DE102022120925A1

DE102022120925A1 - Automatisierte kabelreparatur vor ort

Info

Publication number: DE102022120925A1
Application number: DE102022120925.3A
Authority: DE
Inventors: Ryan Albright; William Andrew Mecham; Benjamin Goska; Aaron Richard Carkin; William Ryan Weese; Michael Thompson
Original assignee: Nvidia Corp
Current assignee: Nvidia Corp
Priority date: 2021-08-19
Filing date: 2022-08-18
Publication date: 2023-02-23
Also published as: CN115712324A; US20230065134A1

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren zur operativen Überwachung von Rechenzentren offenbart. In mindestens einer Ausführungsform sind eine oder mehrere automatisierte Kabelreparatureinheiten dazu bestimmt, zu einem Kabelfehler geleitet zu werden, ein dem Kabelfehler zugeordnetes Kabel zu identifizieren und eine Korrekturmaßnahme zu bestimmen, um den Kabelfehler zu reparieren.

Description

GEBIET
Mindestens eine Ausführungsform betrifft Systeme zur Überwachung und Reparatur von Rechenzentrumsverbindungen. Zum Beispiel betrifft mindestens eine Ausführungsform automatisierte Einheiten zum Durchführen von Reparaturen vor Ort.
STAND DER TECHNIK
In Rechenumgebungen, wie etwa Rechenzentren, werden verschiedene Komponenten in Racks installiert. Diese Komponenten können Serverkomponenten, Leistungsversorgungseinheiten, Panels und andere beinhalten. Komponenten können einem oder mehreren Sensoren zugeordnet sein, die Informationen bezüglich Betriebsbedingungen von Komponenten sammeln. Die Bewertung von Sensorinformationen kann Informationen bezüglich eines oder mehrerer Probleme, die Verbindungen zwischen verschiedenen Komponenten zugeordnet sind, bereitstellen. Auch wenn diese Informationen dazu verwendet werden können, potenzielle Fehler zu identifizieren, werden menschliche Bediener eingesetzt, um Fehler zu verfolgen, Korrekturmaßnahmen zu bestimmen und dann Korrekturmaßnahmen einzuleiten. Mit zunehmender Größe und Komplexität von Rechenzentren wird die Verfolgung einzelner Fehler immer schwieriger und zeitaufwändiger.
Figurenliste

1 veranschaulicht ein Rechenzentrum gemäß mindestens einer Ausführungsform;
2 veranschaulicht eine schematische Ansicht eines Rechenzentrums gemäß mindestens einer Ausführungsform;
3A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Rackkomponente gemäß mindestens einer Ausführungsform;
3B veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Rackkomponente gemäß mindestens einer Ausführungsform;
3C veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Rackkomponente gemäß mindestens einer Ausführungsform;
4 veranschaulicht ein Kabelüberwachungssystem gemäß mindestens einer Ausführungsform;
5A veranschaulicht einen Prozess zur Kabelüberwachung und -reparatur gemäß mindestens einer Ausführungsform;
5B veranschaulicht einen Prozess zur Kabelüberwachung und -reparatur gemäß mindestens einer Ausführungsform;
5C veranschaulicht einen Prozess zur Kabelüberwachung und -reparatur gemäß mindestens einer Ausführungsform;
6 veranschaulicht ein verteiltes System gemäß mindestens einer Ausführungsform;
7 veranschaulicht ein beispielhaftes Rechenzentrum gemäß mindestens einer Ausführungsform;
8 veranschaulicht ein Client-Server-Netzwerk gemäß mindestens einer Ausführungsform;
9 veranschaulicht ein Computernetzwerk gemäß mindestens einer Ausführungsform;
10A veranschaulicht ein vernetztes Computersystem gemäß mindestens einer Ausführungsform;
10B veranschaulicht ein vernetztes Computersystem gemäß mindestens einer Ausführungsform;
10C veranschaulicht ein vernetztes Computersystem gemäß mindestens einer Ausführungsform;
11 veranschaulicht eine oder mehrere Komponenten einer Systemumgebung, in der Dienste als Drittanbieter-Netzwerkdienste angeboten werden können, gemäß mindestens einer Ausführungsform;
12 veranschaulicht eine Cloud-Computing-Umgebung gemäß mindestens einer Ausführungsform;
13 veranschaulicht einen Satz funktionaler Abstraktionsschichten, der durch eine Cloud-Computing-Umgebung bereitgestellt wird, gemäß mindestens einer Ausführungsform;
14 veranschaulicht einen Supercomputer auf Chipebene gemäß mindestens einer Ausführungsform;
15 veranschaulicht einen Supercomputer auf Rackmodulebene gemäß mindestens einer Ausführungsform;
16 veranschaulicht einen Supercomputer auf Rackebene gemäß mindestens einer Ausführungsform;
17 veranschaulicht einen Supercomputer auf Gesamtsystemebene gemäß mindestens einer Ausführungsform;
18A veranschaulicht Inferenz- und/oder Trainingslogik gemäß mindestens einer Ausführungsform;
18B veranschaulicht Inferenz- und/oder Trainingslogik gemäß mindestens einer Ausführungsform;
19 veranschaulicht das Training und den Einsatz eines neuronalen Netzes gemäß mindestens einer Ausführungsform;
20 veranschaulicht eine Architektur eines Systems eines Netzwerks gemäß mindestens einer Ausführungsform;
21 veranschaulicht eine Architektur eines Systems eines Netzwerks gemäß mindestens einer Ausführungsform;
22 veranschaulicht einen Protokollstapel auf Steuerebene gemäß mindestens einer Ausführungsform;
23 veranschaulicht einen Protokollstapel auf Benutzerebene gemäß mindestens einer Ausführungsform;
24 veranschaulicht Komponenten eines Kernnetzwerks gemäß mindestens einer Ausführungsform;
25 veranschaulicht Komponenten eines Systems zum Unterstützen von Netzwerkfunktionsvirtualisierung (NFV) gemäß mindestens einer Ausführungsform;
26 veranschaulicht ein Verarbeitungssystem gemäß mindestens einer Ausführungsform;
27 veranschaulicht ein Computersystem gemäß mindestens einer Ausführungsform;
28 veranschaulicht ein System gemäß mindestens einer Ausführungsform;
29 veranschaulicht eine beispielhafte integrierte Schaltung gemäß mindestens einer Ausführungsform;
30 veranschaulicht ein Computersystem gemäß mindestens einer Ausführungsform;
31 veranschaulicht eine APU gemäß mindestens einer Ausführungsform;
32 veranschaulicht eine CPU gemäß mindestens einer Ausführungsform;
33 veranschaulicht ein beispielhaftes Beschleunigerintegrations-Slice gemäß mindestens einer Ausführungsform;
34A-34B veranschaulichen beispielhafte Grafikprozessoren gemäß mindestens einer Ausführungsform;
35A veranschaulicht einen Grafikkern gemäß mindestens einer Ausführungsform;
35B veranschaulicht eine GPGPU gemäß mindestens einer Ausführungsform;
36A veranschaulicht einen Parallelprozessor gemäß mindestens einer Ausführungsform;
36B veranschaulicht einen Verarbeitungs-Cluster gemäß mindestens einer Ausführungsform;
36C veranschaulicht einen Grafikmultiprozessor gemäß mindestens einer Ausführungsform;
37 veranschaulicht einen Softwarestapel einer Programmierplattform gemäß mindestens einer Ausführungsform;
38 veranschaulicht eine CUDA-Implementierung eines Softwarestapels aus 37 gemäß mindestens einer Ausführungsform;
39 veranschaulicht eine ROCm-lmplementierung eines Softwarestapels aus 37 gemäß mindestens einer Ausführungsform;
40 veranschaulicht eine OpenCL-Implementierung eines Softwarestapels aus 37 gemäß mindestens einer Ausführungsform;
41 veranschaulicht Software, die durch eine Programmierplattform unterstützt wird, gemäß mindestens einer Ausführungsform; und
42 veranschaulicht das Kompilieren von Code zum Ausführen auf Programmierplattformen aus 37-40 gemäß mindestens einer Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In mindestens einer Ausführungsform kann eine Rechenumgebung eine Vielfalt von Rechenvorrichtungen und Steuersystemen beinhalten, wie in dem Rechenzentrum 100 in 1 veranschaulicht. In mindestens einer Ausführungsform kann das Rechenzentrum 100 einen oder mehrere Räume 102 beinhalten, die Racks 104 und Hilfsausrüstung aufweisen, die verwendet werden, um einen oder mehrere Server in einem oder mehreren Servereinschüben unterzubringen. In mindestens einer Ausführungsform wird das Rechenzentrum 100 durch verschiedene Kühlsystemen unterstützt, wie etwa Kühltürme, Kühlschleifen, Pumpen und andere Unterstützungssysteme. In mindestens einer Ausführungsform sind Server 106 in Racks 104 positioniert. In mindestens einer Ausführungsform empfangen die Server 106 in den Racks 104 Betriebsleistung von einer Quelle 108 und können auch mit verschiedenen Kommunikationsquellen gekoppelt sein, wie etwa eine Verbindung zu einer Netzwerkleitung. In mindestens einer Ausführungsform können die Racks 104 ferner zusätzliche Rackkomponenten 110 beinhalten, die Panels, Router, Switches, Luftströmungssysteme und verschiedene andere Optionen beinhalten können. In mindestens einer Ausführungsform stellt die Quelle 108 Betriebsleistung für zusätzliche Rackkomponenten 110 bereit. In mindestens einer Ausführungsform sind mehrere Quellen 108 in Racks 104 angeordnet. In mindestens einer Ausführungsform empfangen Komponenten in spezifischen Racks 104 Betriebsleistung von Quellen 108 in spezifischen Racks 104. In mindestens einer Ausführungsform empfangen Komponenten in spezifischen Racks 104 Betriebsleistung von Quellen 108 in anderen Racks 104. In mindestens einer Ausführungsform sind ein oder mehrere Server 104, Leistungsquellen 108 und zusätzliche Rackkomponenten 110 miteinander gekoppelt oder verbunden. In mindestens einer Ausführungsform sind eine oder mehrere den Racks 104 zugeordnete Komponenten mit mehreren Ausrüstungsteilen gekoppelt und weisen eine Vielfalt von Kabeln 112 auf, die sich zwischen Ausrüstung erstrecken. In mindestens einer Ausführungsform sind die Kabel 112 von einer Vielfalt von verschiedenen Arten mit verschiedenen Endverbindern, verschiedenen Größen und verschiedenen Führungskonfigurationen.
In mindestens einer Ausführungsform beinhalten die Server 106 und zusätzlichen Rackkomponenten 110 eine oder mehrere Leistungsversorgungseinheiten (power supply units - PSUs), die Leistung für interne Komponenten der Server 106 und/oder der zusätzlichen Rackkomponenten 110 empfangen und verteilen können. In mindestens einer Ausführungsform wandeln PSUs Netzwechselstrom-(alternating current - AC-)Leistung in niederspannungsgeregelte Gleichstrom-(direct current - DC-)Leistung um. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten die Server 106 und/oder zusätzlichen Rackkomponenten 110 mehrere PSUs, die Leistung zu verschiedenen Merkmalen leiten können, die den Servern 106 und/oder zusätzlichen Rackkomponenten 110 zugeordnet sind. In mindestens einer Ausführungsform empfangen PSUs Betriebsenergie von einer oder mehreren Leistungsverteilungseinheiten (power distribution units - PDUs), die in den Racks 104 installiert sein können oder nicht. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten die PDUs eine oder mehrere Steckdosen zum Verteilen von elektrischer Leistung, wie etwa an Racks 104 und/oder einzelne Komponenten in den Racks 104.
In mindestens einer Ausführungsform sind verschiedene Sensoren oder Sensorarrays 114 an verschiedenen Orten verteilt, die dem Rechenzentrum 100 zugeordnet sind. In mindestens einer Ausführungsform können die Sensoren oder Sensorarrays 114 verschiedene Betriebsaspekte der Racks 104 und der zugeordneten Komponenten überwachen, wie etwa unter anderem Kühlsysteme, Umgebungstemperaturen, Konnektivität von Kabeln/Komponenten und Betriebseffizienz. In mindestens einer Ausführungsform können von den Sensoren oder Sensorarrays 114 gesammelte Informationen bewertet werden, um eine oder mehrere operative Unzulänglichkeiten oder einen oder mehrere Fehler in den Rechenzentren 100 zu identifizieren. In mindestens einer Ausführungsform können die Sensoren oder Sensorarrays 114 Informationen bereitstellen, die Inferenz oder Schätzungen bezüglich potenzieller operativer Unzulänglichkeiten oder Fehler ermöglichen.
In mindestens einer Ausführungsform können die Kabel 112 zu verschiedenen Orten innerhalb des Rechenzentrums 100 geführt sein und können lange Strecken oder Führungen beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform können die Kabel 112 mit der Zeit an Betriebseffizienz verlieren oder aufgrund von Bewegung, Vibration, Temperaturen oder anderen Ursachen beschädigt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Beschädigung der Kabel 112 die Betriebseffizienz bestimmter Komponenten reduzieren oder dazu führen, dass Verbindungen zwischen Komponenten vollständig ausfallen, wodurch Komponenten außer Betrieb genommen werden. In mindestens einer Ausführungsform kann das Identifizieren von Orten für Fehler schwierig sein, da Kabelwege lang sein können, sich zwischen verschiedenen Racks 104 erstrecken können und auch innerhalb von Kanälen oder Führungsschächten innerhalb von Bündeln mit anderen Kabeln angeordnet sein können. In mindestens einer Ausführungsform können Jumper oder kürzere Leitungen verwendet werden, um verschiedene Komponenten zu reparieren oder anderweitig zu ersetzen.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein menschlicher Eingriff aufgrund entfernter Standorte der Rechenzentren 100, gefährlicher Umgebungen oder aus anderen Gründen unerwünscht sein. In mindestens einer Ausführungsform können automatisierte Einheiten für eine oder mehrere Reparaturen genutzt werden. In mindestens einer Ausführungsform können die automatisierten Einheiten Ausrüstung zum Erleichtern von Reparaturen beinhalten, wie etwa Kabelspulen, Schneidvorrichtungen, Endverbindungen und andere. In mindestens einer Ausführungsform können die automatisierten Einheiten einen Fehlerort bestimmen, einen Reparaturmodus bestimmen, ein für einen bestimmten Reparaturmodus ausreichendes Kabel bilden und Reparaturen erleichtern. In mindestens einer Ausführungsform können die automatisierten Einheiten Informationen bereitstellen, um eine weitere Analyse vor dem Ausführen einer oder mehrerer Reparaturen zu ermöglichen. In mindestens einer Ausführungsform können die automatisierten Einheiten Informationen bereitstellen, um Reparaturen unter Mitwirkung eines oder mehrerer menschlicher Bediener zu erleichtern.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein Kabelüberwachungssystem 200 zur Verwendung mit einem oder mehreren Racks 104, wie in 2 veranschaulicht, verwendet werden, um den Kabelzustand basierend mindestens zum Teil auf Grundlage von Sensorinformationen oder Daten zu überwachen, die von verschiedenen Komponenten gesammelt wurden, um potenzielle Fehler oder Reparaturorte für verschiedene Kabel zu identifizieren. In mindestens einer Ausführungsform sind die Racks 104 innerhalb des Rechenzentrums 104 angeordnet und können verschiedene Komponenten mit verschiedenen Kabeln 112 beinhalten, die zwischen Komponenten innerhalb der Racks 104 positioniert sind oder sich zwischen verschiedenen Racks 104 erstrecken. In mindestens einer Ausführungsform können die Kabel 112 von einer Vielfalt von Arten für eine Vielfalt von verschiedenen Verbindern sein, wobei die Kabel verschiedene Dicken, verschiedene Endverbinder oder andere unterschiedliche Eigenschaften aufweisen können. In mindestens einer Ausführungsform werden die Kabel 112 zur Leistungsübertragung, Datenübertragung oder für andere Arten des Informationsaustauschs verwendet. In mindestens einer Ausführungsform können sich die Kabel 112 zwischen zwei unterschiedlichen Komponenten oder zwischen einer Vielfalt verschiedener Komponenten erstrecken, wie etwa ein einzelnes Kabel, das sich in zwei oder mehrere zusätzliche Enden aufteilt, um mehrere Komponenten miteinander zu verbinden. In mindestens einer Ausführungsform sind die Kabel 112 gemäß einer oder mehreren Kabelzuordnungen angeordnet, wobei Endverbinder insbesondere an bezeichneten Orten positioniert sind, die dann durch das eine oder die mehreren Sensorarrays 114 überwacht werden können. In mindestens einer Ausführungsform werden eine oder mehrere Kabelzuordnungen nach der Installation eines oder mehrerer Kabel 112 erzeugt.
In mindestens einer Ausführungsform können die Kabel 112 installiert sein, um die Bewegung einer oder mehrerer Komponenten zu erleichtern, wie etwa Vibrationen oder Bewegung, wenn ein Einschub aus einem Gehäuse innerhalb der Racks 104 herausgeschoben wird. In mindestens einer Ausführungsform können die Kabel 112 aufgrund dieser Bewegung Kräften ausgesetzt sein oder vor, während oder nach der Bewegung eingeklemmt oder anderweitig berührt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann die Bewegung zu einem oder mehreren Fehlern führen, wie etwa zu Durchstichen oder Schnitten in Kabeln aufgrund von Fehlplatzierung oder Störung während der Bewegungen von Einschüben.
In mindestens einer Ausführungsform können ein oder mehrere Sensorarrays 114 einen Fehler oder eine operative Schwachstelle bestimmen, der bzw. die mindestens zum Teil einem oder mehreren Kabeln 112 zugeschrieben werden kann. In mindestens einer Ausführungsform kann ein plötzlicher Kommunikationsverlust zwischen Komponenten einem Fehler in den Kabeln 112 zugeordnet sein, wie etwa, dass ein Kabel ausgesteckt oder beschädigt ist. In mindestens einer Ausführungsform können Änderungen von Messwerten oder Datenübertragungsraten Fehlern in den Kabeln 112 zugeschrieben werden. In mindestens einer Ausführungsform können die Kabel 112 eine erwartete Nutzungsdauer haben und können, wenn sie sich dem Ende der Nutzungsdauer nähern, beginnen, eine Verschlechterung und eine beeinträchtigte Leistung zu zeigen.
In mindestens einer Ausführungsform sind die Racks 104 und zugeordneten Komponenten innerhalb eines Clusters 202 angeordnet. In mindestens einer Ausführungsform weisen einzelne Racks 104 innerhalb von Clustern 202 einzelne Sensorarrays 114 auf, die Überwachungssystemen 200 zugeordnet sind. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten die Cluster 202 ein oder mehrere zusätzliche Sensorarrays 114. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Rechenzentrumssteuerung 204 Informationen von den Clustern 202, Racks 104 und/oder einem oder mehreren Sensorarrays 114 empfangen. In mindestens einer Ausführungsform können sich die Informationen auf Betriebsinformationen oder Betriebszustände verschiedener Komponenten beziehen, die den Clustern 202 und/oder Racks 104 zugeordnet sind. In mindestens einer Ausführungsform können die Sensorarrays 114 die Informationen in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit übermitteln, um eine Bewertung und Bestimmung von Betriebseigenschaften von Komponenten zu ermöglichen, die den Racks 104 zugeordnet sind. In mindestens einer Ausführungsform können die Informationen als Reaktion auf eine Anforderung übermittelt werden.
In mindestens einer Ausführungsform kann die Rechenzentrumssteuerung 204 Anweisungen an eine oder mehrere automatisierte Reparatureinheiten 206 (automated repair units - ARUs) übermitteln, die autonome oder halbautonome Einheiten sein können. In mindestens einer Ausführungsform können die Anweisungen mindestens Hinweise zum Untersuchen eines oder mehrerer Fehler beinhalten, die mindestens zum Teil auf Grundlage von Informationen von einem oder mehreren Sensorarrays 114 erkannt wurden. In mindestens einer Ausführungsform können die Anweisungen eine Verkabelungszuordnung beinhalten, um die Lokalisierung und Identifizierung von einem oder mehreren Kabeln 112 zu erleichtern, die Fehlern zugeordnet sind. In mindestens einer Ausführungsform können die Anweisungen einen oder mehrere Befehle zum Identifizieren von Kabeln an bestimmten Orten, zum Bestimmen eines oder mehrerer Fehlermechanismen, zum Bestimmen einer Korrekturmaßnahme und zum Einleiten von Korrekturmaßnahmen, wie etwa Reparaturen oder Ersetzungen, beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform können die Anweisungen einen oder mehrere zusätzliche Befehle beinhalten, um zusätzliche Informationen zu übermitteln und auf Anweisungen oder Eingriffe durch einen menschlichen Bediener zu warten.
In mindestens einer Ausführungsform beinhalten eine oder mehrere automatisierte Reparatureinheiten 206 Kabelreparatursysteme, die innerhalb einer Einheit untergebracht sein und genutzt werden können. In mindestens einer Ausführungsform können die Kabelreparatursysteme Schneidwerkzeuge, Drahtspulen, Endverbinder, Befestigungswerkzeuge und andere Komponenten beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform können die Kabelreparatursysteme ferner eine Logik beinhalten, um eine Verbindung oder Kopplung zwischen verschiedenen Orten zu ermöglichen, wie etwa einen oder mehrere Gelenkarme, um die Ausrichtung und Einführung eines Endverbinders in eine Buchse zu ermöglichen. In mindestens einer Ausführungsform können die Kabelreparatursysteme zudem ein oder mehrere Bildaufnahmevorrichtung, wie etwa Videokameras, beinhalten, um es einem oder mehreren Systemen für maschinelles Lernen zu ermöglichen, Kabeleigenschaften unter Verwendung von Computer-Vision-Techniken neben anderer Logik des maschinellen Lernens zu bewerten. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten die automatisierten Reparatureinheiten 206 ferner Transportsysteme, wie etwa Räder oder Beine, um innerhalb der Rechenzentren bewegt zu werden.
In mindestens einer Ausführungsform wird ein Fehler 208 erkannt, wie etwa mindestens zum Teil auf Grundlage einer Bewertung von Informationen, die von einem oder mehreren Sensorarrays 114 gesammelt wurden. In mindestens einer Ausführungsform werden die Informationen von einem oder mehreren Sensorarrays 114 von der Rechenzentrumssteuerung 204 bewertet, die dann ein Signal an die automatisierte Reparatureinheit 206 übermittelt, um Fehler zu lokalisieren, zu identifizieren und möglicherweise zu reparieren. In mindestens einer Ausführungsform stellt die Rechenzentrumssteuerung 204 eine Kabelzuordnung bereit, die Informationen beinhaltet, die sich auf einen Ort eines oder mehrerer Kabel 112 beziehen. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Weg 210 erzeugt werden, um die automatisierte Reparatureinheit 206 zu den Racks 104 zu leiten, die ein oder mehrere einem Fehler 208 zugeordnete Kabel 112 aufweisen. In mindestens einer Ausführungsform kann sich die automatisierte Reparatureinheit 206 zu dem Rack 104 begeben, das Kabel 112 identifizieren, einen Fehlermechanismus identifizieren und eine Korrekturmaßnahme bestimmen.
In mindestens einer Ausführungsform kann die automatisierte Reparatureinheit 206 ein oder mehrere potenzielle Kabel 112 identifizieren, die einem oder mehreren Ausfällen oder Fehlern zugeordnet sind, um Korrekturmaßnahmen zu bestimmen, wie in 3A gezeigt. In mindestens einer Ausführungsform ist die Komponente 300 innerhalb des Racks 104 positioniert und beinhaltet sie Kabel 112, die sich von verschiedenen Buchsen 302 an der Komponente 300 erstrecken. In mindestens einer Ausführungsform können die Kabel 112 verschiedenen Arten von Verbindungen entsprechen, wie etwa verschiedenen Endverbindern oder verschiedenen Kommunikationsprotokollen. In mindestens einer Ausführungsform können ein oder mehrere zusätzliche Enden mit anderen Komponenten gekoppelt sein, die den Rechenzentren 100 zugeordnet sind. In mindestens einer Ausführungsform können ein oder mehrere Sensorarrays 114 einen der Komponente 300 und/oder bestimmten Buchsen 302 zugeordneten Fehler bestimmen. In mindestens einer Ausführungsform werden Informationen, die von einem oder mehreren Sensorarrays 114 empfangen werden, bewertet, um die automatisierte Reparatureinheit 206 einzusetzen, um ein oder mehrere Kabel zu bewerten.
In mindestens einer Ausführungsform werden eine oder mehrere Kabelzuordnungen verwendet, um die automatisierte Reparatureinheit 206 zu der Komponente 300 und/oder den Kabeln 112 zu leiten. In mindestens einer Ausführungsform können die Kabelzuordnungen Informationen beinhalten, die eine zugeordnete Buchse 302 für verschiedene Kabel 112 beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform werden ein oder mehrere Bereiche der Kabel 112 bewertet, wie etwa ein Endverbinder 304, ein Drahtabschnitt 306 oder andere Orte. In mindestens einer Ausführungsform werden eine oder mehrere Fehlerkennungen 308 durch die automatisierte Reparatureinheit 206 lokalisiert, wie etwa unter Verwendung einer oder mehrerer Techniken des maschinellen Lernens, wie etwa Computer-Vision-Techniken. In mindestens einer Ausführungsform kann die automatisierte Reparatureinheit 206 eine oder mehrere spezifische Regionen identifizieren oder bevorzugt betrachten, wie etwa Regionen mit bekannten höheren Fehlerraten, wie etwa Bereiche in der Nähe von beweglichen Teilen, wie etwa Einschübe, die in die und aus den Racks 104 gleiten.
In mindestens einer Ausführungsform werden verschiedene Abschnitte der Kabel 112 im Hinblick auf verschiedene potenzielle Fehler oder Ausfälle bewertet. In mindestens einer Ausführungsform können Abschnitte im Hinblick auf Ausfransen, Spuren, Brüche, Biegungen, Risse oder Fehlausrichtungen in Bezug auf zugehörige Komponenten erkannt werden. In mindestens einer Ausführungsform können Abschnitte der Kabel 112 unter Verwendung von einem oder mehreren der automatisierten Reparatureinheit 206 zugeordneten Werkzeugen überprüft werden, die Werkzeuge wie etwa Voltmeter beinhalten können, um auf Kurzschlüsse und andere potenzielle Fehler zu überprüfen. In mindestens einer Ausführungsform können bei Erkennung einer oder mehrerer Fehlerkennungen 308 eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen bestimmt werden.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die Komponente 300 die Kabel 112A-112C, wobei das Kabel 112A die Fehlerkennung 308A beinhaltet, die als Ausfransen oder Beschädigung des Drahtabschnitts 306 gezeigt ist. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das Kabel 112B eine Fehlerkennung 308B, die als fehlerhafte Verbindung mit der Buchse 302 gezeigt ist. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das Kabel 112C keine Fehlerkennungen 308 und kann während Reparaturen anderer Kabel 112 in Betrieb bleiben. In mindestens einer Ausführungsform können eine oder mehrere verschiedene Korrekturmaßnahmen bestimmt werden. In mindestens einer Ausführungsform können Informationen für die Kabel 112 genutzt werden, um mindestens zum Teil eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen zu bestimmen. In mindestens einer Ausführungsform können die Kabelinformationen eine Kabellänge, eine Kabelabmessung, eine Kabellebensdauer und andere Informationen beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Fehlerkennungsposition mindestens zum Teil eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen bestimmen. In mindestens einer Ausführungsform kann ein menschlicher Bediener oder eine Rechenzentrumssteuerung die automatisierte Reparatureinheit 206 anweisen oder dieser anderweitig Korrekturmaßnahmen bereitstellen.
In mindestens einer Ausführungsform können eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen eingeleitet werden, um Fehler in einem oder mehreren Kabeln 112 zu korrigieren, wie in 3B gezeigt. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Jumper oder Patch 310 entlang der Kabel 112A installiert werden, um Fehlerkennungen 308 zu korrigieren, die Brüchen, Biegungen, Ritzen oder anderen Beschädigungen entlang der Kabel 112A entsprechen. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Jumper 310 ein Paar von Verbindungsenden 312, um eine neue Verbindung 314 entlang des Drahtabschnitts 306 zu erleichtern. In mindestens einer Ausführungsform ist ein Verbindungsende 312A ein Stecker und ein Verbindungsende 312B ist eine Buchse. In mindestens einer Ausführungsform kann der Jumper 310 zur weiteren Bewertung, Prüfung und Schulung markiert oder auf andere Weise einer oder mehreren Reparaturen zugeordnet werden. In mindestens einer Ausführungsform können als Reaktion auf einen oder mehrere Fehler andere Racks 104, die ähnliche Ausrüstung nutzen, präventiv überprüft oder untersucht werden oder Betriebsverfahren überarbeitet werden. In mindestens einer Ausführungsform kann das Patch 310 mehr oder weniger Elemente beinhalten, wie etwa ein neues Segment oder einen neuen Kabelabschnitt.
In mindestens einer Ausführungsform wird das Patch 310 vor Ort gebildet. In mindestens einer Ausführungsform wird das Patch 310 automatisch von der automatisierten Reparatureinheit 206 erzeugt. In mindestens einer Ausführungsform wird das Patch 310 aus Ausrüstung gebildet, die innerhalb der automatisierten Reparatureinheit 206 mitgeführt wird, wie etwa Kabelspulen und Endverbinder. In mindestens einer Ausführungsform wird das Patch 310 erzeugt und dann durch die automatisierte Reparatureinheit 206 mit dem Kabel 112A gekoppelt. In mindestens einer Ausführungsform wird das Patch 310 durch die automatisierte Reparatureinheit 206 gebildet und dann wird eine Benachrichtigung an einen menschlichen Bediener bereitgestellt, um endgültige Verbindungen herzustellen. In mindestens einer Ausführungsform werden ein oder mehrere Merkmale des Patches 310, wie etwa Länge, zu verwendende Endverbinder und andere, mindestens zum Teil durch eine oder mehrere Inferenzen bestimmt, die unter Verwendung eines oder mehrerer Systeme für maschinelles Lernen erzeugt werden. In mindestens einer Ausführungsform können Patches 310 mindestens zum Teil auf Grundlage einer geschätzten Fehlerursache ausgestaltet werden. In mindestens einer Ausführungsform können als Reaktion auf Einklemmen oder Beschädigung während der Bewegung erzeugte Patches 310 mit längeren oder kürzeren Spannweiten bereitgestellt werden, um die Wahrscheinlichkeit eines Einklemmens oder einer Störung zu reduzieren. In mindestens einer Ausführungsform können mehrere Patches 310 genutzt werden, um mehrere Teilstücke des Kabels 112A zu reparieren.
