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英特尔 Ultra Path Interconnect(UPI) 是英特尔开发的点对点处理器互连技术(Package 之间互联,并非物理 CPU 核之间的互联),自 2017 年起在 Xeon Skylake-SP 平台上替代了英特尔 QuickPath Interconnect(QPI).

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与以前支持多种窥探模式(no snoop, early snoop, home snoop, and directory) 的 QPI 处理器不同,UPI 仅支持基于 directory-based 的一致性. 一个结合了 Caching and Home Agent(CHA) 的组件负责解决多个处理器之间的一致性问题,以及来自处理器核心和本地及远程代理的 Snoop 请求. 为了根据核心数量、内存控制器或子 NUMA 聚类模式提高可扩展性,单独的物理 CHA 被放置在每个处理器核心和最后一级缓存(LLC) Bank 中. 地址空间在不同的 CHA 之间交错,这些 CHA 表现得像一个单一的逻辑代理.

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在多处理器主板上,多个 Package 之间通过 UPI 总线进行互联. 采用英特尔 UPI(Ultra Path Interconnect) 技术的主板设计需要考虑和具备以下几个关键要素:

  • 支持多个 UPI 链接: 主板需要为每个处理器提供两到三个 UPI 链接的支持. 这意味着主板的设计和布局必须能够适应多个高速互联接口,以及这些接口之间的高速信号完整性管理
  • 高端处理器插槽: 主板需要具备与英特尔 Xeon 处理器系列兼容的插槽,这些插槽必须支持处理器的物理及电气规格,包括正确的插槽类型和引脚配置
  • 先进的电源设计: 由于支持多个高性能处理器,主板必须具备高效且稳定的电源供应系统。这通常涉及到多相电源设计和高品质的电源组件,以确保处理器在高负载下的稳定运行
  • 高速内存接口: 主板还需要支持高速 DDR4 或更高版本的内存,并且通常会有多个内存通道,以支持与高性能处理器相匹配的高内存带宽和低延迟访问
  • 充足的扩展槽: 考虑到需要连接多个外设和卡,如 PCIe 扩展卡,主板需要提供足够数量和规格的 PCIe 槽,以支持多种扩展配置
  • 高级网络接口: 对于服务器和数据中心应用,主板可能需要集成或支持高速网络接口,如 10GbE 或更高速率的以太网,甚至 100GbE,以及其他数据中心级网络技术

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前一代 Intel® Xeon® 处理器使用的是 Intel QPI 技术,而在英特尔至强处理器可扩展家族中,该技术已被英特尔 UPI 取代. 英特尔 UPI 是一个用于包含多个处理器的可扩展系统的一致性互连技术,这些处理器共享同一地址空间. 支持英特尔 UPI 的英特尔至强处理器提供两个或三个英特尔 UPI 链接,用于连接其他英特尔至强处理器,并通过高速低延迟的路径与其他 CPU 插槽进行连接. 英特尔 UPI 使用基于 Directory-base Snoop 一致性协议,提供高达 10.4 GT/s 的操作速度,通过 L0p 状态的低功耗状态提高功率效率,通过一种新的打包格式在链接上提高数据传输效率,并在协议层上进行了改进,例如无预分配,以消除与英特尔 QPI 的可扩展性限制. 采用 Intel UPI(Ultra Path Interconnect) 的系列主要集中在英特尔的高端服务器处理器中,主要包括:

  • Intel Xeon Scalable 系列: 代号为 Skylake-SP、Cascade Lake-SP、Cooper Lake-SP 和 Ice Lake-SP. 这些处理器采用了 UPI 来替代之前的 QPI(QuickPath Interconnect), 以提高多插槽服务器系统中的带宽和降低延迟,特别是在那些需要高性能计算和数据密集型任务的环境中
  • Intel Xeon Platinum、Gold、Silver 和 Bronze 系列: 这些系列是 Xeon Scalable 系列的一部分,不同系列提供不同级别的性能、核心数量和功能,以满足不同市场需求.