技术架构内存墙近存计算存算一体CXL

突破内存墙:2048核处理器的近存计算与存算一体技术

张明远
2026-06-12
11分钟

内存墙问题的本质

过去30年,处理器性能以每年约55%的速度增长,而内存带宽的增长速度仅为每年10%左右,两者之间的差距形成了著名的内存墙问题。在2048核的规模下,这一问题被急剧放大——2048个核心同时请求数据时,即使配备HBM3高带宽内存,平均每核可用带宽也仅为3.1GB/s。

近存计算:让计算靠近数据

近存计算(Near-Memory Computing)的核心理念是在内存芯片附近放置轻量级处理单元。2048核处理器在HBM堆栈的Base Die中集成了可编程逻辑单元,可执行规约、扫描等常见并行原语,将相关数据传输量减少80%以上。在PageRank算法的实测中,加速比达到3.7倍。

存算一体:在存储单元中完成计算

更激进的方法是存算一体(PIM),在DRAM或ReRAM存储单元中直接嵌入计算能力。2048核处理器的部分HBM堆栈采用了PIM设计,每个Bank配备4个ALU,在矩阵向量乘法中实现了惊人的12倍能效提升。

CXL内存扩展

CXL协议为2048核处理器提供了灵活的内存扩展能力。通过CXL 2.0 Type-3设备,可将系统总内存从内置的512GB扩展至4TB以上。CXL内存的访问延迟约为本地DDR5的2-3倍,但对于内存容量受限的应用,这一折中是值得的。