In mindestens einer Ausführungsform können ganze Kabel 112, die die Komponenten 300 miteinander koppeln, ersetzt werden, wie in 3C veranschaulicht. In mindestens einer Ausführungsform können die automatisierten Reparatureinheiten 206 bestimmen, dass die Beschädigung der Kabel 112 ein erlaubtes Ausmaß überschreitet und/oder sie können bestimmen, dass eine Nutzungsdauer der Kabel 112 abgelaufen ist und können infolgedessen ein oder mehrere neue Kabel 112 bilden und installieren. In mindestens einer Ausführungsform können neue Kabel 112 mindestens zum Teil auf Grundlage von Kabelinformationen erzeugt werden, die anhand einer oder mehrerer Kabelzuordnungen erlangt werden können. In mindestens einer Ausführungsform können neue Kabel 112 aus Material gebildet werden, das innerhalb der automatisierten Reparatureinheiten 206 aufbewahrt wird, um eine Reparatur vor Ort zu ermöglichen. In mindestens einer Ausführungsform können die automatisierten Reparatureinheiten 206 neue Kabel bilden und menschlichen Bedienern Meldungen bereitstellen, um die endgültige Installation einzuleiten.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein Kabelüberwachungs- und - reparatursystem 400 eine oder mehrere Komponenten zum Überwachen des Kabel- und/oder Komponentenzustands, zum Analysieren von Informationen, die von verschiedenen Sensoren gesammelt werden, und zum Einsetzen einer oder mehrerer automatisierter Reparatureinheiten beinhalten, wie in 4 gezeigt. In mindestens einer Ausführungsform werden Sensordaten 402 von einem oder mehreren Sensoren oder Sensorarrays gesammelt, die in einem oder mehreren Rechenzentren angeordnet oder diesen zugeordnet sind. In mindestens einer Ausführungsform werden Sensordaten 402 von einer Vielfalt verschiedener Rechenzentren gesammelt, wobei jedes Rechenzentrum mehrere verschiedene Arten von Sensordaten beinhalten kann, um Sensordaten zu aggregieren oder zu sammeln, um ein Lernen oder eine vorausschauende Bewertung einer oder mehrerer Betriebsbedingungen in Bezug auf potenzielle operative Unzulänglichkeiten und/oder Fehler zu ermöglichen. In mindestens einer Ausführungsform können die Sensordaten 402 mit anderen Sensordaten korreliert werden, die eine oder mehrere Eigenschaften gemeinsam haben, wie etwa Betrieb gemeinsamer Ausrüstungsarten, Positionierung in einer ähnlichen geografischen Position, Aufweisen eines ähnlichen Klimas, oder andere Eigenschaften. In mindestens einer Ausführungsform sind die Sensordaten 402 Rohdaten. In mindestens einer Ausführungsform sind die Sensordaten 402 verarbeitete Daten. In mindestens einer Ausführungsform sind die Sensordaten 402 Streaming-Daten, die in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit gesammelt und übermittelt werden. In mindestens einer Ausführungsform werden die Sensordaten 402 als Reaktion auf eine oder mehrere Anforderungen oder Anweisungen gesammelt, gespeichert und übertragen. In mindestens einer Ausführungsform sind die Sensordaten 402 Kombinationen aus gestreamten Daten und gespeicherten Daten.
In mindestens einer Ausführungsform werden die Sensordaten 402 über ein oder mehrere Netzwerke 404 an die Rechenzentrumssteuerung 302 übermittelt. In mindestens einer Ausführungsform können sich ein oder mehrere Netzwerke 404 auf ein Netzwerk wie etwa ein Internet-Netzwerk beziehen oder können ein lokales oder verteiltes Netzwerk sein. In mindestens einer Ausführungsform können ein oder mehrere Netzwerke 404 ein drahtloses oder drahtgebundenes Netzwerk beinhalten, das unter Verwendung eines oder mehrerer verschiedener Kommunikationsprotokolle betrieben werden kann. In mindestens einer Ausführungsform können die Sensordaten 402 registriert werden, um unter Verwendung des Netzwerks 404 zu arbeiten und/oder um Informationen an die Rechenzentrumssteuerung 302 zu senden. In mindestens einer Ausführungsform können die Sensordaten 402 neben anderen Optionen durch eine oder mehrere Rechenzentrumskomponenten oder zugeordnete Steuersysteme, die einer oder mehreren Rechenzentrumskomponenten zugeordnet sind, ersetzt werden, wie etwa eine Racksteuerung oder eine Cluster-Steuerung. In mindestens einer Ausführungsform kann eine getrennte Steuerung Sensordaten 402 für spezifische Komponenten sammeln und Datenpakete für ein zugeordnetes Rack oder einen zugeordneten Cluster übermitteln.
In mindestens einer Ausführungsform werden Informationen an einen Datenmanager 406 übermittelt. In mindestens einer Ausführungsform kann der Datenmanager 406 einen Rohdatenstrom zur Verarbeitung empfangen oder er kann Informationen empfangen, die bereits einen oder mehrere Vorverarbeitungsschritte durchlaufen haben. In mindestens einer Ausführungsform kann der Datenmanager 406 Informationen mindestens zum Teil auf Grundlage einer Art der empfangenen Daten trennen oder anderweitig sammeln oder kennzeichnen. In mindestens einer Ausführungsform kann der Datenmanager 406 ferner Informationen analysieren, um zu bestimmen, ob die von den Sensoren gesammelten Daten ausreichen, um als Fehler oder operative Unzulänglichkeit kategorisiert zu werden. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Kommunikationsverlust zwischen Komponenten als Fehler kategorisiert werden. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Datenübertragungsrate unter einem Schwellenwert oder die um einen bestimmten Prozentsatz reduziert wurde, als Fehler kategorisiert werden. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Indikatormodul 408 genutzt werden, um zu bestimmen, ob ein oder mehrere Fehler einem oder mehreren Kabeln zugeschrieben werden können, die zwischen Komponenten gekoppelt sind. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Komponente, die plötzlich die Kommunikation verliert, einem Kabelfehler zugeschrieben werden, wie etwa einem sich lösenden oder durchtrennten Kabel. In mindestens einer Ausführungsform kann das Indikatormodul 408 Sensordaten mit anderen Informationen analysieren, um innerhalb eines Konfidenzniveaus zu bestimmen, ob Fehler Kabeln zugeschrieben werden können.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein Kommunikationssystem 410 Anweisungen an eine oder mehrere automatisierte Reparatureinheiten 206 und/oder menschliche Bediener zur Untersuchung und Reparatur von Fehlern übermitteln. In mindestens einer Ausführungsform kann das Kommunikationssystem 410 Anweisungen oder eine Benachrichtigung übermitteln, die dann verwendet werden können, um automatisierte Reparatureinheiten 206 und/oder menschliche Bediener zu einem oder mehreren Kabelorten zu leiten, die ferner auf Informationen aus einer oder mehreren Zuordnungen 414 basieren können. In mindestens einer Ausführungsform können eine oder mehrere Maßnahmen 412 bestimmt werden, um Fehler zu reparieren. In mindestens einer Ausführungsform werden die Maßnahmen bestimmt, nachdem zusätzliche Informationen bereitgestellt wurden, wie etwa ein Video-Feed zum Analysieren einer wahrscheinlichen Ursache oder des Schweregrads von Fehlern, eine Eingabe bezüglich eines Kabelorts oder andere Informationen. In mindestens einer Ausführungsform können Informationen gespeichert und als Trainingsdaten 416 verwendet werden, um Vorhersagen oder eine verbesserte Kabelüberwachung zu ermöglichen. In mindestens einer Ausführungsform können Trainingsinformationen wahrscheinliche Orte von Fehlern, die Häufigkeit von Fehlern oder andere Informationen beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform kann die automatisierte Reparatureinheit 206 Anweisungen von der Rechenzentrumssteuerung 204 und/oder einem menschlichen Bediener empfangen. In mindestens einer Ausführungsform kann die automatisierte Reparatureinheit 206 einen Indikatoranalysator 418 beinhalten, der die Bewertung eines oder mehrerer Kabel ermöglicht, um einen Fehler zu bestimmen. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Indikatoranalysator 418 ein oder mehrere Systeme für maschinelles Lernen, wie etwa ein Computer-Vision-System, um ein oder mehrere Bilder oder einen oder mehrere Video-Feeds zu analysieren, um Kabeln zugeordnete Fehlerindikatoren zu bestimmen. In mindestens einer Ausführungsform können die Fehlerindikatoren visuelle Indikatoren sein, wie etwa Biegungen, Brüche oder andere sichtbare Hinweise an Kabeln. In mindestens einer Ausführungsform können die Fehlerindikatoren ferner durch Informationen bereitgestellt werden, die von einem oder mehreren Sensorarrays erfasst werden, wie etwa reduzierte Datenübertragungsraten.
In mindestens einer Ausführungsform kann eine Bewegungssteuerung 420 genutzt werden, um Wege zu planen oder anderweitig auszuarbeiten, denen zu folgen ist, um Kabel zu verfolgen und zu identifizieren, die mindestens zum Teil auf Informationen von der Rechenzentrumssteuerung 204, wie etwa Zuordnungen 414, basieren können. In mindestens einer Ausführungsform ermöglicht die Bewegungssteuerung 420 der automatisierten Reparatureinheit 206, ein oder mehrere Kabel innerhalb der Rechenzentren autonom oder halbautonom zu lokalisieren. In mindestens einer Ausführungsform kann einen Kabelgenerator 422 ein oder mehrere Vorratslager steuern, die der automatisierten Reparatureinheit 206 zugeordnet sind, wie etwa Kabelspulen, Werkzeuge zum Bilden von Verbindungen, Endverbinder und andere. In mindestens einer Ausführungsform kann der Kabelgenerator 422 Anweisungen übermitteln, um spezifische Kabeltypen mindestens zum Teil auf Grundlage auf Informationen von der Rechenzentrumssteuerung 204 und/oder dem Indikatoranalysator 418 zu erzeugen. In mindestens einer Ausführungsform kann der Kabelgenerator 422 Jumper oder ganze neue Kabelsegmente erzeugen. In mindestens einer Ausführungsform kann der Kabelgenerator 422 Verbinder zu bestehenden Leitungen hinzufügen, um eine Gesamtmenge an ersetzten Leitungen zu reduzieren, zum Beispiel wenn ein Ersatz umständlich oder nicht durchführbar ist, wie etwa in Szenarien, in denen Kabellängen übermäßig lang sind oder in denen Kabel komplexe Führungs- oder Bündelungsanordnungen aufweisen. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die automatisierte Reparatureinheit 206 ferner Datensammelwerkzeuge 424, wie etwa Kameras, Sensoren und andere. In mindestens einer Ausführungsform kann die automatisierte Reparatureinheit 206 der Rechenzentrumssteuerung 204 einen Video-Feed bereitstellen, um eine weitere Bewertung und Bestimmung für eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen zu ermöglichen.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Kabelüberwachungs- und Reparatursystem 400 mit einem oder mehreren Racks 104 genutzt werden, die den Rechenzentren 100 zugeordnet sind, um den Zustand eines oder mehrerer Kabel 112 zu überwachen und Reparaturen vor Ort durchzuführen, wenn bestimmt wird, dass der Kabelzustand schlechter ist als ein Schwellenwert oder bezeichneter Betrag. In mindestens einer Ausführungsform können die automatisierten Reparatureinheiten 206 eine oder mehrere Komponenten beinhalten, die bei der Massenfertigung für Kabel 112 genutzt werden, wie etwa Drahtspulen, Schneidwerkzeuge, Sätze von Endverbindern und Werkzeuge, die zum Sichern von Endverbindern an Drahtspulen genutzt werden. In mindestens einer Ausführungsform können die automatisierten Reparatureinheiten 206 mindestens zum Teil auf Grundlage einer oder mehrerer Kabelzuordnungen 414, die Informationen beinhalten können, die auf verschiedene Installationsorte für Kabel gerichtet sind, Racks 104 identifizieren oder zu diesen geleitet werden. In mindestens einer Ausführungsform kann die automatisierte Kabelreparatureinheit 206 eine oder mehrere Aufgaben oder Aktionen als Reaktion auf einen Befehl oder auf Informationen ausführen, die von einer oder mehreren Rechenzentrumssteuerungen 204 empfangen werden. In mindestens einer Ausführungsform kann die automatisierte Kabelreparatureinheit 206 Fasern oder Kabel messen und auf eine besonders ausgewählte Länge zuschneiden und einen oder mehrere Endverbinder, wie etwa optische Transceiver, anbringen. In mindestens einer Ausführungsform kann die automatisierte Kabelreparatureinheit 206 Kupfer oder Kabel messen und auf eine besonders ausgewählte Länge zuschneiden und einen oder mehrere Endverbinder, wie etwa RJ45 oder andere Transceiver, an einem Ende anbringen. In mindestens einer Ausführungsform kann die automatisierte Kabelreparatureinheit 206 einen Endverbinder in eine geeignete Buchse einführen. In mindestens einer Ausführungsform kann die automatisierte Kabelreparatureinheit 206 Kabel bündeln oder anderweitig gruppieren. In mindestens einer Ausführungsform kann die automatisierte Kabelreparatureinheit 206 Kabel durch ein oder mehrere Kabelverwaltungseinrichtungen verlegen oder führen. In mindestens einer Ausführungsform kann die automatisierte Kabelreparatureinheit 206 ein oder mehrere Kabel mit identifizierenden Informationen, wie etwa eindeutigen Umwicklungen, Strichcodes, QR-Codes, Buchstaben oder anderen Symbole, kennzeichnen.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein Prozess 500 zur Kabelüberwachung und -reparatur durchgeführt werden, wie in 5A gezeigt. In mindestens einer Ausführungsform werden Betriebsinformationen von einem oder mehreren Sensoren 502 empfangen. In mindestens einer Ausführungsform können ein oder mehrere Sensoren verschiedene Informationen von einem oder mehreren Rechenzentren bereitstellen, die verwendet werden können, um wahrscheinliche Ursachen oder Orte eines oder mehrerer Fehler zu trainieren oder anderweitig zu identifizieren. In mindestens einer Ausführungsform werden ein oder mehrere Fehler mindestens zum Teil auf Grundlage von Betriebsinformationen bestimmt, die von einem oder mehreren Sensoren 504 empfangen werden. In mindestens einer Ausführungsform können ein oder mehrere Fehler Operationen außerhalb der erwarteten oder gewünschten Parameter, nicht betriebsfähige Bedingungen für eine oder mehrere Komponenten oder andere beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform können ein oder mehrere Kabel identifiziert werden, die einem oder mehreren Fehlern zugeordnet sind. In mindestens einer Ausführungsform werden ein oder mehrere Kabel mindestens zum Teil auf Grundlage einer oder mehrerer Kabelzuordnungen identifiziert, die Informationen beinhalten können, die auf bestimmte Kabelorte innerhalb eines oder mehrerer Rechenzentren gerichtet sind. In mindestens einer Ausführungsform können ein oder mehrere Kabel mindestens zum Teil auf Grundlage einer Fehlerart bestimmt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Fehlerart durch einen Schweregrad, einen Ort oder andere Kategorien kategorisiert werden. In mindestens einer Ausführungsform kann eine erste Fehlerart ein nicht betriebsfähiger Zustand sein, wie etwa eine Komponente, bei der ein oder mehrere Leistungs- oder Kommunikationskabel getrennt sind, was auf einer Trennung an einer Buchse, einem Fehler in Endverbindern, einem Fehler entlang eines Drahtabschnitts oder anderen Gründen basieren kann. In mindestens einer Ausführungsform kann eine zweite Fehlerart ein unzureichender Betriebszustand sein, wie beispielsweise eine reduzierte Datenübertragung. In mindestens einer Ausführungsform können derartige Fehlerarten mindestens zum Teil eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen 508 bestimmen. In mindestens einer Ausführungsform können die Korrekturmaßnahmen Patches entlang von Kabeln, Ersetzen bestimmter Kabelkomponenten, Ersetzen ganzer Kabelabschnitte, erneutes Einführen von Kabeln in Buchsen oder andere Maßnahmen zum Korrigieren eines oder mehrerer Fehler beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform können eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen mindestens zum Teil auf Grundlage von zuvor erfassten Daten bestimmt werden. In mindestens einer Ausführungsform können bestimmte Fehlermechanismen wahrscheinlicher sein als andere und infolgedessen können Korrekturmaßnahmen vorgeschlagen oder vor anderen Korrekturmaßnahmen durchgeführt werden, um wahrscheinliche Fehlermechanismen anzugehen.
In mindestens einer Ausführungsform werden einer oder mehreren automatisierten Reparatureinheiten 510 eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen bereitgestellt. In mindestens einer Ausführungsform können die automatisierten Reparatureinheiten zu einem oder mehreren Kabeln geleitet werden, wie etwa unter Verwendung einer oder mehrerer Kabelzuordnungen. In mindestens einer Ausführungsform können die automatisierten Reparatureinheiten verschiedene Komponenten beinhalten oder mitführen, um Reparaturen auf autonome oder halbautonome Weise zu erleichtern, wie etwa Mitführen von Kabelspulen, Endverbindern, Bewertungswerkzeugen und anderer Ausrüstung. In mindestens einer Ausführungsform werden eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen durchgeführt 512. In mindestens einer Ausführungsform werden die Korrekturmaßnahmen auf Grundlage eines Befehls durchgeführt, der an eine oder mehrere automatisierte Reparatureinheiten übermittelt wird. In mindestens einer Ausführungsform bestimmen die automatisierten Reparatureinheiten eine oder mehrere geeignete Korrekturmaßnahmen mindestens zum Teil auf Grundlage einer Bewertung eines oder mehrerer Fehler. In mindestens einer Ausführungsform werden zweite Betriebsinformationen empfangen, um zu bestimmen, ob eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen einen oder mehrere Fehler 514 korrigiert haben.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein Prozess 550 zum Überwachen und Reparieren von Kabeln innerhalb eines Rechenzentrums wie in 5B gezeigt durchgeführt werden. In mindestens einer Ausführungsform werden Betriebsinformationen für einen oder mehrere Sensoren empfangen 552. In mindestens einer Ausführungsform werden ein oder mehrere Kabel, die Betriebsinformationen zugeordnet sind, identifiziert 554. In mindestens einer Ausführungsform können zusätzliche Informationen für ein oder mehrere Kabel angefordert werden 556. In mindestens einer Ausführungsform können die zusätzlichen Informationen zusätzliche Sensormesswerte, Videos oder Bilder von Kabeln, zugeordnete Arbeiten oder andere Interaktionen mit Kabeln oder andere Informationen beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform werden Anforderungen zusätzlicher Informationen an eine oder mehrere automatisierte Reparatureinheiten übermittelt. In mindestens einer Ausführungsform werden zusätzliche Informationen von den automatisierten Reparatureinheiten 558 empfangen. In mindestens einer Ausführungsform werden Korrekturmaßnahmen für Kabel mindestens zum Teil auf Grundlage der zusätzlichen Informationen 560 bestimmt. In mindestens einer Ausführungsform werden den automatisierten Reparatureinheiten Korrekturmaßnahmen zur Ausführung 562 bereitgestellt.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein Prozess 570 zum Überwachen und Reparieren von Kabeln innerhalb eines Rechenzentrums wie in 5B gezeigt durchgeführt werden. In mindestens einer Ausführungsform werden Anweisungen empfangen, die einem oder mehreren Kabeln 572 zugeordnet sind. In mindestens einer Ausführungsform werden Anweisungen an einer automatisierten Reparatureinheit mindestens zum Teil auf Grundlage von Informationen empfangen, die von einer oder mehreren Rechenzentrumssteuerungen gesammelt wurden. In mindestens einer Ausführungsform wird ein Weg zu einem oder mehreren Kabeln bestimmt 574. In mindestens einer Ausführungsform werden ein oder mehrere Kabel innerhalb einer Kabelzuordnung identifiziert und ein Weg wird zugeordnet oder anderweitig festgelegt, um eine autonome oder halbautonome Bewegung von automatisierten Reparatureinheiten zu einem oder mehreren Kabeln zu ermöglichen. In mindestens einer Ausführungsform werden zusätzliche Informationen für ein oder mehrere Kabel erfasst 576. In mindestens einer Ausführungsform werden die zusätzlichen Informationen verwendet, um einen Ausfall oder Fehler zu diagnostizieren oder zu bestimmen, der einem oder mehreren Kabeln zugeordnet ist. In mindestens einer Ausführungsform können die zusätzlichen Informationen Videoinformationen, Standbildinformationen, zusätzliche Sensordaten oder andere Informationen beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform können die zusätzlichen Informationen Finden eines Fehlerindikators beinhalten, wie etwa eines Risses oder Schnitts entlang eines Kabels. In mindestens einer Ausführungsform werden eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen bestimmt 578. In mindestens einer Ausführungsform können eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen durchgeführt werden 580. In mindestens einer Ausführungsform können eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen Patchen eines Teilstücks eines Kabels, Ersetzen eines Teilstücks eines Kabels, erneutes Installieren eines Endverbinders oder andere Maßnahmen beinhalten.
SERVER UND RECHENZENTREN
Die folgenden Figuren legen ohne Einschränkung beispielhafte Netzwerkserver und rechenzentrumbasierte Systeme dar, die verwendet werden können, um mindestens eine Ausführungsform zu implementieren.
6 veranschaulicht ein verteiltes System 600 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das verteilte System 600 eine oder mehrere Client-Rechenvorrichtungen 602, 604, 606 und 608, die konfiguriert sind, um eine Client-Anwendung, wie etwa einen Webbrowser, einen proprietären Client und/oder Variationen davon, über ein oder mehrere Netzwerke 610 auszuführen und zu betreiben. In mindestens einer Ausführungsform kann der Server 612 über das Netzwerk 610 kommunikativ mit entfernten Client-Rechenvorrichtungen 602, 604, 606 und 608 gekoppelt sein.
In mindestens einer Ausführungsform kann der Server 612 ausgelegt sein, um einen oder mehrere Dienste oder eine oder mehrere Softwareanwendungen auszuführen, wie etwa Dienste und Anwendungen, die Sitzungsaktivitäten des Zugriffs mit einmaliger Anmeldung (single sign-on - SSO) über mehrere Rechenzentren hinweg verwalten können. In mindestens einer Ausführungsform kann der Server 612 auch andere Dienste bereitstellen oder können Softwareanwendungen nicht virtuelle und virtuelle Umgebungen beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform können diese Dienste Benutzern der Client-Rechenvorrichtungen 602, 604, 606 und/oder 608 als webbasierte oder Cloud-Dienste oder im Rahmen eines Software-als-Dienst-(Software as a Service - SaaS-)Modells angeboten werden. In mindestens einer Ausführungsform können Benutzer, die Client-Rechenvorrichtungen 602, 604, 606 und/oder 608 betreiben, wiederum eine oder mehrere Client-Anwendungen nutzen, um mit dem Server 612 zu interagieren, um durch diese Komponenten bereitgestellte Dienste zu nutzen.
In mindestens einer Ausführungsform sind die Softwarekomponenten 618, 620 und 622 des Systems 600 auf dem Server 612 implementiert. In mindestens einer Ausführungsform können eine oder mehrere Komponenten des Systems 600 und/oder durch diese Komponenten bereitgestellte Dienste auch durch eine oder mehrere der Client-Rechenvorrichtungen 602, 604, 606 und/oder 608 implementiert sein. In mindestens einer Ausführungsform können Benutzer, die Client-Rechenvorrichtungen betreiben, dann eine oder mehrere Client-Anwendungen nutzen, um durch diese Komponenten bereitgestellte Dienste zu verwenden. In mindestens einer Ausführungsform können diese Komponenten in Hardware, Software, Firmware oder Kombinationen davon implementiert sein. Es versteht sich, dass verschiedene unterschiedliche Systemkonfigurationen möglich sind, die sich von dem verteilten System 600 unterscheiden können. Die in 6 gezeigte Ausführungsform ist somit mindestens eine Ausführungsform eines verteilten Systems zum Implementieren einer Ausführungsform eines Systems und nicht als einschränkend gedacht.
In mindestens einer Ausführungsform können die Client-Rechenvorrichtungen 602, 604, 606 und/oder 608 verschiedene Arten von Computersystemen beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Client-Rechenvorrichtung transportable Vorrichtungen (z. B. ein iPhone®, Mobiltelefon, ein iPad®, ein Computertablet, einen persönlichen digitalen Assistenten (personal digital assistant - PDA)) oder tragbare Vorrichtungen (z. B. ein Google Glass® mit am Kopf montierter Anzeige) beinhalten, auf denen Software, wie etwa Microsoft Windows Mobile®, und/oder eine Vielzahl von mobilen Betriebssystemen, wie etwa iOS, Windows Phone, Android, BlackBerry 10, Palm OS und/oder Variationen davon, ausgeführt wird. In mindestens einer Ausführungsform können Vorrichtungen verschiedene Anwendungen unterstützen, wie etwa verschiedene internetbezogene Anwendungen, E-Mail, Kurznachrichtendienst-(short message service - SMS-)Anwendungen, und können verschiedene andere Kommunikationsprotokolle verwenden. In mindestens einer Ausführungsform können Client-Rechenvorrichtungen auch Allzweck-Personalcomputer beinhalten, einschließlich, mittels mindestens einer Ausführungsform, Personalcomputer und/oder Laptop-Computer, auf denen verschiedene Versionen von Microsoft Windows®, Apple Macintosh® und/oder Linux-Betriebssysteme laufen.
In mindestens einer Ausführungsform können Client-Rechenvorrichtungen Workstation-Computer sein, auf denen ein beliebiges von einer Vielzahl von kommerziell erhältlichen UNIX®- oder UNIX-ähnlichen Betriebssystemen läuft, einschließlich ohne Einschränkung eine Vielzahl von GNU/Linux-Betriebssystemen, wie etwa Google Chrome OS. In mindestens einer Ausführungsform können Client-Rechenvorrichtungen auch elektronische Vorrichtungen beinhalten, wie etwa einen Thin-Client-Computer, ein internetfähiges Spielsystem (z. B. eine Microsoft Xbox-Spielekonsole mit oder ohne Kinect®-Gesteneingabevorrichtung) und/oder eine persönliche Nachrichtenvorrichtung, die in der Lage ist, über Netzwerk(e) 610 zu kommunizieren. Auch wenn das verteilte System 600 in 6 mit vier Client-Rechenvorrichtungen gezeigt ist, kann eine beliebige Anzahl von Client-Rechenvorrichtungen unterstützt werden. Andere Vorrichtungen, wie etwa Vorrichtungen mit Sensoren usw., können mit dem Server 612 interagieren.
In mindestens einer Ausführungsform kann/können das/die Netzwerk(e) 610 in dem verteilten System 600 jede Art von Netzwerk sein, das Datenkommunikationen unter Verwendung eines beliebigen einer Vielzahl von verfügbaren Protokollen unterstützen kann, einschließlich ohne Einschränkung TCP/IP (transmission control protocol/Internet protocol - Übertragungssteuerungsprotokoll/Internetprotokoll), SNA (Systemnetzwerkarchitektur), IPX (Internet packet exchange), AppleTalk und/oder Variationen davon. In mindestens einer Ausführungsform kann/können das/die Netzwerk(e) 610 ein lokales Netzwerk (local area network - LAN), Netzwerke basierend auf Ethernet, Token-Ring, ein Weitverkehrsnetzwerk, Internet, ein virtuelles Netzwerk, ein virtuelles privates Netzwerk (VPN), ein Intranet, ein Extranet, ein öffentliches Telefonnetzwerk (public switched telephone network - PSTN), ein Infrarotnetzwerk, ein drahtloses Netzwerk (z. B. ein Netzwerk, das gemäß einem beliebigen der Protokollsuite vom Institute of Electrical and Electronics (IEEE) 802.11, Bluetooth® und/oder einem beliebigen anderen drahtlosen Protokoll arbeitet) und/oder eine beliebige Kombination dieser und/oder anderer Netzwerke sein.
In mindestens einer Ausführungsform kann der Server 612 aus einem oder mehreren Allzweckcomputern, spezialisierten Server-Computern (einschließlich mittels mindestens einer Ausführungsform PC-(Personalcomputer-)Servern, UNIX®-Servern, Midrange-Servern, Mainframes, Rack-montierten Servern usw.), Serverfarmen, Serverclustern oder einer beliebigen anderen geeigneten Anordnung und/oder Kombination bestehen. In mindestens einer Ausführungsform kann der Server 612 eine oder mehrere virtuelle Maschinen, auf denen virtuelle Betriebssysteme laufen, oder andere Rechenarchitekturen mit Virtualisierung beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform können ein oder mehrere flexible Pools logischer Speichervorrichtungen virtualisiert werden, um virtuelle Speichervorrichtungen für einen Server zu verwalten. In mindestens einer Ausführungsform können virtuelle Netzwerke durch den Server 612 unter Verwendung von softwaredefinierten Netzwerken gesteuert werden. In mindestens einer Ausführungsform kann der Server 612 ausgelegt sein, um einen oder mehrere Dienste oder eine oder mehrere Softwareanwendungen auszuführen.
In mindestens einer Ausführungsform kann der Server 612 ein beliebiges Betriebssystem sowie ein beliebiges im Handel erhältliches Server-Betriebssystem ausführen. In mindestens einer Ausführungsform kann der Server 612 auch eine beliebige einer Vielzahl zusätzlicher Serveranwendungen und/oder Mid-Tier-Anwendungen ausführen, einschließlich HTTP-Server (hypertext transport protocol), FTP-Server (file transfer protocol), CGI-Server (common gateway interface), JAVAO-Server, Datenbankserver und/oder Variationen davon. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten beispielhafte Datenbankserver ohne Einschränkung diejenigen, die im Handel von Oracle, Microsoft, Sybase, IBM (International Business Machines) erhältlich sind, und/oder Variationen davon.
