Nvidia plant die Übernahme von ARM. In diesem Fall wird neben GPUs und CPUs ein neuer Chip namens DPU eingeführt. Das Unternehmen erläutert dessen Funktionsweise und skizziert seine Roadmap für die kommenden Jahre. CPU und GPU sind seit Jahrzehnten Bestandteile unserer Computer. Während sich die Rolle der GPU über die reine Grafikverarbeitung hinaus weiterentwickelt hat und nun auch allgemeine Rechenoperationen durchführt, die ihre parallelen Rechenfähigkeiten voll ausnutzen, entstehen in der Computerindustrie neue Chiptypen: DPUs.
DPU, was ist das?
Mit der Übernahme von ARM kommen auch die neuen Datenverarbeitungseinheiten (DPUs) zum Einsatz, die aus der Übernahme von Mellanox hervorgegangen sind. Laut Nvidia-CEO Jen-Hsun Huang werden DPUs zukünftig eine der drei Säulen des Computings bilden. Die CPU ist für allgemeine Berechnungen zuständig, die GPU für beschleunigte Berechnungen und die DPU überträgt Daten an das Rechenzentrum und verarbeitet sie dort.
Nvidia definiert die DPU als Chip (SoC), bestehend aus einem leistungsstarken , softwareprogrammierbaren Mehrkernprozessor mit einer Hochgeschwindigkeits-Netzwerkschnittstelle und spezialisierten Engines zur Beschleunigung spezifischer Operationen wie künstlicher Intelligenz. All diese Funktionen sind essenziell für isoliertes, Bare-Metal- und Cloud-natives Computing und prägen damit die nächste Generation des Cloud Computing. Im Wesentlichen handelt es sich um einen spezialisierten Prozessor, der Netzwerk-Workloads und Speichersicherheit bewältigen kann.
Die DPU kann als eigenständiger integrierter Prozessor , ist aber häufig in eine SmartNIC integriert, einen Netzwerk-Interface-Controller, der für Server der nächsten Generation unerlässlich ist. Nvidia hat hierfür eine DPU namens BlueField-2 entwickelt. Sie befindet sich derzeit in der Testphase und wird voraussichtlich 2021 an Partner ausgeliefert.
Das berühmte BlueField-2
Bluefield-2 basiert auf einem eigens entwickelten SoC. Es verfügt über acht ARM Cortex-A72-Kerne und zwei VLIW-Beschleunigungs-Engines. Für schnelle Netzwerkverbindungen ist eine ConnectX-6 DX-Netzwerkkarte integriert. Nvidia wird zwei mit DPUs ausgestattete Grafikkarten auf den Markt bringen: Bluefield-2 und Bluefield-2X. Bluefield-2 ist eine herkömmliche SmartNIC mit einer DPU und zwei Netzwerkanschlüssen. Bluefield-2X besitzt zusätzlich zur DPU eine GPU auf Basis der Ampere-Architektur (vermutlich die GA102, dies ist jedoch noch nicht bestätigt). Dadurch soll das von Nvidia als „Networked Computing“ bezeichnete Verfahren beschleunigt werden. Nvidia verfolgt bereits eine klare Roadmap: Die BlueField-3- und BlueField-4-Familien befinden sich bereits in Entwicklung. BlueField-3 wird eine verbesserte Version von BlueField-2 sein, während das Unternehmen mit BlueField-4 eine Grafikkarte mit einer einzigen, leistungsstarken DPU plant, die die Arbeitslast einer kombinierten DPU und GPU bewältigen kann. Ziel ist eine KI-Rechenleistung von bis zu 400 TOPS.
Wie bereits im Bereich der GPUs mit CUDA praktiziert, arbeitet das amerikanische Unternehmen auch im Fall der DPUs an der Softwareseite und schlägt die sogenannte „Data Center Infrastructure-on-a-Chip“ (DOCA)-Architektur vor, also ein Programmiermodell für DPUs, das Entwicklern das Leben erleichtern soll.
