也對這種特別的SmartNIC表示了祝福，因此也許他們倆都將使用它。

塊供其使用，并具有兩個50 Gb /秒的以太網端口，并且FPGA和服務器通過PCI-Express 3.0的8條通道相互鏈接，這主要是因為Xeon D不支持PCI-Express 4.0。

Xeon D僅具有一個內存通道，而英業達則將16 GB存入其中。Xeon D的主板上焊接有一個32 GB的SSD閃存塊。最后，整個復合系統使用8通道的PCI-Express 4.0鏈接到服務器，當前Intel處理器不支持，但Ice Lake可以支持即將在短期內交付，并于明年年初全面推出。

具有諷刺意味的是，該卡現在可以插入使用IBM的“ Nimbus” Power9或AMD的“ Rome Epyc 7002處理器”的計算機中。

有人指出，Silicom SmartNIC N5010上面裝有Tofino的Switch ASIC，它在頂部的概覽圖中顯示，但在我們看到的示意圖中肯定沒有。但是，如果人們放棄Open vSwitch軟交換機，而在將來的SmartNIC或DPU中放棄實際的ASIC的實際小型實現，從而擺脫軟件的緩慢速度，確實會非常有趣。只要baby Switch是可編程的，意味著可以在硬件上放置新協議-這是硬件和軟件之間的良好區分，并且與FPGA相比，它更傾向于軟件。

框圖顯示，這兩個由Intel ASIC驅動的以太網E810 NIC端口是可選的，每個端口以100 Gb / sec的速度運行，并且與Stratix 10 FPGA的PCI-Express 4.0通道無關。FPGA還驅動四個自己的100 Gb / sec端口，顯然所有這些端口都將是相當大的I / O負載。該卡使用具有16條通道的雙倍寬度但僅一個插槽的PCI-Express 4.0插槽連接回主機系統。

還有另一個PCI-Express 4.0 x16連接器，也許在這里連接了一個Switch ASIC，但這似乎不太可能。FPGA具有一個x16端口，可連接到144 MB的QDR SRAM存儲器，32 GB的DDR4存儲器和8 GB的HBM2堆疊存儲器。那是很多內存，不包括FPGA模塊固有的內存。

沒有關于這兩個SmartNIC的價格或總體可用性的消息。

最后一個想法：我們與十年前英特爾所倡導的網絡負載模型相距千里之外，這將使越來越多的這項工作投入到CPU上。世界不同意，英特爾做出了反應。因此，offload 所有！
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