In mindestens einer Ausführungsform kann der Server 612 eine oder mehrere Anwendungen beinhalten, um Datenfeeds und/oder Ereignisaktualisierungen zu analysieren und zu konsolidieren, die von Benutzern der Client-Rechenvorrichtungen 602, 604, 606 und 608 empfangen werden. In mindestens einer Ausführungsform können Datenfeeds und/oder Ereignisaktualisierungen Twitter®-Feeds, Facebook®-Aktualisierungen oder Echtzeitaktualisierungen, die von einer oder mehreren Drittanbieter-Informationsquellen empfangen werden, und kontinuierliche Datenströme, die Echtzeitereignisse in Bezug auf Sensordatenanwendungen, Finanzticker, Netzwerkleistungsmesstools (z. B. Netzwerküberwachungs- und Verkehrsverwaltungsanwendungen), Clickstream-Analysetools, Automobilverkehrsüberwachung beinhalten können, und/oder Variationen davon beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein. In mindestens einer Ausführungsform kann der Server 612 auch eine oder mehrere Anwendungen beinhalten, um Datenfeeds und/oder Ereignisaktualisierungen über eine oder mehrere Anzeigevorrichtungen der Client-Rechenvorrichtungen 602, 604, 606 und 608 anzuzeigen.
In mindestens einer Ausführungsform kann das verteilte System 600 auch eine oder mehrere Datenbanken 614 und 616 beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform können Datenbanken einen Mechanismus zum Speichern von Informationen bereitstellen, wie etwa Benutzerinteraktionsinformationen, Nutzungsmusterinformationen, Anpassungsregelinformationen und andere Informationen. In mindestens einer Ausführungsform können sich die Datenbanken 614 und 616 an einer Vielzahl von Stellen befinden. In mindestens einer Ausführungsform können sich eine oder mehrere der Datenbanken 614 und 616 auf einem nicht transitorischen Speichermedium befinden, das lokal zu (und/oder resident auf) dem Server 612 ist. In mindestens einer Ausführungsform können die Datenbanken 614 und 616 vom Server 612 entfernt sein und mit dem Server 612 über eine netzwerkbasierte oder dedizierte Verbindung kommunizieren. In mindestens einer Ausführungsform können sich die Datenbanken 614 und 616 in einem Speicherbereichsnetzwerk (storage-area network - SAN) befinden. In mindestens einer Ausführungsform können alle erforderlichen Dateien zum Durchführen von Funktionen, die dem Server 612 zugeschrieben werden, je nach Bedarf lokal auf dem Server 612 und/oder entfernt gespeichert sein. In mindestens einer Ausführungsform können die Datenbanken 614 und 616 relationale Datenbanken beinhalten, wie etwa Datenbanken, die ausgelegt sind, um Daten als Reaktion auf SQL-formatierte Befehle zu speichern, zu aktualisieren und abzurufen.
7 veranschaulicht ein beispielhaftes Rechenzentrum 700 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das Rechenzentrum 700 ohne Einschränkung eine Rechenzentrumsinfrastrukturschicht 710, eine Framework-Schicht 720, eine Softwareschicht 730 und eine Anwendungsschicht 740.
In mindestens einer Ausführungsform kann die Rechenzentrumsinfrastrukturschicht 710 wie in 7 gezeigt einen Ressourcen-Orchestrator 712, gruppierte Rechenressourcen 714 und Knoten-Rechenressourcen („Knoten-CRs“) 716(1)-716(N) beinhalten, wobei „N“ eine beliebige ganze positive Zahl darstellt. In mindestens einer Ausführungsform können die Knoten-CRs 716(1)-716(N) eine beliebige Anzahl von Zentraleinheiten (central processing units-„CPUs“) oder andere Prozessoren (einschließlich Beschleunigern, feldprogrammierbaren Gate-Arrays („FPGAs“), Grafikprozessoren usw.), Arbeitsspeichervorrichtungen (z. B. dynamischen Nur-Lese-Speicher), Datenspeichervorrichtungen (z. B. Festkörper- oder Festplattenlaufwerke), Netzwerk-Ein-/Ausgabevorrichtungen („NW E/A“), Netzwerk-Switches, virtuellen Maschinen („VMs“), Leistungsmodule und Kühlmodule usw. beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein. In mindestens einer Ausführungsform können ein oder mehrere Knoten-CRs von den Knoten-CRs 716(1)-716(N) ein Server sein, der eine oder mehrere der vorstehend erwähnten Rechenressourcen aufweist.
In mindestens einer Ausführungsform können die gruppierten Rechenressourcen 714 getrennte Gruppierungen von Knoten-CRs beinhalten, die in einem oder mehreren Racks (nicht gezeigt) oder vielen Racks untergebracht sind, die in Rechenzentren an verschiedenen geografischen Standorten (ebenfalls nicht gezeigt) untergebracht sind. Getrennte Gruppierungen von Knoten-CRs innerhalb gruppierter Rechenressourcen 714 können gruppierte Rechen-, Netzwerk-, Arbeitsspeicher- oder Datenspeicherressourcen beinhalten, die zur Unterstützung einer oder mehrerer Arbeitslasten konfiguriert oder zugewiesen sein können. In mindestens einer Ausführungsform können mehrere Knoten-CRs, die CPUs oder Prozessoren beinhalten, innerhalb eines oder mehrerer Racks gruppiert sein, um Rechenressourcen zum Unterstützen einer oder mehrerer Arbeitslasten bereitzustellen. In mindestens einer Ausführungsform können ein oder mehrere Racks auch eine beliebige Anzahl von Leistungsmodulen, Kühlmodulen und Netzwerk-Switches in einer beliebigen Kombination beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform kann der Ressourcen-Orchestrator 712 einen oder mehrere Knoten-CRs 716(1)-716(N) und/oder gruppierte Rechenressourcen 714 konfigurieren oder anderweitig steuern. In mindestens einer Ausführungsform kann der Ressourcen-Orchestrator 712 eine Verwaltungsentität für Software-Design-Infrastruktur („SDI“) für das Rechenzentrum 700 beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform kann der Ressourcen-Orchestrator 712 Hardware, Software oder eine Kombination davon beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die Framework-Schicht 720, wie in 7 gezeigt, ohne Einschränkung einen Aufgaben-Scheduler 732, einen Konfigurationsmanager 734, einen Ressourcenmanager 736 und ein verteiltes Dateisystem 738. In mindestens einer Ausführungsform kann die Framework-Schicht 720 ein Framework beinhalten, um Software 752 der Softwareschicht 730 und/oder eine oder mehrere Anwendung(en) 742 der Anwendungsschicht 740 zu unterstützen. In mindestens einer Ausführungsform kann/können die Software 752 oder die Anwendung(en) 742 jeweils webbasierte Dienstsoftware oder -anwendungen beinhalten, wie etwa diejenigen, die von Amazon Web Services, Google Cloud und Microsoft Azure bereitgestellt sind. In mindestens einer Ausführungsform kann die Frameworkschicht 720 eine Art von freiem und Open-Source-Software-Webanwendungs-Framework sein, ohne darauf beschränkt zu sein, wie etwa Apache SparkTM (im Folgenden „Spark“), welches das verteilte Dateisystem 738 für umfangreiche Datenverarbeitungen (z. B. „Big Data“) nutzen kann. In mindestens einer Ausführungsform kann der Aufgaben-Scheduler 732 einen Spark-Treiber beinhalten, um die Planung von Arbeitslasten zu erleichtern, die durch verschiedene Schichten des Rechenzentrums 700 unterstützt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann der Konfigurationsmanager 734 dazu in der Lage sein, verschiedene Schichten, wie etwa die Softwareschicht 730 und die Framework-Schicht 720, einschließlich Spark und des verteilten Dateisystems 738, zu konfigurieren, um umfangreiche Datenverarbeitungen zu unterstützen. In mindestens einer Ausführungsform kann der Ressourcenmanager 736 dazu in der Lage sein, geclusterte oder gruppierte Rechenressourcen zu verwalten, die dem verteilten Dateisystems 738 und dem Aufgaben-Scheduler 732 zugeordnet sind oder zu deren Unterstützung zugewiesen sind. In mindestens einer Ausführungsform können geclusterte oder gruppierte Rechenressourcen die gruppierte Rechenressource 714 auf der Rechenzentrumsinfrastrukturschicht 710 beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform kann sich der Ressourcenmanager 736 mit dem Ressourcen-Orchestrator 712 koordinieren, um diese zugeordneten oder zugewiesenen Rechenressourcen zu verwalten.
In mindestens einer Ausführungsform kann die in der Softwareschicht 730 beinhaltete Software 752 Software beinhalten, die durch mindestens Abschnitte der Knoten-CRs 716(1)-716(N), gruppierte Rechenressourcen 714 und/oder das verteilte Dateisystem 738 der Framework-Schicht 720 verwendet werden. Zu einem oder mehreren Typen von Software können Software zum Durchsuchen von Internet-Webseiten, Software zum Scannen von E-Mails auf Viren, Datenbank-Software und Software für Streaming-Videoinhalte gehören, ohne darauf beschränkt zu sein.
In mindestens einer Ausführungsform kann/können die Anwendung(en) 742, die in der Anwendungsschicht 740 enthalten ist/sind, eine oder mehrere Arten von Anwendungen beinhalten, die von mindestens Abschnitten der Knoten-CRs 716(1)-716(N), gruppierten Rechenressourcen 714 und/oder dem verteilten Dateisystem 738 der Frameworkschicht 720 verwendet werden. In mindestens einer Ausführungsform können eine oder mehrere Arten von Anwendungen ohne Einschränkung CUDA-Anwendungen, 5G-Netzwerkanwendungen, Anwendungen künstlicher Intelligenz, Rechenzentrumsanwendungen und/oder Variationen davon beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform können der Konfigurationsmanager 734, der Ressourcenmanager 736 und der Ressourcen-Orchestrator 712 eine beliebige Anzahl und Art von selbstmodifizierenden Handlungen auf Grundlage einer beliebigen Menge und Art von Daten implementieren, die auf jede technisch machbare Weise erfasst werden. In mindestens einer Ausführungsform können selbstmodifizierende Handlungen einen Rechenzentrumsbetreiber des Rechenzentrums 700 davon befreien, möglicherweise schlechte Konfigurationsentscheidungen zu treffen, und möglicherweise vermeiden, dass Abschnitte eines Rechenzentrums nicht ausgelastet und/oder leistungsschwach sind.
8 veranschaulicht ein Client-Server-Netzwerk 804, das durch eine Vielzahl von Netzwerkserver-Computern 802 gebildet wird, die miteinander verbunden sind, gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform speichert jeder Netzwerkserver-Computer 802 Daten, auf die andere Netzwerkserver-Computer 802 und Client-Computer 806 und Netzwerke 808 zugreifen können, die mit einem Weitverkehrsnetzwerk 804 verbunden sind. In mindestens einer Ausführungsform kann sich die Konfiguration eines Client-Server-Netzwerks 804 im Laufe der Zeit ändern, wenn sich Client-Computer 806 und ein oder mehrere Netzwerke 808 mit einem Netzwerk 804 verbinden und von ihm trennen und wenn ein oder mehrere Hauptleitungs-Server-Computer 802 zu einem Netzwerk 804 hinzugefügt oder aus ihm entfernt werden. In mindestens einer Ausführungsform, wenn ein Client-Computer 806 und ein Netzwerk 808 mit Netzwerkserver-Computern 802 verbunden sind, beinhaltet das Client-Server-Netzwerk einen derartigen Client-Computer 806 und ein Netzwerk 808. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Ausdruck Computer jede Vorrichtung oder jede Maschine, die in der Lage ist, Daten zu akzeptieren, vorgeschriebene Prozesse auf Daten anzuwenden und Ergebnisse von Prozessen bereitzustellen.
In mindestens einer Ausführungsform speichert das Client-Server-Netzwerk 804 Informationen, auf die Netzwerkserver-Computer 802, entfernte Netzwerke 808 und Client-Computer 806 zugreifen können. In mindestens einer Ausführungsform werden die Netzwerkserver-Computer 802 durch Mainframe-Computer, Minicomputer und/oder Mikrocomputer mit jeweils einem oder mehreren Prozessoren gebildet. In mindestens einer Ausführungsform sind die Server-Computer 802 durch drahtgebundene und/oder drahtlose Übertragungsmedien miteinander verbunden, wie etwa leitfähige Drähte, Glasfaserkabel und/oder Mikrowellenübertragungsmedien, Satellitenübertragungsmedien oder andere leitfähige, optische oder elektromagnetische Wellenübertragungsmedien. In mindestens einer Ausführungsform greifen Client-Computer 806 auf einen Netzwerkserver-Computer 802 durch ein ähnliches drahtgebundenes oder ein drahtloses Übertragungsmedium zu. In mindestens einer Ausführungsform kann sich ein Client-Computer 806 mit einem Client-Server-Netzwerk 804 unter Verwendung eines Modems und eines standardmäßigen Telefonkommunikationsnetzwerks verbinden. In mindestens einer Ausführungsform können auch alternative Trägersysteme, wie etwa Kabel- und Satellitenkommunikationssysteme, verwendet werden, um sich mit dem Client-Server-Netzwerk 804 zu verbinden. In mindestens einer Ausführungsform können andere nicht öffentliche oder zeitgeteilte Trägersysteme verwendet werden. In mindestens einer Ausführungsform ist das Netzwerk 804 ein globales Informationsnetzwerk, wie etwa das Internet. In mindestens einer Ausführungsform ist das Netzwerk ein nicht öffentliches Intranet, das ähnliche Protokolle wie das Internet verwendet, jedoch mit zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen und eingeschränkten Zugriffskontrollen. In mindestens einer Ausführungsform ist das Netzwerk 804 ein nicht öffentliches oder halbprivates Netzwerk, das proprietäre Kommunikationsprotokolle verwendet.
In mindestens einer Ausführungsform ist der Client-Computer 806 ein beliebiger Endbenutzer-Computer und kann auch ein Mainframe-Computer, ein Minicomputer oder ein Mikrocomputer mit einem oder mehreren Mikroprozessoren sein. In mindestens einer Ausführungsform kann der Server-Computer 802 manchmal als ein Client-Computer fungieren, der auf einen anderen Server-Computer 802 zugreift. In mindestens einer Ausführungsform kann das entfernte Netzwerk 808 ein lokales Netzwerk sein, ein Netzwerk, das durch einen unabhängigen Dienstanbieter (independent service provider - ISP) für das Internet zu einem Weitverkehrsnetzwerk hinzugefügt wird, oder eine andere Gruppe von Computern, die durch drahtgebundene oder drahtlose Übertragungsmedien mit einem Konfiguration, die entweder feststehend ist oder sich im Laufe der Zeit ändert, sein. In mindestens einer Ausführungsform können sich Client-Computer 806 unabhängig oder über ein entferntes Netzwerk 808 mit einem Netzwerk 804 verbinden und darauf zugreifen.
9 veranschaulicht ein Computernetzwerk 908, das eine oder mehrere Rechenmaschinen verbindet, gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform kann das Netzwerk 908 eine beliebige Art einer elektronisch verbundenen Gruppe von Computern sein, einschließlich beispielsweise der folgenden Netzwerke: Internet, Intranet, lokale Netzwerke (LAN), Weitverkehrsnetzwerke (WAN) oder eine miteinander verbundene Kombination dieser Netzwerkarten. In mindestens einer Ausführungsform kann die Konnektivität innerhalb eines Netzwerks 908 ein entferntes Modem, Ethernet (IEEE 802.3), Token Ring (IEEE 802.5), Fiber Distributed Datalink Interface (FDDI), Asynchronous Transfer Mode (ATM) oder ein beliebiges anderes Kommunikationsprotokoll sein. In mindestens einer Ausführungsform können Rechenvorrichtungen, die mit einem Netzwerk verbunden sind, ein Desktop, ein Server, eine transportable Vorrichtung, ein Handgerät, eine Set-Top-Box, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), ein Endgerät oder eine beliebige andere gewünschte Art oder Konfiguration sein. In mindestens einer Ausführungsform können netzwerkverbundene Vorrichtungen abhängig von ihrer Funktionalität in der Verarbeitungsleistung, dem internen Speicher und anderen Leistungsaspekten stark variieren.
In mindestens einer Ausführungsform kann die Kommunikation innerhalb eines Netzwerks und zu oder von Rechenvorrichtungen, die mit einem Netzwerk verbunden sind, entweder drahtgebunden oder drahtlos sein. In mindestens einer Ausführungsform kann das Netzwerk 908 mindestens zum Teil das weltweite öffentliche Internet beinhalten, das im Allgemeinen eine Vielzahl von Benutzern gemäß einem Client-Server-Modell gemäß einer Spezifikation für Übertragungssteuerungsprotokoll/Internetprotokoll (TCP/IP) verbindet. In mindestens einer Ausführungsform ist das Client-Server-Netzwerk ein vorherrschendes Modell für die Kommunikation zwischen zwei Computern. In mindestens einer Ausführungsform gibt ein Client-Computer („Client“) einen oder mehrere Befehle an einen Server-Computer („Server“) aus. In mindestens einer Ausführungsform führt der Server Client-Befehle aus, indem er auf verfügbare Netzwerkressourcen zugreift und Informationen gemäß den Client-Befehlen an einen Client zurückgibt. In mindestens einer Ausführungsform wird auf Netzwerkservern residenten Client-Computersystemen und Netzwerkressourcen eine Netzwerkadresse zur Identifizierung während der Kommunikation zwischen Elementen eines Netzwerks zugewiesen. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten Kommunikationen von anderen netzwerkverbundenen Systemen zu Servern eine Netzwerkadresse eines relevanten Servers/einer relevanten Netzwerkressource als Teil der Kommunikation, sodass ein geeignetes Ziel von Daten/einer Anforderung als Empfänger identifiziert wird. In mindestens einer Ausführungsform, wenn ein Netzwerk 908 das globale Internet umfasst, ist eine Netzwerkadresse eine IP-Adresse in einem TCP/IP-Format, die Daten mindestens zum Teil an ein E-Mail-Konto, eine Website oder ein anderes auf einem Server residentes Internet-Tool routen kann. In mindestens einer Ausführungsform können Informationen und Dienste, die auf Netzwerkservern resident sind, für einen Webbrowser eines Client-Computers über einen Domänennamen (z. B. www.site.com) verfügbar sein, der einer IP-Adresse eines Netzwerkservers zugeordnet ist.
In mindestens einer Ausführungsform ist eine Vielzahl von Clients 902, 904 und 906 über jeweilige Kommunikationsverbindungen mit einem Netzwerk 908 verbunden. In mindestens einer Ausführungsform kann jeder dieser Clients über eine beliebige gewünschte Kommunikationsform auf ein Netzwerk 908 zugreifen, wie etwa über eine Einwahlmodemverbindung, eine Kabelverbindung, eine digitale Teilnehmerleitung (digital subscriber line - DSL), eine drahtlose oder eine Satellitenverbindung oder eine beliebige andere Form der Kommunikation. In mindestens einer Ausführungsform kann jeder Client unter Verwendung einer beliebigen Maschine kommunizieren, die mit einem Netzwerk 908 kompatibel ist, wie etwa ein Personalcomputer (PC), eine Arbeitsstation, ein dediziertes Endgerät, ein persönlicher Datenassistent (PDA) oder eine andere ähnliche Einrichtung. In mindestens einer Ausführungsform können sich die Clients 902, 904 und 906 in einem gleichen geografischen Gebiet befinden oder nicht.
In mindestens einer Ausführungsform ist eine Vielzahl von Servern 910, 912 und 914 mit einem Netzwerk 918 verbunden, um Clients zu bedienen, die mit einem Netzwerk 918 kommunizieren. In mindestens einer Ausführungsform ist jeder Server typischerweise ein leistungsstarker Computer oder eine leistungsstarke Vorrichtung, die Netzwerkressourcen verwaltet und auf Client-Befehle reagiert. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten Server computerlesbare Datenspeichermedien, wie etwa Festplattenlaufwerke und RAM-Speicher, die Programmanweisungen und Daten speichern. In mindestens einer Ausführungsform führen die Server 910, 912, 914 Anwendungsprogramme aus, die auf Client-Befehle reagieren. In mindestens einer Ausführungsform kann der Server 910 eine Webserver-Anwendung zum Reagieren auf Client-Anforderungen von HTML-Seiten ausführen und kann auch eine Mail-Server-Anwendung zum Empfangen und Weiterleiten von elektronischer Post ausführen. In mindestens einer Ausführungsform können auch andere Anwendungsprogramme, wie etwa ein FTP-Server oder ein Medienserver zum Streamen von Audio-/Videodaten an Clients, auf einem Server 910 ausgeführt werden. In mindestens einer Ausführungsform können verschiedene Server dazu bestimmt sein, unterschiedliche Tasks auszuführen. In mindestens einer Ausführungsform kann der Server 910 ein dedizierter Webserver sein, der Ressourcen in Bezug auf Websites für verschiedene Benutzer verwaltet, während ein Server 912 dazu bestimmt sein kann, eine Verwaltung von elektronischer Post (E-Mail) bereitzustellen. In mindestens einer Ausführungsform können andere Server für Medien (Audio, Video usw.), ein Dateiübertragungsprotokoll (FTP) oder eine Kombination von beliebigen zwei oder mehr Diensten, die typischerweise verfügbar sind oder über ein Netzwerk bereitgestellt werden, bestimmt sein. In mindestens einer Ausführungsform kann sich jeder Server an einem Standort befinden, der mit dem anderer Server identisch ist oder sich davon unterscheidet. In mindestens einer Ausführungsform kann es mehrere Server geben, die gespiegelte Tasks für Benutzer ausführen, wodurch Datenstaus verringert werden oder Datenverkehr, der zu und von einem einzelnen Server geleitet wird, minimiert wird. In mindestens einer Ausführungsform stehen die Server910, 912, 914 unter der Steuerung eines Webhosting-Anbieters in einem Unternehmen zur Pflege und Bereitstellung von Drittanbieter-Inhalten Dritter über ein Netzwerk 918.
In mindestens einer Ausführungsform liefern Webhosting-Anbieter Dienste an zwei verschiedene Arten von Clients. In mindestens einer Ausführungsform fordert eine Art, die als Browser bezeichnet werden kann, Inhalte von den Servern 910, 912, 914 an, wie etwa Webseiten, E-Mail-Nachrichten, Videoclips usw. In mindestens einer Ausführungsform beauftragt eine zweite Art, die als Benutzer bezeichnet werden kann, einen Webhosting-Anbieter eine Netzwerkressource, wie etwa eine Website, zu pflegen und für Browser verfügbar zu machen. In mindestens einer Ausführungsform schließen Benutzer einen Vertrag mit einem Webhosting-Anbieter ab, um Speicherplatz, Prozessorkapazität und Kommunikationsbandbreite für ihre gewünschte Netzwerkressource gemäß einer Menge von Serverressourcen verfügbar zu machen, die ein Benutzer nutzen möchte.
Damit ein Webhosting-Anbieter Dienste für diese beiden Clients bereitstellen kann, müssen in mindestens einer Ausführungsform Anwendungsprogramme, die durch Server gehostete Netzwerkressourcen verwalten, richtig konfiguriert sein. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Programmkonfigurationsprozess das Definieren eines Satzes von Parametern, die mindestens zum Teil die Reaktion eines Anwendungsprogramms auf Browseranforderungen steuern und die auch mindestens zum Teil Serverressourcen definieren, die einem konkreten Benutzer zur Verfügung stehen.
In einer Ausführungsform steht ein Intranet-Server 916 mit einem Netzwerk 908 über eine Kommunikationsverbindung in Kommunikation. In mindestens einer Ausführungsform steht der Intranet-Server 916 mit einem Servermanager 918 in Kommunikation. In mindestens einer Ausführungsform umfasst der Servermanager 918 eine Datenbank mit Konfigurationsparametern eines Anwendungsprogramms, die in den Servern 910, 912, 914 genutzt werden. In mindestens einer Ausführungsform modifizieren Benutzer eine Datenbank 920 über ein Intranet 916 und interagiert ein Servermanager 918 mit Servern 910, 912, 914, um Anwendungsprogrammparameter so zu modifizieren, dass sie mit einem Inhalt einer Datenbank übereinstimmen. In mindestens einer Ausführungsform meldet sich ein Benutzer bei einem Intranet-Server 916 an, indem er über den Computer 902 eine Verbindung zu einem Intranet 916 herstellt und Authentifizierungsinformationen, wie etwa einen Benutzernamen und ein Passwort, eingibt.
In mindestens einer Ausführungsform authentifiziert ein Intranet-Server 916 einen Benutzer, wenn sich ein Benutzer für einen neuen Dienst anmelden oder einen bestehenden Dienst modifizieren möchte, und stellt einem Benutzer eine interaktive Bildschirmanzeige/ein Bedienfeld bereit, die bzw. das einem Benutzer den Zugriff auf Konfigurationsparameter für ein konkretes Anwendungsprogramm erlaubt. In mindestens einer Ausführungsform wird einem Benutzer eine Reihe von modifizierbaren Textfeldern präsentiert, die Aspekte einer Konfiguration einer Benutzerwebsite oder einer anderen Netzwerkressource beschreiben. Wenn ein Benutzer in mindestens einer Ausführungsform den auf einem Server für seine Website reservierten Speicherplatz vergrößern möchte, wird einem Benutzer ein Feld bereitgestellt, in dem ein Benutzer einen gewünschten Speicherplatz festlegt. In mindestens einer Ausführungsform aktualisiert ein Intranet-Server 916 als Reaktion auf den Empfang dieser Informationen eine Datenbank 920. In mindestens einer Ausführungsform leitet der Servermanager 918 diese Informationen an einen geeigneten Server weiter, und ein neuer Parameter wird während des Anwendungsprogrammbetriebs verwendet. In mindestens einer Ausführungsform ist ein Intranet-Server 916 konfiguriert, um Benutzern Zugriff auf Konfigurationsparameter von gehosteten Netzwerkressourcen (z. B. Webseiten, E-Mail, FTP-Sites, Mediensites usw.) bereitzustellen, für die ein Benutzer einen Vertrag mit einem Webhosting-Dienstanbieter abgeschlossen hat.
10A veranschaulicht ein vernetztes Computersystem 1000A gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform umfasst das vernetzte Computersystem 1000A eine Vielzahl von Knoten oder Personalcomputern („PCs“) 1002, 1018, 1020. In mindestens einer Ausführungsform umfasst der Personalcomputer oder Knoten 1002 einen Prozessor 1014, einen Speicher 1016, eine Videokamera 1004, ein Mikrofon 1006, eine Maus 1008, Lautsprecher 1010 und einen Monitor 1012. In mindestens einer Ausführungsform können die PCs 1002, 1018, 1020 beispielsweise jeweils einen oder mehrere Desktop-Server eines internen Netzwerks innerhalb einer gegebenen Firma ausführen oder können Server eines allgemeinen Netzwerks sein, das nicht auf eine spezifische Umgebung beschränkt ist. In mindestens einer Ausführungsform gibt es einen Server pro PC-Knoten eines Netzwerks, sodass jeder PC-Knoten eines Netzwerks einen konkreten Netzwerkserver mit einer konkreten Netzwerk-URL-Adresse darstellt. In mindestens einer Ausführungsform verwendet jeder Server standardmäßig eine Standardwebseite für den Benutzer dieses Servers, die selbst eingebettete URLs enthalten kann, die auf weitere Unterseiten dieses Benutzers auf diesem Server oder auf andere Server oder Seiten auf anderen Servern in einem Netzwerk zeigen.
In mindestens einer Ausführungsform sind die Knoten 1002, 1018, 1020 und andere Knoten eines Netzwerks über ein Medium 1022 miteinander verbunden. In mindestens einer Ausführungsform kann das Medium 1022 ein Kommunikationskanal sein, wie etwa ein Integrated Services Digital Network („ISDN“). In mindestens einer Ausführungsform können verschiedene Knoten eines vernetzten Computersystems durch eine Vielzahl von Kommunikationsmedien verbunden sein, einschließlich lokaler Netzwerke („LANs“), analoger Telefonleitungen (plain-old telephone line - „POTS“), die manchmal als öffentliches Telefonnetzwerk („PSTN“) bezeichnet werden, und/oder Variationen davon. In mindestens einer Ausführungsform können verschiedene Knoten eines Netzwerks auch Computersystembenutzer darstellen, die über ein Netzwerk, wie etwa das Internet, miteinander verbunden sind. In mindestens einer Ausführungsform weist jeder Server in einem Netzwerk (der von einem konkreten Knoten eines Netzwerks in einer gegebenen Instanz ausgeführt wird) eine eindeutige Adresse oder Identifikation innerhalb eines Netzwerks auf, die in Form einer URL spezifiziert werden kann.
In mindestens einer Ausführungsform kann somit eine Vielzahl von Mehrpunkt-Konferenzeinheiten (multi-point conferencing units - „MCUs“) genutzt werden, um Daten zu und von verschiedenen Knoten oder „Endpunkten“ eines Konferenzsystems zu übermitteln. In mindestens einer Ausführungsform können Knoten und/oder MCUs zusätzlich zu verschiedenen anderen Kommunikationsmedien, wie etwa Knoten, die durch das Internet verbunden sind, über eine ISDN-Verbindung oder über ein lokales Netzwerk („LAN“) miteinander verbunden sein. In mindestens einer Ausführungsform können Knoten eines Konferenzsystems im Allgemeinen direkt mit einem Kommunikationsmedium, wie etwa einem LAN, oder über eine MCU verbunden sein und dieses Konferenzsystem kann andere Knoten oder Elemente, wie etwa Router, Server und/oder Variationen davon, umfassen.
In mindestens einer Ausführungsform ist der Prozessor 1014 ein programmierbarer Allzweckprozessor. In mindestens einer Ausführungsform können Prozessoren der Knoten des vernetzten Computersystems 1000A auch Spezial-Videoprozessoren sein. In mindestens einer Ausführungsform können verschiedene Peripheriegeräte und Komponenten eines Knotens, wie etwa die des Knotens 1002, von denen anderer Knoten abweichen. In mindestens einer Ausführungsform können der Knoten 1018 und der Knoten 1020 identisch wie oder anders als der Knoten 1002 konfiguriert sein. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Knoten zusätzlich zu PC-Systemen auf jedem geeigneten Computersystem implementiert sein.
