(?ω?)hiahiahia 標(biāo)題黨誰不會

　　早上刷手機(jī)剛好看到winnie姐姐轉(zhuǎn)發(fā)upmem的內(nèi)容，對這個東西還算蠻熟，中秋月圓，借機(jī)剛一波。

　　in memory computing，簡稱PIM。

　　首先需要明確一下near memory computing和in memory computing的定義，這事我和業(yè)界灌水王onur mutlu吃飯還剛過一波，結(jié)論是：真理掌握在英語表達(dá)能力范圍內(nèi)。

　　很多時候這是一個參照系問題，如果嚴(yán)格要以in為前綴，只有把memory cell本體對信號的模擬特性的變化用于計(jì)算才是真正的in，在cell旁邊加MAC都不能算，這就很苛刻了，業(yè)界除了AI有一些其他都只能算near。

　　實(shí)際上這某些時候是視角問題，站在CPU的角度，內(nèi)存條上的運(yùn)算都是in memory，哪管那么多。如果按照DIE的緯度來看，HBM包含了多層DRAM和一層logic，PIM通常會把計(jì)算邏輯放在logic層，設(shè)計(jì)上也是near但從CPU角度看也是in memory。UPMEM其實(shí)只是更進(jìn)一步，把邏輯直接放到了DRAM工藝上，最靠近CELL ARRAY的位置。算IN還是算NEAR呢？

　　而我的定義是：只有將原本MEM器件的bandwidth具有展寬機(jī)制的才算in-memoy。舉例說，在HBM2帶寬256GB，在logic DIE做計(jì)算如果還是按照HBM原本接口結(jié)構(gòu)用到256GB帶寬，那么還是near，如果打破了DRAM DIE原本結(jié)構(gòu)和接口，引入更多TSV擴(kuò)大了帶寬，那么這就是in-memory了。UPMEM把計(jì)算單元放到了DRAM 每個CHIP內(nèi)，比DIMM條原本DDR接口獲得了更大帶寬，我的認(rèn)定是屬于in-memoy computing！

　　定義完成了，講騙人<(｀^?)>

　　事件任何技術(shù)都是有損益的，業(yè)界的PIM看上去除了技術(shù)難度沒啥損失，那這么好的東西為啥沒大量商用呢？

　　PIM最大的障礙是memory interleave，所有PIM的議題，如果在內(nèi)存交織上避而不談的，都?xì)w入騙子，簡單直接。

　　一個大SOC系統(tǒng)，內(nèi)存都不是單一的，以DDR4-3200為例，一根DIMM條的帶寬是25GB，那么全芯片的總帶寬200GB是8個channel交織達(dá)成的。這是為了保證最大帶寬效率，以及系統(tǒng)在多核下的共享。以INTEL為例，多個channel的地址是按照256B為粒度交織的，即4KB的數(shù)據(jù)會拆分成16份，每個DDR channel得2份，其中為了保證系統(tǒng)地址更加均勻，交織還會引入更高位地址打亂，即16份中的第0份并不會固定在channel-0。

　　所以，每個DIMM只能拿到連續(xù)數(shù)據(jù)的一部分，并且對于交織算法的不感知，DIMM甚至無法知道自己拿到了數(shù)據(jù)的什么部分。

　　絕大多數(shù)的應(yīng)用，都會涉及到數(shù)據(jù)的連續(xù)性，例如SORT，是不能只對部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行computing的。

　　所以，市面上的PIM都有一個潛臺詞是去掉interleave，但是為了表現(xiàn)PIM的先進(jìn)性，在性能比較時，PIM都是忽略interleave，直接和一個巨大的無需交織的單個memory比較，而這樣的memory并不存在。

　　如果系統(tǒng)去掉interleave，DDR CHANNEL就需要按照核分組或者業(yè)務(wù)分組來分配channel，按照操作系統(tǒng)理論，實(shí)際上需要引入額外的NUMA分層，這個損失在某些業(yè)務(wù)下是很悲慘的。所以，任何PIM的方案吹噓，如果不敢直面interleave的問題，堂堂正正講出來其性能收益大于去掉interleave的損傷，都是騙人的。

　　綜述：在大型SOC系統(tǒng)中，CPU是分布式的，memory也是分布式的，總線互聯(lián)把兩者聯(lián)和在一起，通常無法找到一個公共點(diǎn)能高效解決問題。

　　以UPMEM為例，為了使能其功能，就需要把某特定業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)放到一根DIMM，假設(shè)系統(tǒng)是8通道交織200GB，先不考慮CACHE一致性的損傷（PIM加速的數(shù)據(jù)需要FLUSH到內(nèi)存），那這個單一業(yè)務(wù)去交織后就只能得到1/8的25GB帶寬了，等價于使能PIM后至少需要獲得大于8倍帶寬的收益才是賺的，算一算，很難噢。當(dāng)然這樣比較也不是特別合適，如果有8個同構(gòu)，size恰當(dāng)，時間上并行度也很好業(yè)務(wù)，并不會帶寬受損。

　　額外一說，UPMEM的方案是DIMM結(jié)構(gòu)，其DIMM上包含了8顆獨(dú)立的DRAM芯片，每一顆都只有1/8的容量、帶寬和計(jì)算能力，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)依舊可能分割放在了多課DRAM芯片內(nèi)。UPMEM亦需要額外的DRAM芯片間的通信才能完成一個完整的運(yùn)算。