Ved å legge til flere og raskere generelle prosessorer til rutere, kan brytere og annet nettverksutstyr forbedre ytelsen, men legger til systemkostnader og strømkrav samtidig som det ikke gjør noe for å ta vare på latens, en viktig årsak til ytelsesproblemer i nettverk.

I motsetning til dette reduserer smart silisium eller eliminerer ytelseskvalitetspoeng ved å redusere latens for spesifikke behandlingsoppgaver.

I 2013 og senere vil designingeniører i stadig større grad distribuere smart silisium for å oppnå fordelene ved størrelsesorden høyere ytelse og større effektivitet i kostnad og kraft.

Bedriftsnettverk

Tidligere var Moores lov tilstrekkelig for å holde tritt med økende arbeids- og nettverksarbeidbelastninger. Maskinvare og programvare i stor grad avanserte i låsepunktet: Når prosessorytelsen økte, kunne mer sofistikerte funksjoner legges til i programvare.

Disse parallelle forbedringene gjorde det mulig å skape mer abstrahert programvare, slik at mye høyere funksjonalitet kunne bygges raskere og med mindre programmeringsinnsats.

I dag gjør disse lagene av abstraksjon det vanskelig å utføre mer komplekse oppgaver med tilstrekkelig ytelse.

Generelle prosessorer, uavhengig av kjernefrekvens og klokkefrekvens, er for sakte for funksjoner som klassifisering, kryptografisk sikkerhet og trafikkstyring som må operere dypt inne i hver pakke. Dessuten må disse spesialiserte funksjonene ofte utføres sekvensielt, og begrenser muligheten til å behandle dem parallelt i flere kjerner.

I motsetning til disse og andre spesialiserte typer behandling er ideelle applikasjoner for smart silisium, og det er stadig vanlig å ha flere intelligente akselerasjonsmotorer integrert med flere kjerner i spesialiserte kommunikasjonsprosessorer System-on-Chip (SoC).

Antall funksjonsspesifikke akselerasjonsmotorer tilgjengelig fortsetter å vokse, og krympende geometrier gjør det nå mulig å integrere flere motorer på en enkelt SoC.

Det er også mulig å integrere en systemleverandørs unike intellektuelle eiendom som en tilpasset akselerasjonsmotor innenfor en SoC. Samlet sett gjør disse fremskrittene muligheten til å erstatte flere SoCs med en enkelt SoC for å muliggjøre raskere, mindre, mer energieffektive nettverksarkitekturer.

Lagringsnettverk

Den største flaskehalsen i datacentre i dag skyldes de fem størrelsesordenens forskjeller i I / O-latens mellom hovedminne i servere (100 nanosekunder) og tradisjonelle harddisker (10 millisekunder).

Forhold til eksterne lagringsnettverk (SAN) og nettverkstilkoblet lagring (NAS) er enda høyere på grunn av de intervenerende nettverks- og ytelsesbegrensningene som oppstår når en enkelt ressurtjeneste utfører flere samtidige forespørsler i rekkefølge i dype køer.

Caching innhold til minne på en server eller i en SAN på en dynamisk RAM (DRAM) cache enhet er en bevist teknikk for å redusere latency og dermed forbedre ytelsen på applikasjonsnivå.

Men i dag, fordi mengden minne som er mulig i en server eller en hurtigbuffer (målt i gigabyte) bare er en liten del av kapasiteten til enda en diskett (målt i terabyte), er ytelsesgevinstene som oppnås ved tradisjonell caching, utilstrekkelig til håndtere dataflykten.

Fremskritt i NAND-flashminne og flashlagringsprosessorer kombinert med mer intelligente caching-algoritmer, bryter gjennom den tradisjonelle caching-skalerbarhetsbarrieren for å gjøre caching effektiv, kraftig og kostnadseffektiv måte å akselerere programytelsen framover.

Solid state-lagring er ideell for caching, da den gir langt lavere ventetid enn harddiskstasjoner med tilsvarende kapasitet. I tillegg til å levere høyere applikasjonsytelse muliggjør caching virtualiserte servere å utføre mer arbeid, kostnadseffektivt, med samme antall programvarelisenser.

Solid state-lagring gir vanligvis de høyeste ytelsesgevinstene når flashbufferen er plassert direkte i serveren på PCIe®-bussen. Intelligent caching-programvare brukes til å plassere varme eller oftest tilgjengelige data i lav-ventetid flash lagring.

De varme dataene er tilgjengelig raskt og deterministisk under enhver arbeidsbelastning, siden det ikke er ekstern tilkobling, ingen mellomliggende nettverk til SAN eller NAS, og ingen mulighet for tilhørende trafikkbelastning og forsinkelse.

Spennende for de som er ansvarlig for å administrere eller analysere massive datainnstrømninger, støtter noen flash-hurtig-akselerasjonskort flere terabyte av solid state-lagring, slik at lagring av hele databaser eller andre datasett som varme data.

Mobile nettverk

Trafikkvolum i mobilnett dobler hvert år, drevet mest av eksplosjonen av videoprogrammer. Tilgangsbåndbredden per bruker øker også med en størrelsesorden fra rundt 100 Mb / s i 3G-nettverk til 1 Gb / s i 4 G Long Term Evolution (LTE) Avanserte nettverk, som igjen vil føre til at det kommer enda mer grafikk -intensiv, båndbredde-sulten applikasjoner.

Basestasjoner må utvikles raskt for å håndtere stigende nettverksbelastninger. I infrastrukturen benyttes nå flere radioer i skylignende distribuerte antennesystemer, og nettverkstopologiene flater ut.

Operatørene planlegger å levere avansert servicekvalitet med lokasjonsbaserte tjenester og programbevisst fakturering. Som i bedriften, er det i økende grad å håndtere disse komplekse realtidsoppgaver bare mulig ved å legge til akselerasjonsmotorer bygget inn i smart silisium.

For å levere høyere 4G datahastigheter pålitelig til et voksende antall mobile enheter, trenger tilgangsnettverk flere og mindre celler, og dette driver behovet for distribusjon av SoCs i basestasjoner.

Redusering av komponentantall med SoCs har en annen viktig fordel: lavere strømforbruk. Fra kanten til kjernen er strømforbruket nå en kritisk faktor i alle nettverksinfrastrukturer.

Bedriftsnett, datacenterlagringsarkitekturer og mobilnettverksinfrastruktur er midt i rask, kompleks forandring. Den beste og muligens eneste måten å effektivt og kostnadseffektivt løse disse endringene og utnytte mulighetene til dataflyten er ved å vedta smarte silisiumløsninger som dukker opp i mange former for å møte utfordringene i neste generasjons nettverk.

  • Greg Huff er Chief Technology Officer på LSI. I denne kapasiteten er han ansvarlig for å forme fremtidig vekststrategi for LSI-produkter innenfor lagrings- og nettverksmarkedet