10B veranschaulicht ein vernetztes Computersystem 1000B gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform veranschaulicht das System 1000B ein Netzwerk wie ein LAN 1024, das verwendet werden kann, um eine Vielzahl von Knoten zu verbinden, die miteinander kommunizieren kann. In mindestens einer Ausführungsform ist eine Vielzahl von Knoten an das LAN 1024 angeschlossen, wie etwa PC-Knoten 1026, 1028, 1030. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Knoten auch über einen Netzwerkserver oder andere Mittel mit dem LAN verbunden sein. In mindestens einer Ausführungsform umfasst das System 1000B andere Arten von Knoten oder Elementen, wobei mindestens eine Ausführungsform Router, Server und Knoten beinhaltet.
10C veranschaulicht ein vernetztes Computersystem 1000C gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform veranschaulicht das System 1000C ein WWW-System, das Kommunikationen über ein Backbone-Kommunikationsnetzwerk wie etwa das Internet 1032 aufweist, das verwendet werden kann, um eine Vielzahl von Knoten eines Netzes miteinander zu verbinden. In mindestens einer Ausführungsform ist das WWW ein Satz von Protokollen, der auf dem Internet arbeitet, und ermöglicht, dass ein grafisches Schnittstellensystem darauf arbeitet, um auf Informationen über das Internet zuzugreifen. In mindestens einer Ausführungsform ist eine Vielzahl von Knoten an das Internet 1032 im WWW angeschlossen, wie etwa PCs 1040, 1042, 1044. In mindestens einer Ausführungsform bildet ein Knoten über einen WWW-HTTP-Server, wie etwa die Server 1034, 1036, eine Schnittstelle mit anderen Knoten des WWW. In mindestens einer Ausführungsform kann der PC 1044 ein PC sein, der einen Knoten des Netzwerks 1032 bildet und selbst seinen Server 1036 betreibt, obwohl der PC 1044 und der Server 1036 in 10C zur Veranschaulichung getrennt veranschaulicht sind.
In mindestens einer Ausführungsform ist WWW ein verteilter Anwendungstyp, gekennzeichnet durch WWW HTTP, das WWW-Protokoll, das auf dem Übertragungssteuerungsprotokoll/Internetprotokoll („TCP/IP“) des Internets läuft. In mindestens einer Ausführungsform kann das WWW somit durch einen Satz von Protokollen (d. h. HTTP) gekennzeichnet sein, die im Internet als sein „Backbone“ laufen.
In mindestens einer Ausführungsform ist ein Webbrowser eine Anwendung, die auf einem Knoten eines Netzwerks läuft und in WWW-kompatiblen Netzwerksystemen Benutzern eines konkreten Servers oder Knotens erlaubt, derartige Informationen anzuzeigen, und es somit einem Benutzer erlaubt, grafische und textbasierte Dateien zu suchen, die über Hypertext-Links miteinander verknüpft sind, die in Dokumente oder Dateien eingebettet sind, die von Servern in einem Netzwerk verfügbar sind, die HTTP verstehen. In mindestens einer Ausführungsform kann ein abgerufenes Dokument verschiedene darin eingebettete Hypertext-Links und eine lokale Kopie einer Seite aufweisen, die lokal für einen abrufenden Benutzer erstellt wird, wenn eine gegebene Webseite eines ersten Servers, der einem ersten Knoten zugeordnet ist, durch einen Benutzer unter Verwendung eines anderen Servers in einem Netzwerk, wie etwa dem Internet, abgerufen wird. Wenn ein Benutzer auf einen Hypertext-Link klickt, reichen in mindestens einer Ausführungsform lokal gespeicherte Informationen in Bezug auf einen ausgewählten Hypertext-Link typischerweise aus, um es der Maschine eines Benutzers zu ermöglichen, eine Verbindung über das Internet zu einem Server zu öffnen, der durch einen Hypertext-Link angegeben wird.
In mindestens einer Ausführungsform kann mehr als ein Benutzer mit jedem HTTP-Server über ein LAN, wie etwa das LAN 1038, gekoppelt sein, wie in Bezug auf den WWW-HTTP-Server 1034 veranschaulicht. In mindestens einer Ausführungsform kann das System 1000C auch andere Arten von Knoten oder Elementen umfassen. In mindestens einer Ausführungsform ist ein WWW-HTTP-Server eine Anwendung, die auf einer Maschine, wie etwa einem PC, läuft. In mindestens einer Ausführungsform kann davon ausgegangen werden, dass jeder Benutzer einen eindeutigen „Server“ aufweist, wie in Bezug auf den PC 1044 veranschaulicht. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Server als ein Server betrachtet werden, wie etwa der WWW-HTTP-Server 1034, der Zugriff auf ein Netzwerk für ein LAN oder eine Vielzahl von Knoten oder eine Vielzahl von LANs bereitstellt. In mindestens einer Ausführungsform gibt es eine Vielzahl von Benutzern, von der jeder einen Desktop-PC oder Knoten eines Netzwerks aufweist, wobei jeder Desktop-PC potenziell einen Server für einen Benutzer davon herstellt. In mindestens einer Ausführungsform ist jeder Server einer konkreten Netzwerkadresse oder URL zugeordnet, die, wenn darauf zugegriffen wird, eine Standardwebseite für diesen Benutzer bereitstellt. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Webseite weitere Links (eingebettete URLs) enthalten, die auf weitere Unterseiten dieses Benutzers auf diesem Server oder auf andere Server in einem Netzwerk oder Seiten auf anderen Servern in einem Netzwerk zeigen.
CLOUD-COMPUTING UND -DIENSTE
Die folgenden Figuren legen ohne Einschränkung beispielhafte cloudbasierte Systeme dar, die verwendet werden können, um mindestens eine Ausführungsform zu implementieren.
In mindestens einer Ausführungsform ist Cloud-Computing eine Machart eines Rechensystems, bei dem dynamisch skalierbare und oft virtualisierte Ressourcen als Dienst über das Internet bereitgestellt werden. In mindestens einer Ausführungsform müssen die Benutzer keine Kenntnisse, kein Fachwissen oder keine Kontrolle über die Technologieinfrastruktur haben, die als „in der Cloud“ bezeichnet werden kann, die sie unterstützt. In mindestens einer Ausführungsform umfasst Cloud-Computing Infrastruktur-als-Dienst, Plattform-als-Dienst, Software-als-Dienst und andere Variationen, die ein gemeinsames Leitmotiv der Abhängigkeit vom Internet zum Erfüllen von Rechenbedürfnissen von Benutzern aufweisen. In mindestens einer Ausführungsform kann ein typischer Cloud-Einsatz, wie etwa in einer privaten Cloud (z. B. Unternehmensnetzwerk) oder einem Rechenzentrum (data center - DC) in einer öffentlichen Cloud (z. B. Internet) aus Tausenden von Servern (oder alternativ VMs), Hunderten von Ethernet-, Fibre-Channel- oder Fibre-Channel-over-Ethernet-(FCoE-)Ports, Switching- und Speicherinfrastruktur usw. bestehen. In mindestens einer Ausführungsform kann die Cloud auch aus einer Netzwerkdienstinfrastruktur wie IPsec-VPN-Hubs, Firewalls, Lastausgleichern, Weitverkehrsnetz-(WAN-)Optimierern usw. bestehen. In mindestens einer Ausführungsform können entfernte Teilnehmer sicher auf Cloud-Anwendungen und - Dienste zugreifen, indem sie sich über einen VPN-Tunnel, wie etwa einen IPsec-VPN-Tunnel, verbinden.
In mindestens einer Ausführungsform ist Cloud-Computing ein Modell zum Ermöglichen eines bequemen On-Demand-Netzwerkzugriffs auf einen gemeinsam genutzten Pool konfigurierbarer Rechenressourcen (z. B. Netzwerke, Server, Speicher, Anwendungen und Dienste), die schnell mit minimalem Verwaltungsaufwand oder Dienstanbieterinteraktion bereitgestellt und freigegeben werden können.
In mindestens einer Ausführungsform ist Cloud-Computing durch On-Demand-Selbstbedienung gekennzeichnet, bei der ein Verbraucher einseitig Rechenfähigkeiten, wie etwa Serverzeit und Netzwerkspeicher, nach Bedarf automatisch bereitstellen kann, ohne dass eine menschliche Interaktion mit dem jeweiligen Dienstanbieter erforderlich ist. In mindestens einer Ausführungsform ist Cloud-Computing durch einen breiten Netzwerkzugriff gekennzeichnet, bei dem Fähigkeiten über ein Netzwerk verfügbar sind und auf die über Standardmechanismen zugegriffen wird, welche die Verwendung durch heterogene Thin- oder Thick-Client-Plattformen (z. B. Mobiltelefone, Laptops und PDAs) fördern. In mindestens einer Ausführungsform ist Cloud-Computing gekennzeichnet durch Ressourcen-Pooling, bei dem die Rechenressourcen eines Anbieters gepoolt werden, um mehrere Verbraucher unter Verwendung eines mehrmandantenfähigen Modells zu bedienen, wobei verschiedene physische und virtuelle Ressourcen gemäß Verbrauchernachfrage dynamisch zugewiesen und neu zugewiesen werden. In mindestens einer Ausführungsform besteht ein Gefühl der Standortunabhängigkeit darin, dass ein Kunde im Allgemeinen keine Kontrolle oder Kenntnis über einen genauen Standort der bereitgestellten Ressourcen hat, aber in der Lage sein kann, den Standort auf einer höheren Abstraktionsebene (z. B. Land, Staat oder Rechenzentrum) festzulegen.
In mindestens einer Ausführungsform beinhalten Ressourcen Datenspeicher, Verarbeitung, Arbeitsspeicher, Netzwerkbandbreite und virtuelle Maschinen. In mindestens einer Ausführungsform ist Cloud-Computing durch eine schnelle Elastizität gekennzeichnet, bei der Fähigkeiten schnell und elastisch, in einigen Fällen automatisch, für ein schnelles Scale-Out bereitgestellt werden können und für ein schnelles Scale-In schnell freigegeben werden. In mindestens einer Ausführungsform erscheinen einem Verbraucher die zur Bereitstellung verfügbaren Fähigkeiten oft als unbegrenzt und können jederzeit in beliebiger Menge erworben werden. In mindestens einer Ausführungsform ist Cloud-Computing durch einen gemessenen Dienst gekennzeichnet, bei dem Cloud-Systeme die Ressourcennutzung automatisch steuern und optimieren, indem sie eine Verbrauchserfassungsfähigkeit auf einer bestimmten Abstraktionsebene nutzen, die für eine Art von Dienst (z. B. Speicherung, Verarbeitung, Bandbreite und aktive Benutzerkonten) geeignet ist. In mindestens einer Ausführungsform kann die Ressourcennutzung überwacht, gesteuert und gemeldet werden, um Transparenz sowohl für einen Anbieter als auch für einen Verbraucher eines genutzten Dienstes bereitzustellen.
In mindestens einer Ausführungsform kann Cloud-Computing verschiedenen Diensten zugeordnet sein. In mindestens einer Ausführungsform kann sich Cloud-Software-als-Dienst (SaaS) auf einen Dienst beziehen, bei dem eine einem Verbraucher bereitgestellte Fähigkeit darin besteht, die Anwendungen eines Anbieters zu verwenden, die auf einer Cloud-Infrastruktur laufen. In mindestens einer Ausführungsform sind Anwendungen von verschiedenen Client-Vorrichtungen über eine Thin-Client-Schnittstelle wie etwa einen Webbrowser (z. B. webbasierte E-Mail) zugänglich. In mindestens einer Ausführungsform verwaltet oder steuert der Verbraucher die zugrundeliegende Cloud-Infrastruktur, einschließlich des Netzwerks, der Server, der Betriebssysteme, des Speichers oder sogar einzelner Anwendungsfunktionen, nicht, mit einer möglichen Ausnahme von begrenzten benutzerspezifischen Anwendungskonfigurationseinstellungen.
In mindestens einer Ausführungsform kann sich Cloud-Plattform-als-Dienst (Platform as a Service - PaaS) auf einen Dienst beziehen, bei dem eine einem Verbraucher bereitgestellte Fähigkeit darin besteht, vom Verbraucher erstellte oder erworbene Anwendungen, die unter Verwendung von Programmiersprachen und Tools erstellt wurden, die durch einen Anbieter unterstützt werden, auf einer Cloud-Infrastruktur einzusetzen. In mindestens einer Ausführungsform verwaltet oder steuert der Verbraucher die zugrundeliegende Cloud-Infrastruktur, einschließlich der Netzwerke, der Server, der Betriebssysteme oder des Speichers, nicht, sondern hat die Kontrolle über die eingesetzten Anwendungen und möglicherweise die Konfigurationen der Anwendungs-Hosting-Umgebung.
In mindestens einer Ausführungsform kann sich Cloud-Infrastruktur-als-Dienst (Infrastructure as a Service - laaS) auf einen Dienst beziehen, bei dem eine einem Verbraucher bereitgestellte Fähigkeit darin besteht, Verarbeitungs-, Speicher-, Netzwerk- und andere grundlegende Rechenressourcen bereitzustellen, wobei ein Verbraucher in der Lage ist, frei wählbare Software einzusetzen und auszuführen, was Betriebssysteme und Anwendungen beinhalten kann. In mindestens einer Ausführungsform verwaltet oder kontrolliert der Verbraucher die zugrundeliegende Cloud-Infrastruktur nicht, hat aber die Kontrolle über Betriebssysteme, Speicher, eingesetzte Anwendungen und möglicherweise begrenzte Kontrolle über ausgewählte Netzwerkkomponenten (z. B. Host-Firewalls).
In mindestens einer Ausführungsform kann Cloud-Computing auf verschiedene Art und Weise eingesetzt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann sich eine nicht öffentliche Cloud auf eine Cloud-Infrastruktur beziehen, die ausschließlich für eine Organisation betrieben wird. In mindestens einer Ausführungsform kann eine nicht öffentliche Cloud durch eine Organisation oder einen Drittanbieter verwaltet werden und kann innerhalb oder außerhalb des Betriebsgeländes existieren. In mindestens einer Ausführungsform kann sich eine gemeinschaftliche Cloud auf eine Cloud-Infrastruktur beziehen, die von mehreren Organisationen gemeinsam genutzt wird und eine spezifische Gemeinschaft unterstützt, die gemeinsame Anliegen hat (z. B. Zielsetzung, Sicherheitsanforderungen, Richtlinien und Compliance-Überlegungen). In mindestens einer Ausführungsform kann eine gemeinschaftliche Cloud durch eine Organisation oder einen Drittanbieter verwaltet werden und kann innerhalb oder außerhalb des Betriebsgeländes existieren. In mindestens einer Ausführungsform kann sich eine öffentliche Cloud auf eine Cloud-Infrastruktur beziehen, die einer breiten Öffentlichkeit oder einer großen Industriegruppe zur Verfügung gestellt wird und sich im Besitz einer Organisation befindet, die Cloud-Dienste bereitstellt. In mindestens einer Ausführungsform kann sich eine Hybrid-Cloud auf eine Cloud-Infrastruktur beziehen, die eine Zusammensetzung aus zwei oder mehr Clouds (nicht öffentlich, gemeinschaftlich oder öffentlich) ist, die eigenständige Entitäten bleiben, aber durch standardisierte oder proprietäre Technologie miteinander verbunden sind, die Daten- und Anwendungsportabilität ermöglicht (z. B. Cloud Bursting für den Lastausgleich zwischen Clouds). In mindestens einer Ausführungsform ist eine Cloud-Computing-Umgebung dienstorientiert mit einem Fokus auf Staatenlosigkeit, geringe Kopplung, Modularität und semantische Interoperabilität.
11 veranschaulicht eine oder mehrere Komponenten einer Systemumgebung 1100, in der Dienste als Drittanbieter-Netzwerkdienste angeboten werden können, gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Drittanbieter-Netzwerk als Cloud, Cloud-Netzwerk, Cloud-Computing-Netzwerk und/oder Variationen davon bezeichnet werden. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die Systemumgebung 1100 eine oder mehrere Client-Rechenvorrichtungen 1104, 1106 und 1108, die durch Benutzer verwendet werden können, um mit einem Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 zu interagieren, das Drittanbieter-Netzwerkdienste bereitstellt, die als Cloud-Computing-Dienste bezeichnet werden können. In mindestens einer Ausführungsform kann das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 einen oder mehrere Computer und/oder Server umfassen.
Es versteht sich, dass das in 11 dargestellte Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 andere Komponenten als die dargestellten aufweisen kann. Ferner zeigt 11 eine Ausführungsform eines Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystems. In mindestens einer Ausführungsform kann das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 mehr oder weniger Komponenten aufweisen als in 11 dargestellt, kann zwei oder mehr Komponenten kombinieren oder kann eine andere Konfiguration oder Anordnung von Komponenten aufweisen.
In mindestens einer Ausführungsform können die Client-Rechenvorrichtungen 1104, 1106 und 1108 konfiguriert sein, um eine Client-Anwendung, wie etwa einen Webbrowser, eine proprietäre Client-Anwendung oder eine andere Anwendung, zu betreiben, die durch einen Benutzer einer Client-Rechenvorrichtung verwendet werden kann, um mit dem Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 zu interagieren, um Dienste zu nutzen, die durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 bereitgestellt werden. Auch wenn die beispielhafte Systemumgebung 1100 mit drei Client-Rechenvorrichtungen gezeigt ist, kann eine beliebige Anzahl von Client-Rechenvorrichtungen unterstützt werden. In mindestens einer Ausführungsform können andere Vorrichtungen, wie etwa Vorrichtungen mit Sensoren usw., mit dem Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 interagieren. In mindestens einer Ausführungsform können das/die Netzwerk(e) 1110 die Kommunikation und den Austausch von Daten zwischen den Client-Rechenvorrichtungen 1104, 1106 und 1108 und dem Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 ermöglichen.
In mindestens einer Ausführungsform können Dienste, die durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 bereitgestellt werden, einen Host von Diensten beinhalten, die Benutzern eines Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystems auf Anfrage zur Verfügung gestellt werden. In mindestens einer Ausführungsform können auch verschiedene Dienste angeboten werden, einschließlich ohne Einschränkung Online-Datenspeicher- und Sicherungslösungen, webbasierte E-Mail-Dienste, gehostete Office-Suiten und Dienste für die Zusammenarbeit von Dokumenten, Datenbankverwaltung und - verarbeitung, verwaltete technische Supportdienste und/oder Variationen davon. In mindestens einer Ausführungsform können Dienste, die durch ein Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem bereitgestellt werden, dynamisch skalieren, um die Bedürfnisse ihrer Benutzer zu erfüllen.
In mindestens einer Ausführungsform kann eine spezifische Instanziierung eines Dienstes, der durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 bereitgestellt wird, als eine „Dienstinstanz“ bezeichnet werden. In mindestens einer Ausführungsform wird im Allgemeinen jeder Dienst, der einem Benutzer über ein Kommunikationsnetzwerk, wie etwa das Internet, von einem System eines Drittanbieter-Netzwerkdienstanbieters zur Verfügung gestellt wird, als ein „Drittanbieter-Netzwerkdienst“ bezeichnet. In mindestens einer Ausführungsform unterscheiden sich in einer öffentlichen Drittanbieter-Netzwerkumgebung Server und Systeme, die das System eines Drittanbieter-Netzwerkdienstanbieters bilden, von den eigenen lokalen Servern und Systemen eines Kunden. In mindestens einer Ausführungsform kann das System eines Drittanbieter-Netzwerkdienstanbieters eine Anwendung hosten und ein Benutzer kann über ein Kommunikationsnetzwerk, wie etwa das Internet, auf Anfrage eine Anwendung bestellen und verwenden.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein Dienst in einer Computernetzwerk-Netzwerkinfrastruktur eines Drittanbieters einen geschützten Computernetzwerkzugriff auf Speicher, eine gehostete Datenbank, einen gehosteten Webserver, eine Softwareanwendung oder einen anderen Dienst beinhalten, die einem Benutzer durch einen Drittanbieter-Netzwerkhersteller bereitgestellt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Dienst einen passwortgeschützten Zugriff auf einen entfernten Speicher in einem Drittanbieter-Netzwerk über das Internet beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Dienst eine auf einem Webdienst basierende gehostete relationale Datenbank und eine Middleware-Engine in Skriptsprache zur privaten Verwendung durch einen vernetzten Entwickler beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Dienst Zugriff auf eine E-Mail-Softwareanwendung beinhalten, die auf der Website eines Drittanbieter-Netzwerkherstellers gehostet wird.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 eine Suite von Anwendungen, Middleware und Datenbankdienstangeboten beinhalten, die einem Kunden in Selbstbedienung, abonnementbasiert, elastisch skalierbar, zuverlässig, hochverfügbar und sicher geliefert werden. In mindestens einer Ausführungsform kann das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 auch „Big Data“-bezogene Berechnungs- und Analysedienste bereitstellen. In mindestens einer Ausführungsform wird der Ausdruck „Big Data“ allgemein so verwendet, dass er sich auf extrem große Datensätze bezieht, die von Analysten und Forschern gespeichert und manipuliert werden können, um große Datenmengen zu visualisieren, Trends zu erkennen und/oder anderweitig mit Daten zu interagieren. In mindestens einer Ausführungsform können Big Data und zugehörige Anwendungen durch ein Infrastruktursystem auf vielen Ebenen und in verschiedenen Maßstäben gehostet und/oder manipuliert werden. In mindestens einer Ausführungsform können Dutzende, Hunderte oder Tausende parallel verbundener Prozessoren auf derartige Daten einwirken, um sie darzustellen oder externe Kräfte auf Daten oder das, was sie darstellen, zu simulieren. In mindestens einer Ausführungsform können diese Datensätze strukturierte Daten, wie etwa, die, die in einer Datenbank oder anderweitig gemäß einem strukturierten Modell organisiert sind, und/oder unstrukturierte Daten (z. B. E-Mails, Bilder, Daten-Blobs (binäre große Objekte), Web-Seiten, komplexe Ereignisverarbeitung) involvieren. In mindestens einer Ausführungsform kann durch Nutzung der Fähigkeit einer Ausführungsform, relativ schnell mehr (oder weniger) Rechenressourcen auf ein Ziel zu konzentrieren, ein Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem besser verfügbar sein, um Tasks an großen Datensätzen basierend auf der Nachfrage von einem Unternehmen, einer Regierungsbehörde, einer Forschungseinrichtung, einer Privatperson, einer Gruppe gleichgesinnter Personen oder Organisationen oder einer anderen Entität auszuführen.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 angepasst sein, um das Abonnement eines Kunden für Dienste, die durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 angeboten werden, automatisch bereitzustellen, zu verwalten und zu verfolgen. In mindestens einer Ausführungsform kann das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 über verschiedene Einsatzmodelle Drittanbieter-Netzwerkdienste bereitstellen. In mindestens einer Ausführungsform können Dienste im Rahmen eines öffentlichen Drittanbieter-Netzwerkmodells bereitgestellt werden, bei dem das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 im Besitz einer Organisation ist, die Drittanbieter-Netzwerkdienste verkauft und Dienste einer breiten Öffentlichkeit oder verschiedenen Industrieunternehmen zur Verfügung stellt. In mindestens einer Ausführungsform können Dienste im Rahmen eines nicht öffentlichen Drittanbieter-Netzwerkmodells bereitgestellt werden, bei dem das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 ausschließlich für eine einzelne Organisation betrieben wird und Dienste für eine oder mehrere Entitäten innerhalb einer Organisation bereitstellen kann. In mindestens einer Ausführungsform können Drittanbieter-Netzwerkdienste auch im Rahmen eines gemeinschaftlichen Drittanbieter-Netzwerkmodells bereitgestellt werden, bei dem das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 und Dienste, die durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 bereitgestellt werden, von mehreren Organisationen in einer zusammenhängenden Gemeinschaft gemeinsam genutzt werden. In mindestens einer Ausführungsform können Drittanbieter-Netzwerkdienste auch im Rahmen eines hybriden Drittanbieter-Netzwerkmodells bereitgestellt werden, das eine Kombination von zwei oder mehr verschiedenen Modellen ist.
In mindestens einer Ausführungsform können Dienste, die durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 bereitgestellt werden, einen oder mehrere Dienste beinhalten, die unter der Kategorie Software-als-Dienst (SaaS), der Kategorie Plattform-als-Dienst (PaaS), der Kategorie Infrastruktur-als-Dienst (laaS) bereitgestellt werden, oder andere Kategorien von Diensten, einschließlich Hybriddienste. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Kunde über einen Abonnementauftrag einen oder mehrere Dienste bestellen, die durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 bereitgestellt werden. In mindestens einer Ausführungsform führt das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 dann die Verarbeitung durch, um Dienste in einem Abonnementauftrag des Kunden bereitzustellen.
In mindestens einer Ausführungsform können Dienste, die durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 bereitgestellt werden, ohne Einschränkung Anwendungsdienste, Plattformdienste und Infrastrukturdienste beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform können Anwendungsdienste durch ein Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem über eine SaaS-Plattform bereitgestellt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann die SaaS-Plattform konfiguriert sein, um Drittanbieter-Netzwerkdienste bereitzustellen, die in eine SaaS-Kategorie fallen. In mindestens einer Ausführungsform kann die SaaS-Plattform Fähigkeiten zum Erstellen und Liefern einer Suite von On-Demand-Anwendungen auf einer integrierten Entwicklungs- und Einsatzplattform bereitstellen. In mindestens einer Ausführungsform kann die SaaS-Plattform die zugrundeliegende Software und Infrastruktur zum Bereitstellen von SaaS-Diensten verwalten und steuern. In mindestens einer Ausführungsform können Kunden durch Nutzung von durch eine SaaS-Plattform bereitgestellten Diensten Anwendungen nutzen, die in einem Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem ausgeführt werden. In mindestens einer Ausführungsform können Kunden Anwendungsdienste erwerben, ohne dass Kunden separate Lizenzen und Support erwerben müssen. In mindestens einer Ausführungsform können verschiedene unterschiedliche SaaS-Dienste bereitgestellt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann dies ohne Einschränkung Dienste beinhalten, die Lösungen für das Vertriebsleistungsmanagement, die Unternehmensintegration und die Geschäftsflexibilität für große Organisationen bereitstellen.
In mindestens einer Ausführungsform können Plattformdienste durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 über eine PaaS-Plattform bereitgestellt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann die PaaS-Plattform konfiguriert sein, um Drittanbieter-Netzwerkdienste bereitzustellen, die in eine PaaS-Kategorie fallen. In mindestens einer Ausführungsform können Plattformdienste ohne Einschränkung Dienste beinhalten, die es Organisationen ermöglichen, vorhandene Anwendungen auf einer geteilten, gemeinsamen Architektur zu konsolidieren, sowie die Fähigkeit, neue Anwendungen zu erstellen, die durch eine Plattform bereitgestellte geteilte Dienste einsetzen. In mindestens einer Ausführungsform kann die PaaS-Plattform die zugrundeliegende Software und Infrastruktur zum Bereitstellen von PaaS-Diensten verwalten und steuern. In mindestens einer Ausführungsform können Kunden PaaS-Dienste, die durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 bereitgestellt werden, erwerben, ohne dass Kunden separate Lizenzen und Support erwerben müssen.
In mindestens einer Ausführungsform können Kunden durch die Nutzung von Diensten, die durch eine PaaS-Plattform bereitgestellt werden, Programmiersprachen und Tools einsetzen, die durch ein Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem unterstützt werden, und auch eingesetzte Dienste steuern. In mindestens einer Ausführungsform können Plattformdienste, die durch ein Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem bereitgestellt werden, Datenbank-Drittanbieter-Netzwerkdienste, Middleware-Drittanbieter-Netzwerkdienste und Drittanbieter-Netzwerkdienste beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform können Datenbank-Drittanbieter-Netzwerkdienste gemeinsame Diensteinsatzmodelle unterstützen, die es Organisationen ermöglichen, Datenbankressourcen zu poolen und Kunden einen Datenbank-als-Dienst in Form eines Datenbank-Drittanbieter-Netzwerks anzubieten. In mindestens einer Ausführungsform können Middleware-Drittanbieter-Netzwerkdienste eine Plattform für Kunden bereitstellen, um verschiedene Geschäftsanwendungen zu entwickeln und bereitzustellen, und die Drittanbieter-Netzwerkdienste können eine Plattform für Kunden bereitstellen, um Anwendungen in einem Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem einzusetzen.
In mindestens einer Ausführungsform können verschiedene unterschiedliche Infrastrukturdienste durch eine laaS-Plattform in einem Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem bereitgestellt werden. In mindestens einer Ausführungsform ermöglichen Infrastrukturdienste die Verwaltung und Kontrolle von zugrundeliegenden Rechenressourcen, wie etwa Speicher, Netzwerke und andere grundlegende Rechenressourcen, für Kunden, die Dienste nutzen, die durch eine SaaS-Plattform und eine PaaS-Plattform bereitgestellt werden.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 auch Infrastrukturressourcen 1130 zum Bereitstellen von Ressourcen beinhalten, die verwendet werden, um Kunden eines Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystems verschiedene Dienste bereitzustellen. In mindestens einer Ausführungsform können die Infrastrukturressourcen 1130 vorintegrierte und optimierte Kombinationen von Hardware, wie etwa Server, Speicher und Netzwerkressourcen, um Dienste auszuführen, die durch eine Paas-Plattform und eine SaaS-Plattform bereitgestellt werden, und anderen Ressourcen beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform können Ressourcen im Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 von mehreren Benutzern gemeinsam genutzt und je nach Bedarf dynamisch neu zugewiesen werden. In mindestens einer Ausführungsform können Benutzern in verschiedenen Zeitzonen Ressourcen zugewiesen werden. In mindestens einer Ausführungsform kann das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 einer ersten Gruppe von Benutzern in einer ersten Zeitzone ermöglichen, Ressourcen eines Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystems für eine festgelegte Anzahl von Stunden zu nutzen, und dann eine Neuzuweisung derselben Ressourcen für eine andere Gruppe von Benutzern, die sich in einer anderen Zeitzone befinden, ermöglichen, wodurch die Nutzung der Ressourcen maximiert wird.
In mindestens einer Ausführungsform kann eine Reihe interner gemeinsam genutzter Dienste 1132 bereitgestellt werden, die von verschiedenen Komponenten oder Modulen des Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystems 1102 gemeinsam genutzt werden, um die Bereitstellung von Diensten durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 zu ermöglichen. In mindestens einer Ausführungsform können diese internen gemeinsam genutzten Dienste ohne Einschränkung einen Sicherheits- und Identitätsdienst, einen Integrationsdienst, einen Unternehmens-Repository-Dienst, einen Unternehmensmanagerdienst, einen Virenscan- und Whitelist-Dienst, einen Hochverfügbarkeits-, Sicherungs- und Wiederherstellungsdienst, Dienst zum Ermöglichen von Drittanbieter-Netzwerkunterstützung, einen E-Mail-Dienst, einen Benachrichtigungsdienst, einen Dateiübertragungsdienst und/oder Variationen davon beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 eine umfassende Verwaltung von Drittanbieter-Netzwerkdiensten (z. B. SaaS-, PaaS- und laaS-Diensten) in einem Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem bereitstellen. In mindestens einer Ausführungsform kann die Drittanbieter-Netzwerkverwaltungsfunktionalität Fähigkeiten zum Bereitstellen, Verwalten und Verfolgen eines durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 empfangenen Abonnements eines Kunden und/oder Variationen davon beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform kann, wie in 11 dargestellt, die Drittanbieter-Netzwerkverwaltungsfunktionalität durch ein oder mehrere Module bereitgestellt werden, wie etwa ein Auftragsverwaltungsmodul 1120, ein Auftragsorchestrierungsmodul 1122, ein Auftragsbereitstellungsmodul 1124, ein Auftragsverwaltungs- und -überwachungsmodul 1126 und ein Identitätsverwaltungsmodul 1128. In mindestens einer Ausführungsform können diese Module einen oder mehrere Computer und/oder Server beinhalten oder unter Verwendung derselben bereitgestellt werden, die Allzweckcomputer, spezialisierte Server-Computer, Serverfarmen, Servercluster oder jede andere geeignete Anordnung und/oder Kombination sein können.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein Kunde, der eine Client-Vorrichtung, wie etwa die Client-Rechenvorrichtungen 1104, 1106 oder 1108, verwendet, in Schritt 1134 mit dem Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 interagieren, indem er einen oder mehrere Dienste anfordert, die durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 bereitgestellt werden, und einen Auftrag für ein Abonnement für einen oder mehrere Dienste erteilt, die durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 angeboten werden. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Kunde auf eine Benutzerschnittstelle (user interface - UI) eines Drittanbieter-Netzwerks zugreifen, wie etwa eine Drittanbieter-Netzwerk-Ul 1112, eine Drittanbieter-Netzwerk-Ul 1114 und/oder eine Drittanbieter-Netzwerk-Ul 1116, und einen Abonnementauftrag über diese Uls erteilen. In mindestens einer Ausführungsform können Auftragsinformationen, die durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 als Reaktion darauf, dass ein Kunde einen Auftrag erteilt, empfangen werden, Informationen beinhalten, die einen Kunden und einen oder mehrere Dienste identifizieren, die durch ein Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 angeboten werden, die ein Kunde abonnieren möchte.
In mindestens einer Ausführungsform können bei Schritt 1136 von einem Kunden empfangene Auftragsinformationen in einer Auftragsdatenbank 1118 gespeichert werden. In mindestens einer Ausführungsform kann, wenn es sich um einen neuen Auftrag handelt, ein neuer Datensatz für einen Auftrag erstellt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann die Auftragsdatenbank 1118 eine von mehreren Datenbanken sein, die durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1118 betrieben und in Verbindung mit anderen Systemelementen betrieben werden.
In mindestens einer Ausführungsform können bei Schritt 1138 Auftragsinformationen an ein Auftragsverwaltungsmodul 1120 weitergeleitet werden, das konfiguriert sein kann, um Abrechnungs- und Buchhaltungsfunktionen in Bezug auf einen Auftrag durchzuführen, wie etwa Verifizieren eines Auftrags und nach der Verifizierung Buchen eines Auftrags.
In mindestens einer Ausführungsform können bei Schritt 1140 Informationen bezüglich eines Auftrags an ein Auftragsorchestrierungsmodul 1122 übermittelt werden, das konfiguriert ist, um die Bereitstellung von Diensten und Ressourcen für einen durch einen Kunden erteilten Auftrag zu koordinieren. In mindestens einer Ausführungsform kann das Auftragsorchestrierungsmodul 1122 Dienste des Auftragsbereitstellungsmoduls 1124 für die Bereitstellung verwenden. In mindestens einer Ausführungsform ermöglicht das Auftragsorchestrierungsmodul 1122 die Verwaltung von Geschäftsprozessen, die jedem Auftrag zugeordnet sind, und wendet Geschäftslogik an, um zu bestimmen, ob ein Auftrag zur Bereitstellung fortfahren sollte.
In mindestens einer Ausführungsform sendet das Auftragsorchestrierungsmodul 1122 bei Schritt 1142 nach Erhalt eines Auftrags für ein neues Abonnement eine Anforderung an das Auftragsbereitstellungsmodul 1124, Ressourcen zuzuweisen und Ressourcen zu konfigurieren, die zum Erfüllen eines Abonnementauftrags benötigt werden. In mindestens einer Ausführungsform ermöglicht das Auftragsbereitstellungsmodul 1124 eine Zuweisung von Ressourcen für durch einen Kunden beauftragte Dienste. In mindestens einer Ausführungsform stellt das Auftragsbereitstellungsmodul 1124 eine Abstraktionsebene zwischen Drittanbieter-Netzwerkdiensten, die durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1100 bereitgestellt werden, und einer physischen Implementierungsschicht bereit, die verwendet wird, um Ressourcen zum Bereitstellen angeforderter Dienste bereitzustellen. In mindestens einer Ausführungsform ermöglicht dies, das Auftragsorchestrierungsmodul 1122 von Implementierungsdetails zu isolieren, wie etwa ob Dienste und Ressourcen tatsächlich in Echtzeit bereitgestellt oder vorab bereitgestellt und nur auf Anforderung zugewiesen/zugeordnet werden.
In mindestens einer Ausführungsform kann bei Schritt 1144, sobald Dienste und Ressourcen bereitgestellt sind, eine Benachrichtigung an Abonnementkunden gesendet werden, die angibt, dass ein angeforderter Dienst jetzt einsatzbereit ist. In mindestens einer Ausführungsform können Informationen (z. B. ein Link) an einen Kunden gesendet werden, die es einem Kunden ermöglichen, mit der Verwendung der angeforderten Dienste zu beginnen.
In mindestens einer Ausführungsform kann bei Schritt 1146 ein Abonnementauftrag eines Kunden durch ein Auftragsverwaltungs- und - überwachungsmodul 1126 verwaltet und verfolgt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann das Auftragsverwaltungs- und -überwachungsmodul 1126 konfiguriert sein, um Nutzungsstatistiken bezüglich einer Kundennutzung von abonnierten Diensten zu sammeln. In mindestens einer Ausführungsform können Statistiken für eine verwendete Speichermenge, eine Menge an übertragenen Daten, eine Anzahl von Benutzern und eine Menge an Systembetriebszeit und Systemausfallzeit und/oder Variationen davon gesammelt werden.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1100 ein Identitätsverwaltungsmodul 1128 beinhalten, das konfiguriert ist, um Identitätsdienste bereitzustellen, wie etwa Zugriffsverwaltungs- und Autorisierungsdienste im Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1100. In mindestens einer Ausführungsform kann das Identitätsverwaltungsmodul 1128 Informationen über Kunden steuern, die Dienste nutzen möchten, die durch das Drittanbieter-Netzwerkinfrastruktursystem 1102 bereitgestellt werden. In mindestens einer Ausführungsform können derartige Informationen Informationen, die Identitäten derartiger Kunden authentifizieren, und Informationen beinhalten, die beschreiben, zu welchen Handlungen diese Kunden in Bezug auf verschiedene Systemressourcen (z. B. Dateien, Verzeichnisse, Anwendungen, Kommunikationsports, Speichersegmente usw.) autorisiert sind. In mindestens einer Ausführungsform kann das Identitätsverwaltungsmodul 1128 auch die Verwaltung von beschreibenden Informationen über jeden Kunden und darüber, wie und von wem auf diese beschreibenden Informationen zugegriffen und diese modifiziert werden können, beinhalten.
12 veranschaulicht eine Cloud-Computing-Umgebung 1202 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform umfasst die Cloud-Computing-Umgebung 1202 ein oder mehrere Computersysteme/Server 1204, mit denen Rechenvorrichtungen, wie etwa ein persönlicher digitaler Assistent (PDA) oder ein Mobiltelefon 1206A, ein Desktop-Computer 1206B, ein Laptop-Computer 1206C und/oder ein Autocomputersystem 1206N, kommunizieren. In mindestens einer Ausführungsform ermöglicht dies, dass Infrastruktur, Plattformen und/oder Software als Dienste von der Cloud-Computing-Umgebung 1202 angeboten werden, sodass nicht jeder Client diese Ressourcen separat pflegen muss. Es versteht sich, dass die in 12 gezeigten Arten von Rechenvorrichtungen 1206A-N nur als veranschaulichend gedacht sind und dass die Cloud-Computing-Umgebung 1202 mit jeder Art von computergestützter Vorrichtung über jede Art von Netzwerk und/oder Netzwerk-/adressierbare Verbindung (z. B. über einen Webbrowser) kommunizieren kann.
In mindestens einer Ausführungsform ist ein Computersystem/Server 1204, das bzw. der als ein Cloud-Computing-Knoten bezeichnet werden kann, mit zahlreichen anderen Allzweck- oder Spezialzweck-Rechensystemumgebungen oder -konfigurationen betriebsfähig. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten Rechensysteme, - umgebungen und/oder -konfigurationen, die zur Verwendung mit dem Computersystem/Server 1204 geeignet sein können, Personalcomputersysteme, Server-Computersysteme, Thin Clients, Thick Clients, Hanggeräte oder Laptop-Vorrichtungen, Multiprozessorsysteme, mikroprozessorbasierte Systeme, Set-Top-Boxen, programmierbare Unterhaltungselektronik, Netzwerk-PCs, Minicomputersysteme, Mainframe-Computersysteme und verteilte Cloud-Computing-Umgebungen, die ein beliebiges der oben genannten Systeme oder eine beliebige der oben genannten Vorrichtungen beinhalten, und/oder Variationen davon, ohne darauf beschränkt zu sein.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Computersystem/der Server 1204 in einem allgemeinen Kontext von durch ein Computersystem ausführbaren Anweisungen, wie etwa Programmmodulen, die durch ein Computersystem ausgeführt werden, beschrieben werden. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten die Programmmodule Routinen, Programme, Objekte, Komponenten, Logik, Datenstrukturen usw., die konkrete Tasks ausführen oder konkrete abstrakte Datenarten implementieren. In mindestens einer Ausführungsform kann das beispielhafte Computersystem/der beispielhafte Server 1204 in verteilten Cloud-Computing-Umgebungen in die Praxis umgesetzt sein, in denen Tasks durch entfernte Verarbeitungsvorrichtungen durchgeführt werden, die über ein Kommunikationsnetzwerk miteinander verbunden sind. In mindestens einer Ausführungsform können sich in einer verteilten Cloud-Computing-Umgebung Programmmodule sowohl auf lokalen als auch entfernten Computersystemspeichermedien, einschließlich Speichervorrichtungen, befinden.
13 veranschaulicht einen Satz funktionaler Abstraktionsschichten, der durch die Cloud-Computing-Umgebung 1202 (12) bereitgestellt wird, gemäß mindestens einer Ausführungsform. Es sollte im Voraus verstanden werden, dass die in 13 gezeigten Komponenten, Schichten und Funktionen nur als veranschaulichend gedacht sind und Komponenten, Schichten und Funktionen variieren können.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die Hardware- und Softwareschicht 1302 Hardware- und Softwarekomponenten. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten die Hardwarekomponenten Mainframes, verschiedene Server, die auf einer RISC-Architektur (reduced instruction set computer architecture) basieren, verschiedene Rechensysteme, Superrechensysteme, Speichervorrichtungen, Netzwerke, Netzwerkkomponenten und/oder Variationen davon. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten die Softwarekomponenten Netzwerkanwendungsserversoftware, verschiedene Anwendungsserversoftware, verschiedene Datenbanksoftware und/oder Variationen davon.
In mindestens einer Ausführungsform stellt die Virtualisierungsschicht 1302 eine Abstraktionsschicht bereit, von der die folgenden beispielhaften virtuellen Entitäten bereitgestellt werden können: virtuelle Server, virtueller Speicher, virtuelle Netzwerke, einschließlich virtueller privater Netzwerke, virtuelle Anwendungen, virtuelle Clients und/oder Variationen davon.
In mindestens einer Ausführungsform stellt die Verwaltungsschicht 1306 verschiedene Funktionen bereit. In mindestens einer Ausführungsform stellt Ressourcenbereitstellung eine dynamische Beschaffung von Rechenressourcen und anderen Ressourcen bereit, die genutzt werden, um Tasks innerhalb einer Cloud-Computing-Umgebung durchzuführen. In mindestens einer Ausführungsform stellt eine Verbrauchserfassung eine Nutzungsverfolgung, wenn Ressourcen innerhalb einer Cloud-Computing-Umgebung genutzt werden, und eine Abrechnung oder Fakturierung für den Verbrauch dieser Ressourcen bereit. In mindestens einer Ausführungsform können Ressourcen Anwendungssoftwarelizenzen umfassen. In mindestens einer Ausführungsform stellt eine Sicherheit eine Identitätsprüfung für Benutzer und Tasks sowie Schutz für Daten und andere Ressourcen bereit. In mindestens einer Ausführungsform stellt die Benutzerschnittstelle sowohl Benutzern als auch Systemadministratoren Zugriff auf eine Cloud-Computing-Umgebung bereit. In mindestens einer Ausführungsform stellt die Dienstebenenverwaltung die Zuweisung und Verwaltung von Cloud-Computing-Ressourcen bereit, sodass die erforderlichen Dienstebenen erfüllt werden. In mindestens einer Ausführungsform stellt die Verwaltung der Dienstleistungsvereinbarung (service level agreement - SLA) eine Vorab-Anordnung für und Beschaffung von Cloud-Computing-Rechenressourcen bereit, für die gemäß einer SLA eine zukünftige Anforderung erwartet wird.
In mindestens einer Ausführungsform stellt die Arbeitslastschicht 1308 eine Funktionalität bereit, für die eine Cloud-Computing-Umgebung verwendet wird. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten Arbeitslasten und Funktionen, die von dieser Schicht bereitgestellt werden können, Folgendes: Kartierung und Navigation, Softwareentwicklung und -verwaltung, Bildungsdienste, Datenanalyse und -verarbeitung, Transaktionsverarbeitung und Dienstbereitstellung.
SUPERCOMPUTER
Die folgenden Figuren legen ohne Einschränkung beispielhafte supercomputerbasierte Systeme dar, die verwendet werden können, um mindestens eine Ausführungsform zu implementieren.
In mindestens einer Ausführungsform kann sich ein Supercomputer auf ein Hardwaresystem beziehen, das im Wesentlichen Parallelität aufweist und mindestens einen Chip umfasst, wobei Chips in einem System durch ein Netzwerk miteinander verbunden und in hierarchisch organisierten Gehäusen platziert sind. In mindestens einer Ausführungsform ist ein großes Hardwaresystem, das einen Maschinenraum mit mehreren Racks füllt, von denen jedes mehrere Platinen/Rack-Module enthält, von denen jedes mehrere Chips enthält, die alle durch ein skalierbares Netzwerk miteinander verbunden sind, mindestens eine Ausführungsform eines Supercomputers. In mindestens einer Ausführungsform ist ein einzelnes Rack eines derartigen großen Hardwaresystems mindestens eine andere Ausführungsform eines Supercomputers. In mindestens einer Ausführungsform kann ein einzelner Chip, der eine beträchtliche Parallelität aufweist und mehrere Hardwarekomponenten enthält, gleichermaßen als Supercomputer angesehen werden, da mit abnehmenden Merkmalsgrößen auch eine Menge an Hardware, die in einen einzelnen Chip integriert werden kann, zunehmen kann.
14 veranschaulicht einen Supercomputer auf Chipebene gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform wird innerhalb eines FPGA- oder ASIC-Chips der Hauptrechenaufwand in endlichen Zustandsmaschinen (1404) durchgeführt, die als Thread-Einheiten bezeichnet werden. In mindestens einer Ausführungsform verbinden Task- und Synchronisationsnetzwerke (1402) endliche Zustandsmaschinen und werden verwendet, um Threads abzuschicken und Operationen in der richtigen Reihenfolge auszuführen. In mindestens einer Ausführungsform wird unter Verwendung von Speichernetzwerken (1406, 1410) auf eine partitionierte Mehrebenen-Cache-Hierarchie (1408, 1412) auf einem Chip zugegriffen. In mindestens einer Ausführungsform wird auf einen chipexternen Speicher unter Verwendung von Speichersteuerungen (1416) und einem chipexternen Speichernetzwerk (1414) zugegriffen. In mindestens einer Ausführungsform wird eine E/A-Steuerung (1418) für die chipübergreifende Kommunikation verwendet, wenn eine Ausgestaltung nicht in einen einzelnen Logikchip passt.
15 veranschaulicht einen Supercomputer auf Rack-Modulebene gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform gibt es innerhalb eines Rack-Moduls mehrere FPGA- oder ASIC-Chips (1502), die mit einer oder mehreren DRAM-Einheiten (1504) verbunden sind, die einen Hauptbeschleunigerspeicher bilden. In mindestens einer Ausführungsform ist jeder FPGA/ASIC-Chip mit seinem benachbarten FPGA/ASIC-Chip unter Verwendung von breiten Bussen auf einer Platine mit differentieller Hochgeschwindigkeitssignalisierung (1506) verbunden. In mindestens einer Ausführungsform ist jeder FPGA/ASIC-Chip auch mit mindestens einem seriellen Hochgeschwindigkeitskommunikationskabel verbunden.
16 veranschaulicht einen Supercomputer auf Rack-Ebene gemäß mindestens einer Ausführungsform. 17 veranschaulicht einen Supercomputer auf Gesamtsystemebene gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform werden unter Bezugnahme auf 16 und 17 zwischen Rack-Modulen in einem Rack und über Racks hinweg durch ein gesamtes System serielle optische Hochgeschwindigkeits- oder Kupferkabel (1602, 1702) verwendet, um ein skalierbares, möglicherweise unvollständiges Hypercube-Netzwerk zu realisieren. In mindestens einer Ausführungsform ist einer der FPGA/ASIC-Chips eines Beschleunigers über eine PCI-Express-Verbindung (1704) mit einem Host-System verbunden. In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Host-System einen Host-Mikroprozessor (1708), auf dem ein Softwareteil einer Anwendung läuft, und einen Speicher, der aus einer oder mehreren Host-Speicher-DRAM-Einheiten (1706) besteht und mit dem Speicher auf einem Beschleuniger kohärent gehalten wird. In mindestens einer Ausführungsform kann das Host-System ein separates Modul auf einem der Racks sein oder kann in eines der Module eines Supercomputers integriert sein. In mindestens einer Ausführungsform stellt eine Cube-verbundene Zyklen-Topologie Kommunikationsverbindungen bereit, um ein Hypercube-Netzwerk für einen großen Supercomputer zu schaffen. In mindestens einer Ausführungsform kann eine kleine Gruppe von FPGA/ASIC-Chips auf einem Rack-Modul als ein einzelner Hypercube-Knoten fungieren, sodass eine Gesamtzahl von externen Verbindungen jeder Gruppe im Vergleich zu einem einzelnen Chip erhöht ist. In mindestens einer Ausführungsform enthält eine Gruppe die Chips A, B, C und D auf einem Rack-Modul mit internen breiten differentiellen Bussen, die A, B, C und D in einer Torus-Organisation verbinden. In mindestens einer Ausführungsform gibt es 12 serielle Kommunikationskabel, die ein Rack-Modul mit der Außenwelt verbinden. In mindestens einer Ausführungsform ist Chip A auf einem Rack-Modul mit den seriellen Kommunikationskabeln 0, 1, 2 verbunden. In mindestens einer Ausführungsform ist Chip B mit den Kabeln 3, 4, 5 verbunden. In mindestens einer Ausführungsform ist Chip C mit 6, 7, 8 verbunden. In mindestens einer Ausführungsform ist Chip D mit 9, 10, 11 verbunden. In mindestens einer Ausführungsform kann eine gesamte Gruppe {A, B, C, D}, die ein Rack-Modul bildet, einen Hypercube-Knoten innerhalb eines Supercomputersystems mit bis zu 212 = 4096 Rack-Modulen (16384 FPGA/ASIC-Chips) bilden. In mindestens einer Ausführungsform muss, damit Chip A eine Nachricht auf Verbindung 4 der Gruppe {A, B, C, D} nach außen senden kann, zuerst eine Nachricht mit einer integrierten differentiellen breiten Busverbindung an Chip B geroutet werden. In mindestens einer Ausführungsform muss eine Nachricht, die in einer Gruppe {A, B, C, D} auf Verbindung 4 ankommt (d. h. bei B ankommt), die für Chip A bestimmt ist, auch zuerst an einen korrekten Zielchip (A) innerhalb einer Gruppe {A, B, C, D} intern geroutet werden. In mindestens einer Ausführungsform können auch parallele Supercomputersysteme anderer Größen implementiert sein.
KÜNSTLICHE INTELLIGENZ
Die folgenden Figuren legen ohne Einschränkung beispielhafte Systeme auf Basis künstlicher Intelligenz dar, die verwendet werden können, um mindestens eine Ausführungsform zu implementieren.
18A veranschaulicht Inferenz- und/oder Trainingslogik 1815, die verwendet wird, um Inferenz- und/oder Trainingsoperationen in Verbindung mit einer oder mehreren Ausführungsformen durchzuführen. Details bezüglich der Inferenz- und/oder Trainingslogik 1815 werden nachfolgend in Verbindung mit den 18A und/oder 18B bereitgestellt.
In mindestens einer Ausführungsform kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1815 ohne Einschränkung einen Code- und/oder Datenspeicher 1801 beinhalten, um Vorwärts- und/oder Ausgabegewichtungs- und/oder Eingabe-/Ausgabedaten und/oder andere Parameter zu speichern, um Neuronen oder Schichten eines neuronalen Netzes zu konfigurieren, das in Aspekten einer oder mehrerer Ausführungsformen trainiert und/oder zum Inferenzieren verwendet wird. In mindestens einer Ausführungsform kann die Trainingslogik 1815 einen Code- und/oder Datenspeicher 1801 beinhalten oder mit diesem gekoppelt sein, um Graphencode oder andere Software zu speichern, um die Zeitsteuerung und/oder die Reihenfolge zu steuern, in der Gewichtungs- und/oder andere Parameterinformationen zu laden sind, um Logik zu konfigurieren, die Ganzzahl- und/oder Gleitkommaeinheiten (zusammen arithmetisch-logische Einheiten (arithmetic logic units - ALUs)) beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform lädt Code, wie etwa Graphencode, Gewichtungs- oder andere Parameterinformationen in Prozessor-ALUs auf Grundlage einer Architektur eines neuronalen Netzes, dem derartiger Code entspricht. In mindestens einer Ausführungsform speichert der Code- und/oder Datenspeicher 1801 Gewichtungsparameter und/oder Eingabe-/Ausgabedaten jeder Schicht eines neuronalen Netzes, die in Verbindung mit einer oder mehreren Ausführungsformen trainiert oder verwendet wird, während der Vorwärtspropagierung von Eingabe-/Ausgabedaten und/oder Gewichtungsparametern während des Trainierens und/oder Inferenzieren unter Verwendung von Aspekten einer oder mehrerer Ausführungsformen. In mindestens einer Ausführungsform kann ein beliebiger Abschnitt des Code- und/oder Datenspeichers 1801 in einem anderen chipinternen oder chipexternen Datenspeicher, einschließlich des L1-, L2- oder L3-Caches oder Systemspeichers eines Prozessors, beinhaltet sein.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein beliebiger Abschnitt des Code- und/oder Datenspeichers 1801 zu einem oder mehreren Prozessoren oder anderen Hardware-Logikvorrichtungen oder -Schaltungen intern oder extern sein. In mindestens einer Ausführungsform kann der Code und/oder Code- und/oder Datenspeicher 1801 Cache-Speicher, dynamischer zufällig adressierbarer Speicher (dynamic randomly addressable memory - „DRAM“), statischer zufällig adressierbarer Speicher (static randomly addressable memory - „SRAM“), nicht flüchtiger Speicher (z. B. Flash-Speicher) oder anderer Speicher sein. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Wahl, ob der Code und/oder Code- und/oder Datenspeicher 1801 in mindestens einer Ausführungsform intern oder extern zu einem Prozessor ist oder DRAM, SRAM, Flash oder eine andere Speicherart umfasst, von verfügbarem chipinternen Speicher im Vergleich zu verfügbarem chipexternen Speicher, Latenzanforderungen von durchgeführten Trainings- und/oder Inferenzfunktionen, Batchgröße der Daten, die beim Inferenzieren und/oder Trainieren eines neuronalen Netzes verwendet werden, oder einer Kombination dieser Faktoren abhängen.
In mindestens einer Ausführungsform kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1815 ohne Einschränkung einen Code- und/oder Datenspeicher 1805 beinhalten, um Rückwärts- und/oder Ausgabegewichtungs- und/oder Eingabe-/Ausgabedaten zu speichern, die Neuronen oder Schichten eines neuronalen Netzes entsprechen, das in Aspekten einer oder mehrerer Ausführungsformen trainiert und/oder zum Inferenzieren verwendet wird. In mindestens einer Ausführungsform speichert der Code- und/oder Datenspeicher 1805 Gewichtungsparameter und/oder Eingabe-/Ausgabedaten jeder Schicht eines neuronalen Netzes, die in Verbindung mit einer oder mehreren Ausführungsformen trainiert oder verwendet wird, während der Rückwärtspropagierung von Eingabe-/Ausgabedaten und/oder Gewichtungsparametern während des Trainierens und/oder Inferenzierens unter Verwendung von Aspekten einer oder mehrerer Ausführungsformen. In mindestens einer Ausführungsform kann die Trainingslogik 1815 Code- und/oder Datenspeicher 1805 beinhalten oder mit diesem gekoppelt sein, um Graphencode oder andere Software zum Steuern der Zeitsteuerung und/oder Reihenfolge zu speichern, in der Gewichtungs- und/oder andere Parameterinformationen zu laden sind, um Logik zu konfigurieren, einschließlich Ganzzahl- und/oder Gleitkommaeinheiten (zusammen als arithmetisch-logische Einheiten (ALUs) bezeichnet).
In mindestens einer Ausführungsform bewirkt Code, wie etwa Graphencode, das Laden von Gewichtungsinformationen oder Informationen zu anderen Parametern in Prozessor-ALUs auf Grundlage einer Architektur eines neuronalen Netzes, dem ein derartiger Code entspricht. In mindestens einer Ausführungsform kann ein beliebiger Abschnitt des Code- und/oder Datenspeichers 1805 in einem anderen chipinternen oder chipexternen Datenspeicher, einschließlich des L1-, L2- oder L3-Caches oder Systemspeichers eines Prozessors, beinhaltet sein. In mindestens einer Ausführungsform kann ein beliebiger Abschnitt des Code- und/oder Datenspeichers 1805 zu einem oder mehreren Prozessoren oder anderen Hardware-Logikvorrichtungen oder -Schaltungen intern oder extern sein. In mindestens einer Ausführungsform kann der Code- und/oder Datenspeicher 1805 Cache-Speicher, DRAM, SRAM, nicht flüchtiger Speicher (z. B. Flash-Speicher) oder anderer Speicher sein. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Wahl, ob der Code- und/oder Datenspeicher 1805 in mindestens einer Ausführungsform intern oder extern zu einem Prozessor ist oder DRAM, SRAM, Flash-Speicher oder eine andere Speicherart umfasst, von verfügbarem chipinternen Speicher im Vergleich zu verfügbarem chipexternen Speicher, Latenzanforderungen von durchgeführten Trainings- und/oder Inferenzierungsfunktionen, Batchgröße von Daten, die beim Inferenzieren und/oder Trainieren eines neuronalen Netzes verwendet werden, oder einer Kombination dieser Faktoren abhängen.
In mindestens einer Ausführungsform können der Code- und/oder Datenspeicher 1801 und der Code- und/oder Datenspeicher 1805 separate Speicherstrukturen sein. In mindestens einer Ausführungsform können der Code- und/oder Datenspeicher 1801 und der Code- und/oder Datenspeicher 1805 eine kombinierte Speicherstruktur sein. In mindestens einer Ausführungsform können der Code- und/oder Datenspeicher 1801 und der Code- und/oder Datenspeicher 1805 teilweise kombiniert und teilweise separat sein. In mindestens einer Ausführungsform kann ein beliebiger Abschnitt des Code- und/oder Datenspeichers 1801 und des Code- und/oder Datenspeichers 1805 in einem anderen chipinternen oder chipexternen Datenspeicher, einschließlich des L1-, L2- oder L3-Caches oder Systemspeichers eines Prozessors, beinhaltet sein.
In mindestens einer Ausführungsform kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1815 ohne Einschränkung eine oder mehrere arithmetisch-logische Einheiten („ALU(s)“) 1810 beinhalten, einschließlich Ganzzahl- und/oder Gleitkommaeinheiten, um logische und/oder mathematische Operationen durchzuführen, die mindestens zum Teil auf Trainings- und/oder Inferenzcode (z. B. Graphencode) basieren oder dadurch angegeben werden, wobei ein Ergebnis davon Aktivierungen (z. B. Ausgabewerte von Schichten oder Neuronen innerhalb eines neuronalen Netzes) produzieren kann, die in einem Aktivierungsspeicher 1820 gespeichert werden und abhängig von Eingabe/Ausgabe- und/oder Gewichtungsparameterdaten sind, die in dem Code- und/oder Datenspeicher 1801 und/oder dem Code- und/oder Datenspeicher 1805 gespeichert sind. In mindestens einer Ausführungsform werden in dem Aktivierungsspeicher 1820 gespeicherte Aktivierungen gemäß linearer algebraischer und/oder matrixbasierter Mathematik erzeugt, die durch die ALU(s) 1810 als Reaktion auf das Durchführen von Anweisungen oder anderem Code durchgeführt wird, wobei in dem Code- und/oder Datenspeicher 1805 und/oder dem Datenspeicher 1801 gespeicherte Gewichtungswerte als Operanden zusammen mit anderen Werten, wie etwa Verzerrungswerten, Gradienteninformationen, Momentwerten oder anderen Parametern oder Hyperparametern, verwendet werden, von denen beliebige oder alle in dem Code- und/oder Datenspeicher 1805 oder dem Code- und/oder Datenspeicher 1801 oder einem anderen chipinternen oder -externen Speicher gespeichert sein können.
In mindestens einer Ausführungsform sind die ALU(s) 1810 in einem oder mehreren Prozessoren oder anderen Hardware-Logikvorrichtungen oder -schaltungen enthalten, während in einer anderen Ausführungsform die ALU(s) 1810 zu einem Prozessor oder einer anderen Hardware-Logikvorrichtung oder -schaltung extern sein können, der/die sie verwendet (z. B. ein Co-Prozessor). In mindestens einer Ausführungsform können die ALUs 1810 innerhalb der Ausführungseinheiten eines Prozessors oder anderweitig innerhalb einer Bank von ALUs beinhaltet sein, worauf die Ausführungseinheiten eines Prozessors zugreifen können, entweder innerhalb des gleichen Prozessors oder verteilt auf verschiedene Prozessoren verschiedener Arten (z. B. zentrale Verarbeitungseinheiten, Grafikverarbeitungseinheiten, Festfunktionseinheiten usw.). In mindestens einer Ausführungsform können sich der Code- und/oder Datenspeicher 1801, der Code- und/oder Datenspeicher 1805 und der Aktivierungsspeicher 1820 einen Prozessor oder eine andere Hardware-Logikvorrichtung oder -schaltung teilen, während sie sich in einer anderen Ausführungsform in verschiedenen Prozessoren oder anderen Hardware-Logikvorrichtungen oder -Schaltungen oder in einer Kombination aus gleichen und verschiedenen Prozessoren oder anderen Hardware-Logikvorrichtungen oder - Schaltungen befinden können. In mindestens einer Ausführungsform kann ein beliebiger Abschnitt des Aktivierungsspeichers 1820 in einem anderen chipinternen oder chipexternen Datenspeicher, einschließlich des L1-, L2- oder L3-Caches oder Systemspeichers eines Prozessors, beinhaltet sein. Darüber hinaus kann Inferenzierungs- und/oder Trainingscode mit anderem Code gespeichert werden, auf den ein Prozessor oder eine andere Hardwarelogik oder -schaltung zugreifen kann, und/oder unter Verwendung der Abruf-, Dekodier-, Planungs-, Ausführungs-, Retirement- und/oder anderen logischen Schaltungen eines Prozessors abgerufen und/oder verarbeitet werden.
In mindestens einer Ausführungsform kann der Aktivierungsspeicher 1820 Cache-Speicher, DRAM, SRAM, nicht flüchtiger Speicher (z. B. Flash-Speicher) oder anderer Speicher sein. In mindestens einer Ausführungsform kann sich der Aktivierungsspeicher 1820 ganz oder teilweise innerhalb oder außerhalb eines oder mehrerer Prozessoren oder anderer logischer Schaltungen befinden. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Wahl, ob der Aktivierungsspeicher 1820 in mindestens einer Ausführungsform intern oder extern zu einem Prozessor ist oder DRAM, SRAM, Flash-Speicher oder eine andere Speicherart umfasst, von verfügbarem chipinternen Speicher im Vergleich zu verfügbarem chipexternen Speicher, Latenzanforderungen von durchgeführten Trainings- und/oder Inferenzierungsfunktionen, Batchgröße von Daten, die beim Inferenzieren und/oder Trainieren eines neuronalen Netzes verwendet werden, oder einer Kombination dieser Faktoren abhängen.
In mindestens einer Ausführungsform kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1815, die in 18A veranschaulicht ist, in Verbindung mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung („ASIC“) verwendet werden, wie etwa einer TensorFlow® Verarbeitungseinheit von Google, einer Inferenzverarbeitungseinheit (inference processing unit - IPU) von Graphcore™ oder einem Nervana®-(z. B. „Lake Crest“-)Prozessorvon Intel Corp. In mindestens einer Ausführungsform kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1815, die in 18A veranschaulicht ist, in Verbindung mit Hardware einer Zentraleinheit („CPU“), Hardware einer Grafikverarbeitungseinheit („GPU“) oder anderer Hardware, wie etwa feldprogrammierbaren Gatearrays („FPGAs“) verwendet werden.
18B veranschaulicht die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1815 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1815 ohne Einschränkung Folgendes beinhalten:

Hardwarelogik, bei der Berechnungsressourcen dediziert oder anderweitig ausschließlich in Verbindung mit Gewichtungswerten oder anderen Informationen verwendet werden, die einer oder mehreren Schichten von Neuronen innerhalb eines neuronalen Netzes entsprechen. In mindestens einer Ausführungsform kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1815, die in 18B veranschaulicht ist, in Verbindung mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) verwendet werden, wie etwa einer TensorFlow® Verarbeitungseinheit von Google, einer Inferenzverarbeitungseinheit (IPU) von Graphcore™ oder einem Nervana®-(z. B. „Lake Crest“-)Prozessor von Intel Corp. In mindestens einer Ausführungsform kann die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1815, die in 18B veranschaulicht ist, in Verbindung mit Hardware einer Zentraleinheit (CPU), Hardware einer Grafikverarbeitungseinheit (GPU) oder anderer Hardware, wie etwa feldprogrammierbaren Gatearrays (FPGAs) verwendet werden. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die Inferenz- und/oder Trainingslogik 1815 ohne Einschränkung den Code- und/oder Datenspeicher 1801 und den Code- und/oder Datenspeicher 1805, die zum Speichern von Code (z. B. Graphencode), Gewichtungswerten und/oder anderen Informationen, einschließlich Vorspannungswerten, Gradienteninformationen, Momentwerten und/oder anderer Parameter- oder Hyperparameterinformationen, verwendet werden können. In mindestens einer Ausführungsform, die in 18B veranschaulicht ist, ist jeder von dem Code- und/oder Datenspeicher 1801 und dem Code- und/oder Datenspeicher 1805 einer dedizierten Berechnungsressource, wie etwa der Berechnungshardware 1802 bzw. der Berechnungshardware 1806, zugeordnet. In mindestens einer Ausführungsform umfasst jede von der Berechnungshardware 1802 und der Berechnungshardware 1806 eine oder mehrere ALUs, die mathematische Funktionen, wie etwa lineare algebraische Funktionen, nur an Informationen durchführen, die im Code- und/oder Datenspeicher 1801 und Code- und/oder Datenspeicher 1805 gespeichert sind, deren Ergebnis im Aktivierungsspeicher 1820 gespeichert ist.

In mindestens einer Ausführungsform entspricht jedes von dem Code- und/oder Datenspeicher 1801 und 1805 und der entsprechenden Berechnungshardware 1802 bzw. 1806 verschiedenen Schichten eines neuronalen Netzes, sodass die resultierende Aktivierung von einem Speicher-/Berechnungspaar 1801/1802 des Code- und/oder Datenspeichers 1801 und der Berechnungshardware 1802 einem nächsten Speicher-/Berechnungspaar 1805/1806 des Code- und/oder Datenspeichers 1805 und der Berechnungshardware 1806 als Eingabe bereitgestellt wird, um eine konzeptionelle Organisation eines neuronalen Netzes widerzuspiegeln. In mindestens einer Ausführungsform kann jedes der Speicher-/Berechnungspaare 1801/1802 und 1805/1806 mehr als einer Schicht eines neuronalen Netzes entsprechen. In mindestens einer Ausführungsform können zusätzliche Speicher/Berechnungspaare (nicht gezeigt) nach oder parallel zu den Speicher/Berechnungspaaren 1801/1802 und 1805/1806 in der Inferenz- und/oder Trainingslogik 1815 beinhaltet sein.
19 veranschaulicht das Training und den Einsatz eines tiefen neuronalen Netzes gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform wird das untrainierte neuronale Netz 1906 unter Verwendung eines Trainingsdatensatzes 1902 trainiert. In mindestens einer Ausführungsform ist das Trainings-Framework 1904 ein PyTorch-Framework, wohingegen in anderen Ausführungsformen das Trainings-Framework 1904 ein TensorFlow-, Boost-, Caffe-, Microsoft-Cognitive-Toolkit/CNTK-, MXNet-, Chainer-, Keras-, Deeplearning4j- oder ein anderes Trainings-Framework ist. In mindestens einer Ausführungsform trainiert das Trainings-Framework 1904 ein untrainiertes neuronales Netz 1906 und ermöglicht, dass es unter Verwendung von in dieser Schrift beschriebenen Verarbeitungsressourcen trainiert wird, um ein trainiertes neuronales Netzwerk 1908 zu erzeugen. In mindestens einer Ausführungsform können die Gewichtungen zufällig oder durch Vorabtraining unter Verwendung eines Deep-Belief-Netzes gewählt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann das Training entweder auf überwachte, teilweise überwachte oder nicht überwachte Weise durchgeführt werden.
In mindestens einer Ausführungsform wird das untrainierte neuronale Netz 1906 unter Verwendung von überwachtem Lernen trainiert, wobei der Trainingsdatensatz 1902 eine Eingabe beinhaltet, die mit einer gewünschten Ausgabe für eine Eingabe gepaart ist, oder wobei der Trainingsdatensatz 1902 eine Eingabe beinhaltet, die eine bekannte Ausgabe aufweist, und eine Ausgabe des neuronalen Netzes 1906 manuell bewertet wird. In mindestens einer Ausführungsform wird das untrainierte neuronale Netz 1906 auf überwachte Weise trainiert und es verarbeitet Eingaben aus dem Trainingsdatensatz 1902 und vergleicht die resultierenden Ausgaben mit einem Satz von erwarteten oder gewünschten Ausgaben. In mindestens einer Ausführungsform werden Fehler dann durch das untrainierte neuronale Netz 1906 rückpropagiert. In mindestens einer Ausführungsform passt das Trainings-Framework 1904 Gewichtungen an, die das untrainierte neuronale Netz 1906 steuern. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das Trainings-Framework 1904 Tools, um zu überwachen, wie gut das untrainierte neuronale Netz 1906 zu einem Modell konvergiert, wie etwa einem trainierten neuronalen Netz 1908, das dazu geeignet ist, korrekte Antworten zu erzeugen, wie etwa in einem Ergebnis 1914, die auf Eingabedaten, wie etwa einem neuen Datensatz 1912, basieren. In mindestens einer Ausführungsform trainiert das Trainings-Framework 1904 das untrainierte neuronale Netz 1906 wiederholt, während Gewichtungen angepasst werden, um eine Ausgabe des untrainierten neuronalen Netzes 1906 unter Verwendung einer Verlustfunktion und eines Anpassungsalgorithmus, wie etwa des stochastischen Gradientenabstiegs, zu verfeinern. In mindestens einer Ausführungsform trainiert das Trainings-Framework 1904 das untrainierte neuronale Netz 1906, bis das untrainierte neuronale Netz 1906 eine gewünschte Genauigkeit erreicht. In mindestens einer Ausführungsform kann das trainierte neuronale Netz 1908 dann zum Implementieren einer beliebigen Anzahl von Operationen des maschinellen Lernens eingesetzt werden.
In mindestens einer Ausführungsform wird das untrainierte neuronale Netz 1906 unter Verwendung von nicht überwachtem Lernen trainiert, wobei das untrainierte neuronale Netz 1906 versucht, sich selbst unter Verwendung von nicht markierten Daten zu trainieren. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Trainingsdatensatz 1902 für nicht überwachtes Lernen Eingabedaten ohne zugeordnete Ausgabedaten oder „Ground-Truth“-Daten. In mindestens einer Ausführungsform kann das untrainierte neuronale Netz 1906 Gruppierungen innerhalb des Trainingsdatensatzes 1902 lernen und bestimmen, wie einzelne Eingaben mit dem untrainierten Datensatz 1902 in Bezug stehen. In mindestens einer Ausführungsform kann nicht überwachtes Training verwendet werden, um eine selbstorganisierende Karte in dem trainierten neuronalen Netz 1908 zu erzeugen, die dazu in der Lage ist, Operationen durchzuführen, die beim Reduzieren der Dimensionalität des neuen Datensatzes 1912 nützlich sind. In mindestens einer Ausführungsform kann nicht überwachtes Training auch verwendet werden, um Anomalieerkennung durchzuführen, was die Identifizierung von Datenpunkten in dem neuen Datensatz 1912 ermöglicht, die von normalen Mustern des neuen Datensatzes 1912 abweichen.
In mindestens einer Ausführungsform kann halbüberwachtes Lernen verwendet werden, wobei es sich um eine Technik handelt, bei welcher der Trainingsdatensatz 1902 eine Mischung aus markierten und nicht markierten Daten beinhaltet. In mindestens einer Ausführungsform kann das Trainings-Framework 1904 verwendet werden, um inkrementelles Lernen durchzuführen, wie etwa durch Transferlerntechniken. In mindestens einer Ausführungsform ermöglicht das inkrementelle Lernen es dem trainierten neuronalen Net 1908, sich an den neuen Datensatz 1912 anzupassen, ohne das Wissen zu vergessen, das dem trainierten neuronalen Netz 1408 während des anfänglichen Trainings beigebracht wurde.
5G-NETZWERKE
Die folgenden Figuren legen ohne Einschränkung beispielhafte 5G-Netz-basierte Systeme dar, die verwendet werden können, um mindestens eine Ausführungsform zu implementieren.
20 veranschaulicht eine Architektur eines Systems 2000 eines Netzwerks gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform ist gezeigt, dass das System 2000 eine Benutzerausrüstung (UE) 2002 und eine UE 2004 beinhaltet. In mindestens einer Ausführungsform sind die UEs 2002 und 2004 als Smartphones (z. B. transportable mobile Touchscreen-Rechenvorrichtungen, die mit einem oder mehreren Mobilfunknetzwerken verbindbar sind) veranschaulicht, können aber auch eine beliebige mobile oder nicht mobile Rechenvorrichtung umfassen, wie etwa persönliche Datenassistenten (PDAs), Pager, Laptop-Computer, Desktop-Computer, drahtlose Handgeräte oder eine beliebige Rechenvorrichtung mit einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle.
In mindestens einer Ausführungsform kann jede der UEs 2002 und 2004 eine UE für das Internet der Dinge (Internet of Things - loT) umfassen, das eine Netzwerkzugriffsschicht umfassen kann, die für loT-Anwendungen mit geringer Leistung ausgelegt ist, die kurzlebige UE-Verbindungen nutzen. In mindestens einer Ausführungsform kann eine loT-UE Technologien, wie etwa Maschine-Maschine-(machine-to-machine - M2M-) oder maschinelle (machine-type communication - MTC-)Kommunikationen zum Austauschen von Daten mit einem MTC-Server oder einer MTC-Vorrichtung über ein öffentliches terrestrisches Mobilfunknetzwerk (public land mobile network - PLMN), einen näherungsbasierten Dienst (proximity-based service - ProSe) oder Vorrichtung-Vorrichtung- (device-to-device - D2D-)Kommunikation, Sensornetzwerke oder loT-Netzwerke nutzen. In mindestens einer Ausführungsform kann ein M2M- oder MTC-Datenaustausch ein maschineninitiierter Datenaustausch sein. In mindestens einer Ausführungsform beschreibt ein loT-Netzwerk das Verbinden von loT-UEs, die eindeutig identifizierbare eingebettete Rechenvorrichtungen (innerhalb der Internet-Infrastruktur) beinhalten können, mit kurzlebigen Verbindungen. In mindestens einer Ausführungsform können loT-UEs Hintergrundanwendungen ausführen (z. B. Keep-Alive-Nachrichten, Statusaktualisierungen usw.), um Verbindungen eines loT-Netzwerks zu ermöglichen.
In mindestens einer Ausführungsform können die UEs 2002 und 2004 konfiguriert sein, um sich mit einem Funkzugangsnetzwerk (radio access network - RAN) 2016 zu verbinden, z. B. kommunikativ zu koppeln. In mindestens einer Ausführungsform kann das RAN 2016 in mindestens einer Ausführungsform ein Evolved Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN), ein NextGen RAN (NG RAN) oder eine andere Art von RAN sein. In mindestens einer Ausführungsform verwenden die UEs 2002 und 2004 Verbindungen 2012 bzw. 2014, von denen jede eine physikalische Kommunikationsschnittstelle oder -schicht umfasst. In mindestens einer Ausführungsform sind die Verbindungen 2012 und 2014 als eine Luftschnittstelle veranschaulicht, um eine kommunikative Kopplung zu ermöglichen, und können mit Mobilfunk-Kommunikationsprotokollen, wie etwa einem Global-System-for-Mobile-Communications-(GSM-)Protokoll, einem Code-Division-Multiple-Access-(CDMA-)Netzwerkprotokoll, einem Push-to-Talk-(PTT-)Protokoll, einem PTT-over-Cellular-(POC-)Protokoll, einem Universal-Mobile-Telecommunications-System-(UMTS-)Protokoll, einem 3GPP-Long-Term-Evolution-(LTE-)Protokoll, einem Fünfte-Generation-(5G-)Protokoll, einem New-Radio-(NR-)Protokoll und Variationen davon, übereinstimmen.
In mindestens einer Ausführungsform können die UEs 2002 und 2004 ferner Kommunikationsdaten direkt über eine ProSe-Schnittstelle 2006 austauschen. In mindestens einer Ausführungsform kann die ProSe-Schnittstelle 2006 alternativ als eine Sidelink-Schnittstelle bezeichnet werden, die einen oder mehrere logische Kanäle umfasst, einschließlich eines Physical Sidelink Control Channel (PSCCH), Physical Sidelink Shared Channel (PSSCH), Physical Sidelink Discovery Channel (PSDCH) und Physical Sidelink Broadcast Channel (PSBCH), ohne darauf beschränkt zu sein.
In mindestens einer Ausführungsform ist die UE 2004 der Darstellung nach konfiguriert, um über die Verbindung 2008 auf einen Zugangspunkt (access point - AP) 2010 zuzugreifen. In mindestens einer Ausführungsform kann die Verbindung 2008 eine lokale drahtlose Verbindung umfassen, wie etwa eine Verbindung, die mit einem beliebigen IEEE-802.11-Protokoll übereinstimmt, wobei der AP 2010 einen Wireless-Fidelity-(WiFi®-)Router umfassen würde. In mindestens einer Ausführungsform ist gezeigt, dass der AP 2010 mit einem Internet verbunden ist, ohne sich mit einem Kernnetzwerk eines drahtlosen Systems zu verbinden.
In mindestens einer Ausführungsform kann das RAN 2016 einen oder mehrere Zugangsknoten beinhalten, die Verbindungen 2012 und 2014 ermöglichen. In mindestens einer Ausführungsform können diese Zugangsknoten (access nodes - ANs) als Basisstationen (BSs), NodeBs, evolved NodeBs (eNBs), NodeBs der nächsten Generation (gNB), RAN-Knoten usw. bezeichnet werden und können Bodenstationen (z. B. terrestrische Zugangspunkte) oder Satellitenstationen, die eine Abdeckung innerhalb eines geografischen Gebiets (z. B. einer Zelle) bereitstellen, umfassen. In mindestens einer Ausführungsform kann das RAN 2016 einen oder mehrere RAN-Knoten zum Bereitstellen von Makrozellen, z. B. Makro-RAN-Knoten 2018, und einen oder mehrere RAN-Knoten zum Bereitstellen von Femtozellen oder Picozellen (z. B. Zellen mit größeren Abdeckungsgebieten, kleinerer Benutzerkapazität oder größerer Bandbreite im Vergleich zu Makrozellen), z. B. RAN-Knoten 2020 mit geringer Leistung (low power - LP), beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein beliebiger der RAN-Knoten 2018 und 2020 ein Luftschnittstellenprotokoll beenden und kann ein erster Kontaktpunkt für die UEs 2002 und 2004 sein. In mindestens einer Ausführungsform kann ein beliebiger der RAN-Knoten 2018 und 2020 verschiedene logische Funktionen für das RAN 2016 erfüllen, einschließlich Funknetzwerksteuerungsfunktionen (radio network controller functions - RNC-Funktionen), wie etwa Funkträgerverwaltung, dynamische Uplink- und Downlink-Funkressourcenverwaltung und Datenpaket-Scheduling und Mobilitätsverwaltung, ohne darauf beschränkt zu sein.
In mindestens einer Ausführungsform können die UEs 2002 und 2004 konfiguriert sein, um unter Verwendung von Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing-(OFDM-)Kommunikationssignalen miteinander oder mit einem beliebigen RAN-Knoten 2018 und 2020 über einen Mehrträger-Kommunikationskanal gemäß verschiedenen Kommunikationstechniken zu kommunizieren, wie etwa einer Kommunikationstechnik für Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) (z. B. für Downlink-Kommunikation) oder einer Kommunikationstechnik für Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) (z. B. für Uplink- und ProSe- oder Sidelink-Kommunikation) und/oder Variationen davon, ohne darauf beschränkt zu sein. In mindestens einer Ausführungsform können OFDM-Signale eine Vielzahl von orthogonalen Teilträgern umfassen.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein Downlink-Ressourcenraster für Downlink-Übertragungen von einem beliebigen der RAN-Knoten 2018 und 2020 zu den UEs 2002 und 2004 verwendet werden, während Uplink-Übertragungen ähnliche Techniken verwenden können. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Raster ein Zeit-Frequenz-Raster sein, das als Ressourcenraster oder Zeit-Frequenz-Ressourcenraster bezeichnet wird, das eine physikalische Ressource in einem Downlink in jedem Zeitfenster ist. In mindestens einer Ausführungsform ist eine derartige Zeit-Frequenz-Ebenen-Darstellung eine gängige Praxis für OFDM-Systeme, was sie für die Funkressourcenzuweisung intuitiv macht. In mindestens einer Ausführungsform entspricht jede Spalte und jede Zeile eines Ressourcenrasters einem OFDM-Symbol bzw. einem OFDM-Teilträger. In mindestens einer Ausführungsform entspricht eine Dauer eines Ressourcenrasters in einer Zeitdomäne einem Zeitfenster in einem Funkrahmen. In mindestens einer Ausführungsform wird eine kleinste Zeit-Frequenz-Einheit in einem Ressourcenraster als Ressourcenelement bezeichnet. In mindestens einer Ausführungsform umfasst jedes Ressourcenraster eine Reihe von Ressourcenblöcken, die eine Zuordnung bestimmter physikalischer Kanäle zu Ressourcenelementen beschreiben. In mindestens einer Ausführungsform umfasst jeder Ressourcenblock eine Sammlung von Ressourcenelementen. In mindestens einer Ausführungsform kann dies in einer Frequenzdomäne eine kleinste Menge an Ressourcen darstellen, die derzeit zugewiesen werden kann. In mindestens einer Ausführungsform gibt es mehrere verschiedene physikalische Downlink-Kanäle, die unter Verwendung derartiger Ressourcenblöcke übermittelt werden.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) Benutzerdaten und Signalisierung höherer Schichten an die UEs 2002 und 2004 übertragen. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Physical Downlink Control Channel (PDCCH) unter anderem Informationen über ein Transportformat und Ressourcenzuweisungen in Bezug auf den PDSCH-Kanal übertragen. In mindestens einer Ausführungsform kann er die UEs 2002 und 2004 auch über ein Transportformat, eine Ressourcenzuweisung und HARQ-Informationen (hybrid automatic repeat request information) in Bezug auf einen gemeinsam genutzten Uplink-Kanal informieren. In mindestens einer Ausführungsform kann typischerweise das Downlink-Scheduling (Zuweisen von Steuer- und Ressourcenblöcken eines gemeinsam genutzten Kanals zu der UE 2002 innerhalb einer Zelle) an einem beliebigen der RAN-Knoten 2018 und 2020 basierend auf Kanalqualitätsinformationen durchgeführt werden, die von einer beliebigen der UEs 2002 und 2004 zurückgegeben werden. In mindestens einer Ausführungsform können Downlink-Ressourcenzuweisungsinformationen auf einem PDCCH gesendet werden, der für jede der UEs 2002 und 2004 verwendet (z. B. zugewiesen) wird.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein PDCCH Steuerkanalelemente (control channel elements - CCEs) verwenden, um Steuerinformationen zu übermitteln. In mindestens einer Ausführungsform können komplexwertige PDCCH-Symbole, bevor sie Ressourcenelementen zugeordnet werden, zuerst in Quadrupel organisiert werden, die dann unter Verwendung eines Teilblock-Interleavers zur Ratenanpassung permutiert werden können. In mindestens einer Ausführungsform kann jeder PDCCH unter Verwendung einer oder mehrerer dieser CCEs übermittelt werden, wobei jedes CCE neun Sätzen von vier physikalischen Ressourcenelementen entsprechen kann, die als Ressourcenelementgruppen (REGs) bekannt sind. In mindestens einer Ausführungsform können jeder REG vier Quadraturphasenumtastungssymbole (quadrature phase shift keying symbols - QPSK-Symbole) zugeordnet sein. In mindestens einer Ausführungsform kann der PDCCH unter Verwendung eines oder mehrerer CCEs übermittelt werden, abhängig von einer Größe von Downlink-Steuerinformationen (downlink control information - DCI) und einem Kanalzustand. In mindestens einer Ausführungsform können vier oder mehr verschiedene PDCCH-Formate in LTE mit verschiedenen Anzahlen von CCEs definiert sein (z. B. Aggregationsebene, L = 1, 2, 4 oder 8).
In mindestens einer Ausführungsform kann ein Enhanced Physical Downlink Control Channel (EPDCCH), der PDSCH-Ressourcen verwendet, für die Übertragung von Steuerinformationen genutzt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann der EPDCCH unter Verwendung eines oder mehrerer erweiterter Steuerkanalelemente (enhanced control channel elements - ECCEs) übermittelt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann jedes ECCE neun Sätzen von vier physikalischen Ressourcenelementen entsprechen, die als erweiterte Ressourcenelementgruppen (EREGs) bekannt sind. In mindestens einer Ausführungsform kann ein ECCE in einigen Situationen eine andere Anzahl von EREGs aufweisen.
In mindestens einer Ausführungsform ist gezeigt, dass das RAN 2016 über eine S1-Schnittstelle 2022 kommunikativ mit einem Kernnetzwerk (core network - CN) 2038 gekoppelt ist. In mindestens einer Ausführungsform kann das CN 2038 ein EPC-Netzwerk (Evolved Packet Core), ein NPC-Netzwerk (NextGen Packet Core) oder eine andere Art von CN sein. In mindestens einer Ausführungsform ist die S1-Schnittstelle 2022 in zwei Teile aufgeteilt: S1-U-Schnittstelle 2026, die Datenverkehrsdaten zwischen den RAN-Knoten 2018 und 2020 und dem bedienenden Gateway (S-GW) 2030 überträgt, und eine S1-Mobilitätsverwaltungsentitätsschnittstelle (mobiliy management entity interface- MME-Schnittstelle) 2024, die eine Signalisierungsschnittstelle zwischen den RAN-Knoten 2018 und 2020 und den MMEs 2028 ist.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das CN 2038 die MMEs 2028, das S-GW 2030, das Paketdatennetzwerk-(packet data network - PDN-)Gateway (P-GW) 2034 und einen Home Subscriber Server (HSS) 2032. In mindestens einer Ausführungsform können die MMEs 2028 in ihrer Funktion einer Steuerebene von bedienenden Legacy-Unterstützungsknoten des General Packet Radio Service (GPRS) (serving general packet radio service support nodes - SGSN) ähnlich sein. In mindestens einer Ausführungsform können die MMEs 2028 Mobilitätsaspekte beim Zugriff verwalten, wie etwa die Gateway-Auswahl und die Verwaltung von Verfolgungsbereichslisten. In mindestens einer Ausführungsform kann der HSS 2032 eine Datenbank für Netzwerkbenutzer umfassen, einschließlich abonnementbezogener Informationen, um die Handhabung von Kommunikationssitzungen durch Netzwerkentitäten zu unterstützen. In mindestens einer Ausführungsform kann das CN 2038 einen oder mehrere HSSs 2032 umfassen, abhängig von einer Anzahl von Mobilfunkteilnehmern, von einer Kapazität einer Ausrüstung, von einer Organisation eines Netzwerks usw. In mindestens einer Ausführungsform kann der HSS 2032 Unterstützung für Routing/Roaming, Authentifizierung, Autorisierung, Namens-/Adressierungsauflösung, Standortabhängigkeiten usw. bereitstellen.
In mindestens einer Ausführungsform kann das S-GW 2030 eine S1-Schnittstelle 2022 in Richtung des RAN 2016 beenden und Datenpakete zwischen RAN 2016 und CN 2038 routen. In mindestens einer Ausführungsform kann das S-GW 2030 ein lokaler Mobilitätsankerpunkt für Inter-RAN-Knotenübergaben sein und kann auch einen Anker für Inter-3GPP-Mobilität bereitstellen. In mindestens einer Ausführungsform können andere Verantwortlichkeiten legales Abfangen, Gebühren und eine Durchsetzung gewisser Richtlinien beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform kann das P-GW 2034 eine SGi-Schnittstelle in Richtung eines PDN beenden. In mindestens einer Ausführungsform kann das P-GW 2034 Datenpakete zwischen einem EPC-Netzwerk 2038 und externen Netzwerken, wie etwa einem Netzwerk, das den Anwendungsserver 2040 (alternativ als Anwendungsfunktion (AF) bezeichnet) beinhaltet, über eine Internetprotokoll(IP-)Schnittstelle 2042 routen. In mindestens einer Ausführungsform kann der Anwendungsserver 2040 ein Element sein, das Anwendungen bietet, die IP-Trägerressourcen mit einem Kernnetz verwenden (z. B. UMTS-Paketdienste(PS-)Domäne, LTE-PS-Datendienste usw.). In mindestens einer Ausführungsform ist gezeigt, dass das P-GW 2034 über eine IP-Kommunikationsschnittstelle 2042 kommunikativ mit einem Anwendungsserver 2040 gekoppelt ist. In mindestens einer Ausführungsform kann der Anwendungsserver 2040 auch konfiguriert sein, um einen oder mehrere Kommunikationsdienste (z. B. Voice-over-Internet-Protocol-(VoIP-)Sitzungen, PTT-Sitzungen, Gruppenkommunikationssitzungen, soziale Netzwerkdienste usw.) für die UEs 2002 und 2004 über das CN 2038 zu unterstützen.
In mindestens einer Ausführungsform kann das P-GW 2034 ferner ein Knoten zur Richtliniendurchsetzung und zur Sammlung von Gebührendaten sein. In mindestens einer Ausführungsform ist die Richtlinien- und Gebührendurchsetzungsfunktion (policy and charging enforcement function - PCRF) 2036 ein Richtlinien- und Gebührensteuerelement des CN 2038. In mindestens einer Ausführungsform kann es in einem Nicht-Roaming-Szenario eine einzelne PCRF in einem öffentlichen terrestrischen Mobilfunknetzwerk des Heimatlandes (home public land mobile network - HPLMN) geben, das einer Internetprotokoll-Konnektivitätszugangsnetzwerk-(internet protocol connectivity access network - IP-CAN-)Sitzung einer UE zugeordnet ist. In mindestens einer Ausführungsform kann es in einem Roaming-Szenario mit lokalem Datenverkehrsausbruch zwei PCRFs geben, die einer IP-CAN-Sitzung einer UE zugeordnet sind: eine Heimat-PCRF (H-PCRF) innerhalb eines HPLMN und eine besuchte PCRF (visited PCRF - V-PCRF) innerhalb eines besuchten öffentlichen terrestrischen Mobilfunknetzwerks (visited public land mobile network - VPLMN). In mindestens einer Ausführungsform kann die PCRF 2036 über das P-GW 2034 kommunikativ mit einem Anwendungsserver 2040 gekoppelt sein. In mindestens einer Ausführungsform kann der Anwendungsserver 2040 der PCRF 2036 signalisieren, einen neuen Dienstfluss anzugeben und eine geeignete Dienstgüte (quality of service - QoS) und Gebührenparameter auszuwählen. In mindestens einer Ausführungsform kann die PCRF 2036 diese Regel in einer Richtlinien- und Gebührendurchsetzungsfunktion (policy and charging enforcement function - PCEF) (nicht gezeigt) mit einer geeigneten Datenverkehrsflussvorlage (traffic flow template - TFT) und QoS-Kennungsklasse (QoS dass of identifier - QCI) bereitstellen, die eine QoS und eine Abrechnung, wie durch Anwendungsserver 2040 festgelegt, beginnt.
21 veranschaulicht eine Architektur eines Systems 2100 eines Netzwerks gemäß einigen Ausführungsformen. In mindestens einer Ausführungsform ist gezeigt, dass das System 2100 eine UE 2102, einen 5G-Zugangsknoten oder RAN-Knoten (gezeigt als (R)AN-Knoten 2108), eine Benutzerebenenfunktion (gezeigt als UPF 2104), ein Datennetzwerk (DN 2106), das in mindestens einer Ausführungsform Betreiberdienste, Internetzugang oder Dienste von Drittanbietern sein können, und ein 5G-Kernnetzwerk (5GC) (als CN 2110 gezeigt) beinhaltet.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das CN 2110 eine Authentication Server Function (AUSF 2114); eine Core Access and Mobility Management Function (AMF 2112); eine Session Management Function (SMF 2118); eine Network Exposure Function (NEF 2116); eine Policy Control Function (PCF 2122); eine Network Function (NF) Repository Function (NRF 2120); ein Unified Data Management (UDM 2124); und eine Anwendungsfunktion (AF 2126). In mindestens einer Ausführungsform kann das CN 2110 auch andere Elemente beinhalten, die nicht gezeigt sind, wie etwa eine strukturierte Datenspeicherungsnetzwerkfunktion (structured data storage network function - SDSF), eine unstrukturierte Datenspeicherungsnetzwerkfunktion (unstructured data storage network function - UDSF) und Variationen davon.
In mindestens einer Ausführungsform kann die UPF 2104 als Ankerpunkt für Intra-RAT- und Inter-RAT-Mobilität, ein externer PDU-Sitzungspunkt der Zusammenschaltung mit dem DN 2106 und ein Verzweigungspunkt zum Unterstützen einer mehrfach vernetzten PDU-Sitzung dienen. In mindestens einer Ausführungsform kann die UPF 2104 auch Paket-Routing und -Weiterleitung, Paket-Inspektion durchführen, einen Teil von Richtlinienregeln auf Benutzerebene durchsetzen, Pakete legal abfangen (UP-Sammlung); Datenverkehrsnutzungsberichte, QoS-Handhabung für die Benutzerebene durchführen (z. B. Paketfilterung, Gating, UL/DL-Ratendurchsetzung), Uplink-Datenverkehrsverifizierung (z. B. SDF-zu-QoS-Flow-Mapping), Paketmarkierung auf Transportebene in Uplink und Downlink und Downlink-Paketpufferung und Downlink-Datenbenachrichtigungsauslösung durchführen. In mindestens einer Ausführungsform kann die UPF 2104 einen Uplink-Klassifizierer beinhalten, um das Routing von Datenverkehrsflüssen zu einem Datennetzwerk zu unterstützen. In mindestens einer Ausführungsform kann das DN 2106 verschiedene Netzwerkbetreiberdienste, Internetzugang oder Drittanbieterdienste darstellen.
In mindestens einer Ausführungsform kann die AUSF 2114 Daten zur Authentifizierung der UE 2102 speichern und authentifizierungsbezogene Funktionalität handhaben. In mindestens einer Ausführungsform kann die AUSF 2114 ein gemeinsames Authentifizierungsframework für verschiedene Zugriffsarten ermöglichen.
In mindestens einer Ausführungsform kann die AMF 2112 für die Registrierungsverwaltung (z. B. für die Registrierung der UE 2102 usw.), die Verbindungsverwaltung, die Erreichbarkeitsverwaltung, die Mobilitätsverwaltung und das legale Abfangen von AMF-bezogenen Ereignissen und die Zugriffsauthentifizierung und - autorisierung verantwortlich sein. In mindestens einer Ausführungsform kann die AMF 2112 den Transport von SM-Nachrichten für die SMF 2118 bereitstellen und als transparenter Proxy zum Routen von SM-Nachrichten fungieren. In mindestens einer Ausführungsform kann die AMF 2112 auch den Transport von Kurznachrichtendienst-(SMS-)Nachrichten zwischen dem UE 2102 und einer SMS-Funktion (SMSF) (in 21 nicht gezeigt) bereitstellen. In mindestens einer Ausführungsform kann die AMF 2112 als Sicherheitsankerfunktion (security anchor function - SEA) fungieren, die eine Interaktion mit der AUSF 2114 und der UE 2102 und den Empfang eines Zwischenschlüssels beinhalten kann, der als Ergebnis des UE 2102-Authentifizierungsprozesses erstellt wurde. In mindestens einer Ausführungsform, bei der eine USIM-basierte Authentifizierung verwendet wird, kann die AMF 2112 Sicherheitsmaterial von der AUSF 2114 abrufen. In mindestens einer Ausführungsform kann die AMF 2112 auch eine Sicherheitskontextverwaltungsfunktion (security context management - SCM) beinhalten, die einen Schlüssel von der SEA empfängt, den sie verwendet, um zugangsnetzwerkspezifische Schlüssel abzuleiten. In mindestens einer Ausführungsform kann die AMF 2112 außerdem ein Abschlusspunkt der RAN-CP-Schnittstelle (N2-Referenzpunkt), ein Abschlusspunkt der NAS(NI)-Signalisierung sein und NAS-Verschlüsselung und Integritätsschutz durchführen.
In mindestens einer Ausführungsform kann die AMF 2112 auch NAS-Signalisierung mit einer UE 2102 über eine N3-lnterworking-Function-(IWF-)Schnittstelle unterstützen. In mindestens einer Ausführungsform kann die N3IWF verwendet werden, um Zugriff auf nicht vertrauenswürdige Entitäten bereitzustellen. In mindestens einer Ausführungsform kann die N3IWF ein Abschlusspunkt für N2- und N3-Schnittstellen für die Steuerebene bzw. die Benutzerebene sein und kann somit N2-Signalisierung von der SMF und der AMF für PDU-Sitzungen und QoS handhaben, Datenpakete für IPSec- und N3-Tunneling einkapseln/entkapseln, N3-Benutzerebenen-Pakete im Uplink markieren und QoS entsprechend der N3-Paketmarkierung unter Berücksichtigung der QoS-Anforderungen durchsetzen, die einer derartigen über N2 empfangenen Markierung zugeordnet sind. In mindestens einer Ausführungsform kann die N3IWF auch Uplink- und Downlink-Steuerebenen-NAS(NI)-Signalisierung zwischen der UE 2102 und der AMF 2112 weiterleiten und Uplink- und Downlink-Benutzerebenenpakete zwischen der UE 2102 und der UPF 2104 weiterleiten. In mindestens einer Ausführungsform stellt die N3IWF auch Mechanismen für den IPsec-Tunnelaufbau mit der UE 2102 bereit.
In mindestens einer Ausführungsform kann die SMF 2118 für die Sitzungsverwaltung (z. B. Sitzungsaufbau, Modifizierung und Freigabe, einschließlich Aufrechterhaltung des Tunnels zwischen der UPF und dem AN-Knoten); UE-IP-Adresszuweisung und -verwaltung (einschließlich optionaler Autorisierung); Auswahl und Steuerung der UP-Funktion; Konfiguration der Verkehrssteuerung an der UPF, um den Verkehr an das richtige Ziel zu routen; Beendigung von Schnittstellen zu Richtlinienkontrollfunktionen; Kontrolle eines Teils der Richtliniendurchsetzung und QoS; legales Abfangen (für SM-Ereignisse und Schnittstelle zum Ll-System); Beendigung von SM-Teilen von NAS-Nachrichten; Downlink-Datenbenachrichtigung; Initiator von ANspezifischen SM-Informationen, die über AMF über N2 an den AN gesendet werden; Bestimmen des SSC-Modus einer Sitzung verantwortlich sein. In mindestens einer Ausführungsform kann die SMF 2118 die folgende Roaming-Funktionalität beinhalten: Handhaben der lokalen Durchsetzung, um QoS SLAB (VPLMN) anzuwenden; Gebührendatensammlung und Gebührenschnittstelle (VPLMN); legales Abfangen (im VPLMN für SM-Ereignisse und Schnittstelle zum Ll-System); Unterstützung für die Interaktion mit dem externen DN für den Transport von Signalisierung für die PDU-Sitzungsautorisierung/-authentifizierung durch das externe DN.
In mindestens einer Ausführungsform kann die NEF 2116 Mittel für die sichere Offenlegung von Diensten und Fähigkeiten, die durch 3GPP-Netzwerkfunktionen für Dritte bereitgestellt sind, die interne Offenlegung/erneute Offenlegung, Anwendungsfunktionen (z. B. AF 2126), Edge-Computing- oder Fog-Computing-Systeme usw. bereitstellen. In mindestens einer Ausführungsform kann die NEF 2116 AFs authentifizieren, autorisieren und/oder drosseln. In mindestens einer Ausführungsform kann die NEF 2116 auch mit der AF 2126 ausgetauschte Informationen und mit internen Netzwerkfunktionen ausgetauschte Informationen übersetzen. In mindestens einer Ausführungsform kann die NEF 2116 zwischen einer AF-Dienstkennung und einer internen 5GC-Information übersetzen. In mindestens einer Ausführungsform kann die NEF 2116 auch Informationen von anderen Netzwerkfunktionen (NFs) auf Grundlage von offengelegten Fähigkeiten anderer Netzwerkfunktionen empfangen. In mindestens einer Ausführungsform können diese Informationen als strukturierte Daten in der NEF 2116 oder in einer Datenspeicher-NF unter Verwendung standardisierter Schnittstellen gespeichert werden. In mindestens einer Ausführungsform können gespeicherte Informationen dann durch die NEF 2116 für andere NFs und AFs erneut offengelegt werden und/oder für andere Zwecke, wie etwa Analysen, verwendet werden.
In mindestens einer Ausführungsform kann die NRF 2120 Diensterkennungsfunktionen unterstützen, NF-Erkennungsanforderungen von NF-Instanzen empfangen und Informationen über erkannte NF-Instanzen an NF-Instanzen bereitstellen. In mindestens einer Ausführungsform pflegt die NRF 2120 auch Informationen über verfügbare NF-Instanzen und deren unterstützte Dienste.
In mindestens einer Ausführungsform kann die PCF 2122 Richtlinienregeln für die Funktion(en) auf Steuerebene bereitstellen, um diese durchzusetzen, und kann auch ein einheitliches Richtlinienframework unterstützen, um das Netzwerkverhalten zu regulieren. In mindestens einer Ausführungsform kann die PCF 2122 auch ein Frontend (FE) implementieren, um auf Abonnementinformationen zuzugreifen, die für Richtlinienentscheidungen in einem UDR der UDM 2124 relevant sind.
In mindestens einer Ausführungsform kann die UDM 2124 abonnementbezogene Informationen handhaben, um die Handhabung von Kommunikationssitzungen durch Netzwerkentitäten zu unterstützen, und kann Abonnementdaten der UE 2102 speichern. In mindestens einer Ausführungsform kann die UDM 2124 zwei Teile beinhalten, ein Anwendungs-FE und ein Benutzerdaten-Repository (user data repository - UDR). In mindestens einer Ausführungsform kann die UDM ein UDM-FE beinhalten, das für die Verarbeitung von Zugangsdaten, Standortverwaltung, Abonnementverwaltung usw. verantwortlich ist. In mindestens einer Ausführungsform können mehrere verschiedene Frontends einen gleichen Benutzer in verschiedenen Transaktionen bedienen. In mindestens einer Ausführungsform greift das UDM-FE auf Abonnementinformationen zu, die in einem UDR gespeichert sind, und führt Authentifizierungszugangsdatenverarbeitung; Handhabung der Benutzeridentifikation; Zugriffsberechtigung; Registrierung/Mobilitätsverwaltung; und Abonnementverwaltung durch. In mindestens einer Ausführungsform kann das UDR mit der PCF 2122 interagieren. In mindestens einer Ausführungsform kann die UDM 2124 auch SMS-Verwaltung unterstützen, wobei ein SMS-FE eine ähnliche Anwendungslogik wie zuvor erörtert implementiert.
In mindestens einer Ausführungsform kann die AF 2126 Einfluss der Anwendung auf das Verkehrsrouting bereitstellen, Zugriff auf eine Network Capability Exposure (NCE) bereitstellen und mit einem Richtlinien-Framework für die Richtlinienkontrolle interagieren. In mindestens einer Ausführungsform kann die NCE ein Mechanismus sein, der es einem 5GC und einer AF 2126 erlaubt, einander über NEF 2116 Informationen bereitzustellen, die für Edge-Computing-Implementierungen verwendet werden können. In mindestens einer Ausführungsform können Dienste des Netzwerkbetreibers und von Drittanbietern in der Nähe des Zugangspunkts der UE 2102 gehostet werden, um eine effiziente Dienstbereitstellung durch eine reduzierte Ende-zu-Ende-Latenz und Belastung auf einem Transportnetzwerk zu erreichen. In mindestens einer Ausführungsform kann das 5GC für Edge-Computing-Implementierungen eine UPF 2104 in der Nähe der UE 2102 auswählen und die Datenverkehrssteuerung von der UPF 2104 zu dem DN 2106 über die N6-Schnittstelle ausführen. In mindestens einer Ausführungsform kann dies auf UE-Abonnementdaten, dem UE-Standort und durch die AF 2126 bereitgestellten Informationen basieren. In mindestens einer Ausführungsform kann die AF 2126 die UPF-(Neu-)Auswahl und das Datenverkehrsrouting beeinflussen. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Netzwerkbetreiber basierend auf dem Einsatz des Betreibers, wenn die AF 2126 als eine vertrauenswürdige Entität betrachtet wird, der AF 2126 erlauben, direkt mit relevanten NFs zu interagieren.
In mindestens einer Ausführungsform kann das CN 2110 eine SMSF beinhalten, die für die Überprüfung und Verifizierung von SMS-Abonnements und die Weiterleitung von SM-Nachrichten zu/von UE 2102 zu/von anderen Entitäten, wie etwa SMS-GMSC-/IWMSC-/SMS-Routern, zuständig sein kann. In mindestens einer Ausführungsform kann SMS auch mit AMF 2112 und UDM 2124 für eine Benachrichtigungsprozedur interagieren, dass die UE 2102 für die SMS-Übertragung verfügbar ist (z. B. ein UE-Nichterreichbar-Flag setzen und die UDM 2124 benachrichtigen, wenn die UE 2102 für SMS verfügbar ist).
In mindestens einer Ausführungsform kann das System 2100 die folgenden dienstbasierten Schnittstellen beinhalten: Namf: durch die AMF gezeigte dienstbasierte Schnittstelle; Nsmf: durch die SMF gezeigte dienstbasierte Schnittstelle; Nnef: durch die NEF gezeigte dienstbasierte Schnittstelle; Npcf: durch die PCF gezeigte dienstbasierte Schnittstelle; Nudm: durch die UDM gezeigte dienstbasierte Schnittstelle; Naf: durch die AF gezeigte dienstbasierte Schnittstelle; Nnrf: durch die NRF gezeigte dienstbasierte Schnittstelle; und Nausf: durch die AUSF gezeigte dienstbasierte Schnittstelle.
In mindestens einer Ausführungsform kann das System 2100 die folgenden Referenzpunkte beinhalten: N1: Referenzpunkt zwischen UE und AMF; N2: Referenzpunkt zwischen (R)AN und AMF; N3: Referenzpunkt zwischen (R)AN und UPF; N4: Referenzpunkt zwischen SMF und UPF; und N6: Referenzpunkt zwischen UPF und einem Datennetzwerk. In mindestens einer Ausführungsform kann es viel mehr Referenzpunkte und/oder dienstbasierte Schnittstellen zwischen NF-Diensten in NFs geben, jedoch wurden diese Schnittstellen und Referenzpunkte aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. In mindestens einer Ausführungsform kann ein NS-Referenzpunkt zwischen der PCF und der AF liegen; kann ein N7-Referenzpunkt zwischen der PCF und der SMF; ein N11-Referenzpunkt zwischen der AMF und der SMF liegen; usw. In mindestens einer Ausführungsform kann das CN 2110 eine Nx-Schnittstelle beinhalten, die eine Inter-CN-Schnittstelle zwischen der MME und der AMF 2112 ist, um eine Zusammenarbeit zwischen dem CN 2110 und dem CN 7221 zu ermöglichen.
In mindestens einer Ausführungsform kann das System 2100 mehrere RAN-Knoten (wie etwa (R)AN-Knoten 2108) beinhalten, wobei eine Xn-Schnittstelle zwischen zwei oder mehr (R)AN-Knoten 2108 (z. B. gNBs), die mit dem 5GC 410 verbunden sind, zwischen einem (R)AN-Knoten 2108 (z. B. gNB), der mit dem CN 2110 verbunden ist, und einem eNB (z. B. einem Makro-RAN-Knoten) und/oder zwischen zwei eNBs, die mit dem CN 2110 verbunden sind, definiert ist.
In mindestens einer Ausführungsform kann die Xn-Schnittstelle eine Xn-Benutzerebenen-(Xn-U-)Schnittstelle und eine Xn-Steuerebenen-(Xn-C-)Schnittstelle beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform kann Xn-U eine nicht garantierte Zustellung von Benutzerebenen-PDUs bereitstellen und eine Datenweiterleitungs- und Flusssteuerungsfunktionalität unterstützen/bereitstellen. In mindestens einer Ausführungsform kann Xn-C eine Verwaltungs- und Fehlerhandhabungsfunktionalität, eine Funktionalität zum Verwalten einer Xn-C-Schnittstelle; Mobilitätsunterstützung für die UE 2102 in einem verbundenen Modus (z. B. CM-CONNECTED), einschließlich der Funktionalität zum Verwalten der UE-Mobilität für den verbundenen Modus zwischen einem oder mehreren (R)AN-Knoten 2108, bereitstellen. In mindestens einer Ausführungsform kann die Mobilitätsunterstützung eine Kontextübertragung von einem alten (die Quelle) bedienenden (R)AN-Knoten 2108 zu einem neuen (das Ziel) bedienenden (R)AN-Knoten 2108; und eine Steuerung von Benutzerebenen-Tunneln zwischen dem alten (die Quelle) bedienenden (R)AN-Knoten 2108 und dem neuen (das Ziel) bedienenden (R)AN-Knoten 2108 beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein Protokollstapel einer Xn-U eine Transportnetzwerkschicht beinhalten, die auf einer Internetprotokoll-(IP-)Transportschicht aufgebaut ist, und eine GTP-U-Schicht auf einer UDP- und/oder IP-Schicht(en), um PDUs auf Benutzerebene zu übertragen. In mindestens einer Ausführungsform kann der Xn-C-Protokollstapel ein Signalisierungsprotokoll der Anwendungsschicht (als Xn-Anwendungsprotokoll (Xn-AP) bezeichnet) und eine Transportnetzwerkschicht, die auf einer SCTP-Schicht aufgebaut ist, beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform kann sich die SCTP-Schicht auf einer IP-Schicht befinden. In mindestens einer Ausführungsform stellt die SCTP-Schicht eine garantierte Zustellung von Nachrichten der Anwendungsschicht bereit. In mindestens einer Ausführungsform wird in einer Transport-IP-Schicht eine Punkt-zu-Punkt-Übertragung verwendet, um Signalisierungs-PDUs zuzustellen. In mindestens einer Ausführungsform können der Xn-U-Protokollstapel und/oder ein Xn-C-Protokollstapel gleich oder ähnlich einem Benutzerebenen- und/oder Steuerebenen-Protokollstapel sein, die in dieser Schrift gezeigt und beschrieben sind.
22 ist eine Veranschaulichung eines Protokollstapels auf Steuerebene gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform wird eine Steuerebene 2200 als Kommunikationsprotokollstapel zwischen der UE 2002 (oder alternativ der UE 2004), dem RAN 2016 und den MME 2028 gezeigt.
In mindestens einer Ausführungsform kann die PHY-Schicht 2202 Informationen, die durch die MAC-Schicht 2204 verwendet werden, über eine oder mehrere Luftschnittstellen übermitteln oder empfangen. In mindestens einer Ausführungsform kann die PHY-Schicht 2202 ferner eine Verbindungsanpassung oder adaptive Modulation und Codierung (AMC), Leistungssteuerung, Zellensuche (z. B. für anfängliche Synchronisations- und Übergabezwecke) und andere Messungen durchführen, die durch höhere Schichten verwendet werden, wie etwa eine RRC-Schicht 2210. In mindestens einer Ausführungsform kann die PHY-Schicht 2202 weiterhin eine Fehlererkennung auf Transportkanälen, eine Vorwärtsfehlerkorrektur-(forward error correction - FEC-)Codierung/-Decodierung von Transportkanälen, eine Modulation/Demodulation von physikalischen Kanälen, eine Verschachtelung, eine Ratenanpassung, eine Zuordnung auf physikalische Kanäle und Multiple-Input-Multiple-Output-(MIMO-)Antennenverarbeitung durchführen.
In mindestens einer Ausführungsform kann die MAC-Schicht 2204 eine Zuordnung zwischen logischen Kanälen und Transportkanälen, eine Multiplexierung von MAC-Dienstdateneinheiten (service data units - SDUs) von einem oder mehreren logischen Kanälen auf Transportblöcke (TB), die über Transportkanäle an PHY zu liefern sind, eine Demultiplexierung von MAC-SDUs auf einen oder mehrere logische Kanäle aus Transportblöcken (TB), die von PHY über Transportkanäle geliefert werden, eine Multiplexierung von MAC-SDUs auf TBs, eine Planung von Informationsübermittlung, eine Fehlerkorrektur durch hybride automatische Wiederholungsaufforderung (HARQ) und eine logische Kanalpriorisierung durchführen.
In mindestens einer Ausführungsform kann die RLC-Schicht 2206 in einer Vielzahl von Betriebsmodi arbeiten, einschließlich: Transparent Mode (TM), Unacknowledged Mode (UM), and Acknowledged Mode (AM). In mindestens einer Ausführungsform kann die RLC-Schicht 2206 eine Übertragung von Protokolldateneinheiten (PDUs) der oberen Schicht, eine Fehlerkorrektur durch automatische Wiederholungsanforderung (automatic repeat request - ARQ) für AM-Datenübertragungen und eine Verkettung, Segmentierung und Wiederzusammensetzung von RLC-SDUs für UM- und AM-Datenübertragungen ausführen. In mindestens einer Ausführungsform kann die RLC-Schicht 2206 auch eine Neusegmentierung von RLC-Daten-PDUs für AM-Datenübertragungen ausführen, RLC-Daten-PDUs für UM- und AM-Datenübertragungen neu anordnen, doppelte Daten für UM- und AM-Datenübertragungen erkennen, RLC-SDUs für UM- und AM-Datenübertragungen verwerfen, Protokollfehler für AM-Datenübertragungen erkennen und RLC-Wiederherstellung durchführen.
In mindestens einer Ausführungsform kann die PDCP-Schicht 2208 eine Header-Komprimierung und -Dekomprimierung von IP-Daten ausführen, PDCP-Sequenznummern (SNs) verwalten, eine sequentielle Lieferung von PDUs der oberen Schicht bei der Wiederherstellung von unteren Schichten durchführen, Duplikate von SDUs der unteren Schicht bei der Wiederherstellung von unteren Schichten für Funkträger, die auf RLC AM abgebildet sind, eliminieren, Steuerebenendaten chiffrieren und dechiffrieren, Integritätsschutz und Integritätsverifizierung von Steuerebenendaten durchführen, timerbasiertes Verwerfen von Daten steuern und Sicherheitsoperationen (z. B. Chiffrieren, Dechiffrieren, Integritätsschutz, Integritätsverifizierung usw.) durchführen.
In mindestens einer Ausführungsform können Hauptdienste und -funktionen einer RRC-Schicht 2210 Übertragen von Systeminformationen (die z. B. in Master Information Blocks (MIBs) oder System Information Blocks (SIBs) in Bezug auf ein Non-Access-Stratum (NAS) enthalten sind), Übertragen von Systeminformationen in Bezug auf eine Zugriffsschicht (AS), Paging, Aufbau, Aufrechterhaltung und Freigabe einer RRC-Verbindung zwischen einem UE und E-UTRAN (z. B. RRC-Verbindungs-Paging, RRC-Verbindungsaufbau, RRC-Verbindungsmodifikation und RRC-Verbindungsfreigabe), Aufbau, Konfiguration, Aufrechterhaltung und Freigabe von Punkt-zu-Punkt-Funkträgern, Sicherheitsfunktionen einschließlich Schlüsselverwaltung, Mobilität zwischen Funkzugangstechnologie (RAT) und Messkonfiguration für UE-Messungsberichte beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform können die MIBs und SIBs ein oder mehrere Informationselemente (IEs) umfassen, die jeweils einzelne Datenfelder oder Datenstrukturen umfassen können.
In mindestens einer Ausführungsform können die UE 2002 und das RAN 2016 eine Uu-Schnittstelle (z. B. eine LTE-Uu-Schnittstelle) nutzen, um Steuerebenendaten über einen Protokollstapel auszutauschen, der die PHY-Schicht 2202, die MAC-Schicht 2204, die RLC-Schicht 2206, die PDCP-Schicht 2208 und die RRC-Schicht 2210 umfasst.
In mindestens einer Ausführungsform bilden Non-Access-Stratum-(NAS-)Protokolle (NAS-Protokolle 2212) eine höchste Schicht einer Steuerebene zwischen der UE 2002 und den MME(s) 2028. In mindestens einer Ausführungsform unterstützen die NAS-Protokolle 2212 die Mobilität der UE 2002 und Sitzungsverwaltungsprozeduren, um eine IP-Konnektivität zwischen der UE 2002 und dem P-GW 2034 einzurichten und aufrechtzuerhalten.
In mindestens einer Ausführungsform kann die Si-Anwendungsprotokoll-(S1-AP-)Schicht (Si-AP-Schicht 2222) Funktionen einer Si-Schnittstelle unterstützen und elementare Prozeduren (EPs) umfassen. In mindestens einer Ausführungsform ist eine EP eine Interaktionseinheit zwischen dem RAN 2016 und dem CN 2028. In mindestens einer Ausführungsform können S1-AP-Schichtdienste zwei Gruppen umfassen: UE-zugeordnete Dienste und nicht UE-zugeordnete Dienste. In mindestens einer Ausführungsform führen diese Dienste Funktionen durch, die Folgendes beinhalten, aber nicht beschränkt sind auf: E-UTRAN-Funkzugangsträger-(E-UTRAN radio access bearer - E-RAB-)Verwaltung, UE-Leistungsfähigkeitsanzeige, Mobilität, NAS-Signalisierungstransport, RAN-Informationsverwaltung (RAN information management - RIM) und Konfigurationsübertragung.
In mindestens einer Ausführungsform kann die Stream-Control-Transmission-Protocol-(SCTP-)Schicht (alternativ als Stream-Control-Transmission-Protocol/Internet-Protocol-(SCTP/IP-)Schicht bezeichnet) (SCTP-Schicht 2220) eine zuverlässige Zustellung von Signalisierungsnachrichten zwischen dem RAN 2016 und den MME(s) 2028 zum Teil auf Grundlage eines IP-Protokolls, das durch eine IP-Schicht 2218 unterstützt wird, sicherstellen. In mindestens einer Ausführungsform können sich die L2-Schicht 2216 und eine L1-Schicht 2214 auf Kommunikationsverbindungen (z. B. drahtgebunden oder drahtlos) beziehen, die durch einen RAN-Knoten und eine MME verwendet werden, um Informationen auszutauschen.
In mindestens einer Ausführungsform können das RAN 2016 und die MME 2028 eine S1-MME-Schnittstelle nutzen, um Steuerebenendaten über einen Protokollstapel auszutauschen, der eine L1-Schicht 2214, eine L2-Schicht 2216, eine IP-Schicht 2218, eine SCTP-Schicht 2220 und eine Si-AP-Schicht 2222 umfasst.
23 ist eine Veranschaulichung eines Protokollstapels auf Benutzerebene gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform wird eine Benutzerebene 2300 als Kommunikationsprotokollstapel zwischen einer UE 2002, dem RAN 2016, dem S-GW 2030 und dem P-GW 2034 gezeigt. In mindestens einer Ausführungsform kann die Benutzerebene 2300 dieselben Protokollschichten wie die Steuerebene 2200 nutzen. In mindestens einer Ausführungsform können die UE 2002 und das RAN 2016 eine Uu-Schnittstelle (z. B. eine LTE-Uu-Schnittstelle) nutzen, um Benutzerebenendaten über einen Protokollstapel auszutauschen, der die PHY-Schicht 2202, die MAC-Schicht 2204, die RLC-Schicht 2206 und die PDCP-Schicht 2208 umfasst.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Tunneling-Protokoll des General Packet Radio Service (GPRS) für eine Schicht der Benutzerebene (GTP-U) (GTP-U-Schicht 2302) verwendet werden, um Benutzerdaten innerhalb eines GPRS-Kernnetzwerks und zwischen einem Funkzugangsnetzwerk und einem Kernnetzwerk zu übertragen. In mindestens einer Ausführungsform können die transportierten Benutzerdaten Pakete in einem beliebigen der Formate IPv4, IPv6 oder PPP sein. In mindestens einer Ausführungsform kann die UDP- und IP-Sicherheits-(UDP/IP-)Schicht (UDP/IP-Schicht 2302) Prüfsummen für die Datenintegrität, Portnummern zum Adressieren verschiedener Funktionen an einer Quelle und einem Ziel und Verschlüsselung und Authentifizierung für ausgewählte Datenflüsse bereitstellen. In mindestens einer Ausführungsform können das RAN 2016 und das S-GW 2030 eine S1-U-Schnittstelle nutzen, um Benutzerebenendaten über einen Protokollstapel auszutauschen, der die L1-Schicht 2214, die L2-Schicht 2216, die UDP/IP-Schicht 2302 und die GTP-U-Schicht 2302 umfasst. In mindestens einer Ausführungsform können das S-GW 2030 und das P-GW 2034 eine S5/S8a-Schnittstelle nutzen, um Benutzerebenendaten über einen Protokollstapel auszutauschen, der die L1-Schicht 2214, die L2-Schicht 2216, die UDP/IP-Schicht 2302 und die GTP-U-Schicht 2302 umfasst. In mindestens einer Ausführungsform, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 22 erörtert, unterstützen die NAS-Protokolle eine Mobilität der UE 2002 und Sitzungsverwaltungsprozeduren, um eine IP-Konnektivität zwischen der UE 2002 und dem P-GW 2034 einzurichten und aufrechtzuerhalten.
24 veranschaulicht Komponenten 2400 eines Kernnetzwerks gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform können die Komponenten des CN 2038 in einem physikalischen Knoten oder separaten physikalischen Knoten implementiert sein, einschließlich Komponenten zum Lesen und Ausführen von Anweisungen von einem maschinenlesbaren oder computerlesbaren Medium (z. B. einem nicht transitorischen maschinenlesbaren Speichermedium). In mindestens einer Ausführungsform wird eine Netzwerkfunktionsvirtualisierung (network functions virtualization - NFV) genutzt, um eine oder alle der vorstehend beschriebenen Netzwerkknotenfunktionen über ausführbare Anweisungen, die in einem oder mehreren computerlesbaren Speichermedien gespeichert sind (nachstehend ausführlicher beschrieben), zu virtualisieren. In mindestens einer Ausführungsform kann eine logische Instanziierung des CN 2038 als ein Netzwerk-Slice 2402 bezeichnet werden (z. B. beinhaltet das Netzwerk-Slice 2402 er Darstellung nach den HSS 2032, die MME(s) 2028 und das S-GW 2030). In mindestens einer Ausführungsform kann eine logische Instanziierung eines Abschnitts des CN 2038 als ein Netzwerk-Sub-Slice 2404 bezeichnet werden (z. B. beinhaltet das Netzwerk-Sub-Slice 2404 der Darstellung nach das P-GW 2034 und die PCRF 2036).
In mindestens einer Ausführungsform können NFV-Architekturen und - Infrastrukturen verwendet werden, um eine oder mehrere Netzwerkfunktionen, die alternativ durch proprietäre Hardware ausgeführt werden, auf physischen Ressourcen zu virtualisieren, die eine Kombination aus Serverhardware, Speicherhardware oder Switches nach Industriestandard umfassen. In mindestens einer Ausführungsform können NFV-Systeme verwendet werden, um virtuelle oder rekonfigurierbare Implementierungen einer oder mehrerer EPC-Komponenten/Funktionen auszuführen.
25 ist ein Blockdiagramm, das Komponenten eines Systems 2500 zum Unterstützen von Netzwerkfunktionsvirtualisierung (NFV) gemäß mindestens einer Ausführungsform veranschaulicht. In mindestens einer Ausführungsform ist das System 2500 so veranschaulicht, dass es einen virtualisierten Infrastrukturmanager (als VIM 2502 gezeigt), eine Netzwerkfunktionsvirtualisierungsinfrastruktur (als NFVI 2504 gezeigt), einen VNF-Manager (als VNFM 2506 gezeigt), virtualisierte Netzwerkfunktionen (als VNF 2508), einen Elementmanager (als EM 2510 gezeigt), einen NFV-Orchestrator (als NFVO 2512 gezeigt) und einen Netzwerkmanager (als NM 2514 gezeigt) beinhaltet.
In mindestens einer Ausführungsform verwaltet der VIM 2502 Ressourcen der NFVI 2504. In mindestens einer Ausführungsform kann die NFVI 2504 physische oder virtuelle Ressourcen und Anwendungen (einschließlich Hypervisoren) beinhalten, die verwendet werden, um das System 2500 auszuführen. In mindestens einer Ausführungsform kann der VIM 2502 einen Lebenszyklus von virtuellen Ressourcen mit der NFVI 2504 verwalten (z. B. Erstellung, Pflege und Abbau von virtuellen Maschinen (VMs), die einer oder mehreren physischen Ressourcen zugeordnet sind), VM-Instanzen verfolgen, Leistungsfähigkeit, Fehler und Sicherheit von VM-Instanzen und zugeordneten physischen Ressourcen verfolgen, und VM-Instanzen und zugeordnete physische Ressourcen für andere Verwaltungssysteme offenlegen.
In mindestens einer Ausführungsform kann der VNFM 2506 die VNF 2508 verwalten. In mindestens einer Ausführungsform kann die VNF 2508 verwendet werden, um EPC-Komponenten/-Funktionen auszuführen. In mindestens einer Ausführungsform kann der VNFM 2506 einen Lebenszyklus der VNF 2508 verwalten und Leistungsfähigkeit, Fehler und Sicherheit von virtuellen Aspekten der VNF 2508 verfolgen. In mindestens einer Ausführungsform kann der EM 2510 Leistungsfähigkeit, Fehler und Sicherheit von funktionalen Aspekten der VNF 2508 verfolgen. In mindestens einer Ausführungsform können Verfolgungsdaten des VNFM 2506 und des EM 2510 in mindestens einer Ausführungsform Daten einer Leistungsfähigkeitsmessung (performance measurement - PM) umfassen, die durch den VIM 2502 oder die NFVI 2504 verwendet werden. In mindestens einer Ausführungsform können sowohl der VNFM 2506 als auch der EM 2510 eine Menge der VNFs des Systems 2500 nach oben/unten skalieren.
In mindestens einer Ausführungsform kann der NFVO 2512 Ressourcen der NFVI 2504 koordinieren, autorisieren, freigeben und einsetzen, um einen angeforderten Dienst bereitzustellen (z. B. um eine EPC-Funktion, -Komponente oder ein EPC-Slice auszuführen). In mindestens einer Ausführungsform kann der NM 2514 ein Paket von Endbenutzerfunktionen mit Verantwortung für die Verwaltung eines Netzwerks bereitstellen, das Netzwerkelemente mit VNFs, nicht virtualisierte Netzwerkfunktionen oder beides beinhalten kann (die Verwaltung der VNFs kann über einen EM 2510 erfolgen).
COMPUTERBASIERTE SYSTEME
Die folgenden Figuren legen ohne Einschränkung beispielhafte computerbasierte Systeme dar, die verwendet werden können, um mindestens eine Ausführungsform zu implementieren.
26 veranschaulicht ein Verarbeitungssystem 2600 gemäß einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das Verarbeitungssystem 2600 einen oder mehrere Prozessoren 2602 und einen oder mehrere Grafikprozessoren 2608 und kann ein Einzelprozessor-Desktop-System, ein Mehrprozessor-Workstation-System oder ein Server-System sein, dass eine große Anzahl von Prozessoren 2602 oder Prozessorkernen 2607 aufweist. In mindestens einer Ausführungsform ist das Verarbeitungssystem 2600 eine Verarbeitungsplattform, die in eine integrierte Schaltung als System auf einem Chip (system-on-a-chip - „SoC“) zur Verwendung in mobilen, tragbaren oder eingebetteten Vorrichtungen integriert ist.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Verarbeitungssystem 2600 eine serverbasierte Spielplattform, eine Spielkonsole, eine Medienkonsole, eine mobile Spielkonsole, eine Handheld-Spielekonsole oder eine Online-Spielekonsole beinhalten oder darin integriert sein. In mindestens einer Ausführungsform ist das Verarbeitungssystem 2600 ein Mobiltelefon, ein Smartphone, eine Tablet-Rechenvorrichtung oder eine mobile Internet-Vorrichtung. In mindestens einer Ausführungsform kann das Verarbeitungssystem 2600 auch eine tragbare Vorrichtung beinhalten, mit dieser gekoppelt oder in diese integriert sein, wie etwa eine tragbare Smartwatch-Vorrichtung, eine Smart-Eyewear-Vorrichtung, eine Augmented-Reality-Vorrichtung oder eine Virtual-Reality-Vorrichtung. In mindestens einer Ausführungsform ist das Verarbeitungssystem 2600 eine Fernseh- oder Set-Top-Box-Vorrichtung, die einen oder mehrere Prozessoren 2602 und eine grafische Schnittstelle aufweist, die durch einen oder mehrere Grafikprozessoren 2608 erzeugt wird.
In mindestens einer Ausführungsform beinhalten ein oder mehrere Prozessoren 2602 jeweils einen oder mehrere Prozessorkerne 2607 zum Verarbeiten von Anweisungen, die bei ihrer Ausführung Operationen für System- und Benutzer-Software durchführen. In mindestens einer Ausführungsform ist jeder von einem oder mehreren Prozessorkernen 2607 konfiguriert, um einen spezifischen Anweisungssatz 2609 zu verarbeiten. In mindestens einer Ausführungsform kann der Anweisungssatz 2609 Complex Instruction Set Computing („CISC“), Reduced Instruction Set Computing („RISC“) oder Rechnen über Very Long Instruction Word („VLIW“) ermöglichen. In mindestens einer Ausführungsform können die Prozessorkerne 2607 jeweils einen anderen Anweisungssatz 2609 verarbeiten, der Anweisungen enthalten kann, um die Emulation anderer Anweisungssätze zu erleichtern. In mindestens einer Ausführungsform kann der Prozessorkern 2607 auch andere Verarbeitungsvorrichtungen beinhalten, wie etwa einen digitalen Signalprozessor („DSP“).
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Prozessor 2602 einen Cache-Speicher („Cache“) 2604. In mindestens einer Ausführungsform kann der Prozessor 2602 einen einzelnen internen Cache oder mehrere Ebenen von internem Cache aufweisen. In mindestens einer Ausführungsform wird der Cache-Speicher von verschiedenen Komponenten des Prozessors 2602 gemeinsam genutzt. In mindestens einer Ausführungsform verwendet der Prozessor 2602 außerdem einen externen Cache (z. B. einen Ebene-3-(Level 3 - „L3“-)Cache oder einen Cache der letzten Ebene (Last Level Cache - „LLC“)) (nicht gezeigt), der von den Prozessorkernen 2607 unter Verwendung bekannter Cache-Kohärenztechniken gemeinsam genutzt werden kann. In mindestens einer Ausführungsform ist im Prozessor 2602 zusätzlich eine Registerbank 2606 enthalten, die verschiedene Arten von Registern zum Speichern verschiedener Datenarten beinhalten kann (z. B. Ganzzahlregister, Fließkommaregister, Statusregister und ein Anweisungszeigerregister). In mindestens einer Ausführungsform kann die Registerbank 2606 Allzweckregister oder andere Register beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform sind ein oder mehrere Prozessor(en) 2602 mit einem oder mehreren Schnittstellenbus(sen) 2610 gekoppelt, um Kommunikationssignale, wie etwa Adress-, Daten- oder Steuersignale, zwischen dem Prozessor 2602 und anderen Komponenten in dem Verarbeitungssystem 2600 zu übermitteln. In mindestens einer Ausführungsform kann der Schnittstellenbus 2610 in einer Ausführungsform ein Prozessorbus sein, wie etwa eine Version eines Direct-Media-lnterface-(„DMI“-)Busses. In mindestens einer Ausführungsform ist der Schnittstellenbus 2610 nicht auf einen DMI-Bus beschränkt und kann einen oder mehrere Peripheriekomponentenzwischenverbindungsbusse (z. B. peripheral component interconnect - „PCI“, PCI Express („PCte“)), Speicherbusse oder andere Arten von Schnittstellenbussen beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten der/die Prozessor(en) 2602 eine integrierte Speichersteuerung 2616 und einen Plattformsteuerungs-Hub 2630. In mindestens einer Ausführungsform ermöglicht die Speichersteuerung 2616 die Kommunikation zwischen einer Speichervorrichtung und anderen Komponenten des Verarbeitungssystems 2600, während der Plattformsteuerungs-Hub (platform controller hub - „PCH“) 2630 Verbindungen zu Eingabe-/Ausgabe-(„E/A“-)Vorrichtungen über einen lokalen E/A-Bus bereitstellt.
In mindestens einer Ausführungsform kann die Speichervorrichtung 2620 eine dynamische Direktzugriffsspeichervorrichtung (dynamic random access memory device - „DRAM“-Vorrichtung), eine statische Direktzugriffsspeichervorrichtung (static random access memory device - „SRAM“-Vorrichtung), eine Flash-Speichervorrichtung, eine Phasenwechselspeichervorrichtung oder eine andere Speichervorrichtung sein, die eine geeignete Leistung aufweist, um als Prozessorspeicher zu dienen. In mindestens einer Ausführungsform kann die Speichervorrichtung 2620 als Systemspeicher für das Verarbeitungssystem 2600 arbeiten, um Daten 2622 und Anweisungen 2621 zur Verwendung zu speichern, wenn ein oder mehrere Prozessoren 2602 eine Anwendung oder einen Prozess ausführen. In mindestens einer Ausführungsform ist die Speichersteuerung 2616 zudem an einen optionalen externen Grafikprozessor 2612 gekoppelt, der mit einem oder mehreren Grafikprozessoren 2608 in den Prozessoren 2602 kommunizieren kann, um Grafik- und Medienoperationen durchzuführen. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Anzeigevorrichtung 2611 mit dem/den Prozessor(en) 2602 verbunden sein. In mindestens einer Ausführungsform kann die Anzeigevorrichtung 2611 eine oder mehrere von einer internen Anzeigevorrichtung, wie in einer mobilen elektronischen Vorrichtung oder einer Laptop-Vorrichtung, oder einer externen Anzeigevorrichtung beinhalten, die über eine Anzeigeschnittstelle (z. B. DisplayPort usw.) angeschlossen ist. In mindestens einer Ausführungsform kann die Anzeigevorrichtung 2611 eine am Kopf befestigte Anzeige (head mounted display - „HMD“) beinhalten, wie etwa eine stereoskopische Anzeigevorrichtung zur Verwendung bei Virtual-Reality-(„VR“-)Anwendungen oder Augmented-Reality-(„AR“-)Anwendungen.
In mindestens einer Ausführungsform ermöglicht der Plattformsteuerungs-Hub 2630, dass Peripheriegeräte mit der Speichervorrichtung 2620 und dem Prozessor 2602 über einen Hochgeschwindigkeits-E/A-Bus verbunden werden. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten die E/A-Peripheriegeräte eine Audiosteuerung 2646, eine Netzwerksteuerung 2634, eine Firmware-Schnittstelle 2628, einen drahtlosen Transceiver 2626, Berührungssensoren 2625 und eine Datenspeichervorrichtung 2624 (z. B. Festplattenlaufwerk, Flash-Speicher usw.). In mindestens einer Ausführungsform kann sich die Datenspeichervorrichtung 2624 über eine Speicherschnittstelle (z. B. SATA) oder über einen Peripheriebus, wie etwa PCI oder PCIe, verbinden. In mindestens einer Ausführungsform können die Berührungssensoren 2625 Touchscreen-Sensoren, Drucksensoren oder Fingerabdrucksensoren beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform kann der drahtlose Transceiver 2626 ein Wi-Fi-Transceiver, ein Bluetooth-Transceiver oder ein Mobilfunknetzwerk-Transceiver, wie etwa ein 3G-, 4G- oder Long-Term-Evolution-(„LTE“-)Transceiver, sein. In mindestens einer Ausführungsform ermöglicht die Firmware-Schnittstelle 2628 die Kommunikation mit der System-Firmware und kann in mindestens einer Ausführungsform eine vereinheitlichte erweiterbare Firmware-Schnittstelle (unified extensible firmware interface - „UEFI“) sein. In mindestens einer Ausführungsform kann die Netzwerksteuerung 2634 eine Netzwerkverbindung zu einem drahtgebundenen Netzwerk ermöglichen. In mindestens einer Ausführungsform ist eine Hochleistungsnetzsteuerung (nicht gezeigt) mit dem Schnittstellenbus 2610 gekoppelt. In mindestens einer Ausführungsform ist die Audiosteuerung 2646 eine Mehrkanal-High-Definition-Audiosteuerung. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das System 2600 eine optionale Legacy-E/A-Steuerung 2640 zum Koppeln von Legacy-Vorrichtungen (z. B. Personal System 2 („PS/2“)) an das Verarbeitungssystem 2600. In mindestens einer Ausführungsform kann der Plattformsteuerungs-Hub 2630 auch mit einer oder mehreren Universal-Serial-Bus-(„USB“-)Steuerungen 2642 verbunden sein, die mit Eingabevorrichtungen, wie etwa Kombinationen aus Tastatur und Maus 2643, einer Kamera 2644 oder anderen USB-Eingabevorrichtungen, verbunden sind.
In mindestens einer Ausführungsform kann eine Instanz der Speichersteuerung 2616 und des Plattformsteuerungs-Hubs 2630 in einen diskreten externen Grafikprozessor, wie etwa den externen Grafikprozessor 2612, integriert sein. In mindestens einer Ausführungsform können der Plattformsteuerungs-Hub 2630 und/oder die Speichersteuerung 2616 extern zu einem oder mehreren Prozessor(en) 2602 sein. In mindestens einer Ausführungsform kann das Verarbeitungssystem 2600 eine externe Speichersteuerung 2616 und einen Plattformsteuerungs-Hub 2630 beinhalten, der als Speichersteuerungs-Hub und Peripheriegerätesteuerungs-Hub innerhalb eines Systemchipsatzes konfiguriert sein kann, der mit den Prozessor(en) 2602 kommuniziert.
27 veranschaulicht ein Computersystem 2700 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform kann das Computersystem 2700 ein System mit verbundenen Vorrichtungen und Komponenten, ein SOC oder eine Kombination davon sein. In mindestens einer Ausführungsform ist das Computersystem 2700 mit einem Prozessor 2702 gebildet, der Ausführungseinheiten beinhalten kann, um eine Anweisung auszuführen. In mindestens einer Ausführungsform kann das Computersystem 2700 ohne Einschränkung eine Komponente beinhalten, wie etwa einen Prozessor 2702, um Ausführungseinheiten einzusetzen, die eine Logik beinhalten, um Algorithmen zum Verarbeiten von Daten durchzuführen. In mindestens einer Ausführungsform kann das Computersystem 2700 Prozessoren beinhalten, wie etwa PENTIUM®-Prozessorfamilie, Mikroprozessoren von XeonTM, Itanium®, XScaleTM und/oder StrongARMTM, Intel® Core™ oder Intel® Nervana™, die von Intel Corporation of Santa Clara, Kalifornien, erhältlich sind, obwohl auch andere Systeme (die PCs mit anderen Mikroprozessoren, Engineering-Workstations, Set-Top-Boxen und dergleichen beinhalten) verwendet werden können. In mindestens einer Ausführungsform kann das Computersystem 2700 eine Version des WINDOWS-Betriebssystems ausführen, das von der Microsoft Corporation in Redmond, Washington, erhältlich ist, obwohl auch andere Betriebssysteme (in mindestens einer Ausführungsform UNIX und Linux), eingebettete Software und/oder grafische Benutzeroberflächen verwendet werden können.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Computersystem 2700 in anderen Vorrichtungen verwendet werden, wie etwa Handheld-Vorrichtungen und eingebetteten Anwendungen. Einige der mindestens einen Ausführungsform für Handheld-Vorrichtungen sind Mobiltelefone, Internetprotokoll-Vorrichtungen, Digitalkameras, persönliche digitale Assistenten („PDAs“) und tragbare PCs. In mindestens einer Ausführungsform können eingebettete Anwendungen einen Mikrocontroller, einen digitalen Signalprozessor (DSP), ein SoC, Netzwerkcomputer („NetPCs“), Set-Top-Boxen, Netzwerk-Hubs, Switches eines Weitverkehrsnetzwerks („WAN“) oder ein beliebiges anderes System beinhalten, das eine oder mehrere Anweisungen durchführen kann.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Computersystem 2700 ohne Einschränkung einen Prozessor 2702 beinhalten, der ohne Einschränkung eine oder mehrere Ausführungseinheiten 2708 beinhalten kann, die konfiguriert sein können, um ein Compute-Unified-Device-Architecture-(„CUDA“-)Programm (CUDA® wird von NVIDIA Corporation, Santa Clara, Kalifornien entwickelt) auszuführen. In mindestens einer Ausführungsform ist ein CUDA-Programm mindestens ein Abschnitt einer Softwareanwendung, der in einer CUDA-Programmiersprache geschrieben ist. In mindestens einer Ausführungsform ist das Computersystem 2700 ein Desktop- oder Serversystem mit einem einzelnen Prozessor. In mindestens einer Ausführungsform kann das Computersystem 2700 ein Mehrprozessorsystem sein. In mindestens einer Ausführungsform kann der Prozessor 2702 ohne Einschränkung einen CISC-Mikroprozessor, einen RISC-Mikroprozessor, einen VLIW-Mikroprozessor, einen Prozessor, der eine Kombination von Anweisungssätzen implementiert, oder eine beliebige andere Prozessorvorrichtung, wie etwa ein digitaler Signalprozessor, in mindestens einer Ausführungsform beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform kann der Prozessor 2702 an einen Prozessorbus 2710 gekoppelt sein, der Datensignale zwischen dem Prozessor 2702 und anderen Komponenten im Computersystem 2700 übermitteln kann.
In mindestens einer Ausführungsform kann der Prozessor 2702 ohne Einschränkung einen internen Cachespeicher („Cache“) 2704 der Ebene 1 (Level 1 - „L1") beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform kann der Prozessor 2702 einen einzelnen internen Cache oder mehrere Ebenen von internem Cache aufweisen. In mindestens einer Ausführungsform kann sich der Cache-Speicher extern zu dem Prozessor 2702 befinden. In mindestens einer Ausführungsform kann der Prozessor 2702 auch eine Kombination von sowohl internen als auch externen Caches beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Registerbank 2706 verschiedene Arten von Daten in verschiedenen Registern speichern, einschließlich ohne Einschränkung Ganzzahlregistern, Gleitkommaregistern, Statusregistern und eines Anweisungszeigerregisters.
In mindestens einer Ausführungsform befindet sich die Ausführungseinheit 2708, die ohne Einschränkung eine Logik zum Durchführen von Ganzzahl- und Gleitkommaoperationen beinhaltet, ebenfalls im Prozessor 2702. Der Prozessor 2702 kann auch Festwertspeicher (read only memory - „ROM“) für Mikrocode („pcode“) beinhalten, der Mikrocode für bestimmte Makroanweisungen speichert. In mindestens einer Ausführungsform kann die Ausführungseinheit 2708 Logik zum Handhaben eines gepackten Anweisungssatzes 2709 beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform können Operationen, die von vielen Multimediaanwendungen verwendet werden, unter Verwendung von gepackten Daten in einem Allzweckprozessor 2702 durch Beinhalten des gepackten Anweisungssatzes 2709 in einen Anweisungssatz eines Allzweckprozessors 2702 durchgeführt werden, zusammen mit einer zugeordneten Schaltung, um Anweisungen auszuführen. In mindestens einer Ausführungsform können viele Multimediaanwendungen beschleunigt und effizienter durch das Verwenden der vollen Breite des Datenbusses eines Prozessors zum Durchführen von Operationen an gepackten Daten ausgeführt werden, wodurch die Notwendigkeit beseitigt werden kann, kleinere Dateneinheiten über den Datenbus des Prozessors zu übertragen, um eine oder mehrere Operationen an einem Datenelement nach dem anderen durchzuführen.
In mindestens einer Ausführungsform kann die Ausführungseinheit 2708 auch in Mikrocontrollern, eingebetteten Prozessoren, Grafikvorrichtungen, DSPs und anderen Arten von Logikschaltungen verwendet werden. In mindestens einer Ausführungsform kann das Computersystem 2700 ohne Einschränkung einen Speicher 2720 beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform kann der Speicher 2720 als eine DRAM-Vorrichtung, eine SRAM-Vorrichtung, Flash-Speichervorrichtung oder andere Speichervorrichtung implementiert sein. Der Speicher 2720 kann Anweisung(en) 2719 und/oder Daten 2721 speichern, die durch Datensignale dargestellt sind, die durch den Prozessor 2702 ausgeführt werden können.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein Systemlogikchip an den Prozessorbus 2710 und den Speicher 2720 gekoppelt sein. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Systemlogikchip ohne Einschränkung einen Speichersteuerungs-Hub („MCH“) 2716 beinhalten und kann der Prozessor 2702 mit dem MCH 2716 über den Prozessorbus 2710 kommunizieren. In mindestens einer Ausführungsform kann der MCH 2716 dem Speicher 2720 einen Speicherpfad 2718 mit hoher Bandbreite für die Anweisungs- und Datenspeicherung sowie für die Speicherung von Grafikbefehlen, Daten und Texturen bereitstellen. In mindestens einer Ausführungsform kann der MCH 2716 Datensignale zwischen dem Prozessor 2702, dem Speicher 2720 und anderen Komponenten im Computersystem 2700 leiten und Datensignale zwischen dem Prozessorbus 2710, dem Speicher 2720 und einer System-E/A 2722 überbrücken. In mindestens einer Ausführungsform kann der Systemlogikchip einen Grafikport zum Koppeln an eine Grafiksteuerung bereitstellen. In mindestens einer Ausführungsform kann der MCH 2716 über einen Speicherpfad 2718 mit hoher Bandbreite an den Speicher 2720 gekoppelt sein und kann die Grafik-/Videokarte 2712 über eine Zusammenschaltung eines beschleunigten Grafikports (accelerated graphics port-„AGP“) 2714 an den MCH 2716 gekoppelt sein.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Computersystem 2700 die System-E/A 2722 verwenden, die ein proprietärer Hub-Schnittstellenbus ist, um den MCH 2716 mit dem E/A-Steuerungs-Hub (I/O controller hub - „ICH“) 2730 zu koppeln. In mindestens einer Ausführungsform kann der ICH 2730 direkte Verbindungen zu einigen E/A-Vorrichtungen über einen lokalen E/A-Bus bereitstellen. In mindestens einer Ausführungsform kann der lokale E/A-Bus ohne Einschränkung einen Hochgeschwindigkeits-E/A-Bus zum Verbinden von Peripheriegeräten mit dem Speicher 2720, einem Chipsatz und dem Prozessor 2702 beinhalten. Beispiele können ohne Einschränkung eine Audiosteuerung 2729, einen Firmware-Hub („Flash-BIOS“) 2728, einen drahtlosen Transceiver 2726, einen Datenspeicher 2724, eine Legacy-E/A-Steuerung 2723, die eine Benutzereingabeschnittstelle 2725 und eine Tastaturschnittstelle enthält, einen seriellen Erweiterungsport 2777, wie etwa einen USB, und eine Netzwerksteuerung 2734 beinhalten. Der Datenspeicher 2724 kann ein Festplattenlaufwerk, ein Diskettenlaufwerk, eine CD-ROM-Vorrichtung, eine Flash-Speichervorrichtung oder eine andere Massenspeichervorrichtung umfassen.
In mindestens einer Ausführungsform veranschaulicht 27 ein System, das miteinander verbundene Hardware-Vorrichtungen oder „Chips“ beinhaltet. In mindestens einer Ausführungsform kann 27 ein beispielhaftes SoC veranschaulichen. In mindestens einer Ausführungsform können die in 27 veranschaulichten Vorrichtungen mit proprietären Zwischenverbindungen, standardisierten Zwischenverbindungen (z. B. PCIe) oder einer Kombination davon miteinander verbunden sein. In mindestens einer Ausführungsform sind eine oder mehrere Komponenten des Systems 2700 unter Verwendung von Compute-Express-Link-(„CXL“-)Verbindungen miteinander verbunden.
28 veranschaulicht ein System 2800 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform ist das System 2800 eine elektronische Vorrichtung, die einen Prozessor 2810 nutzt. In mindestens einer Ausführungsform kann das System 2800 in mindestens einer Ausführungsform und ohne Einschränkung ein Notebook, ein Tower-Server, ein Rack-Server, ein Blade-Server, ein Laptop, ein Desktop, ein Tablet, eine Mobilvorrichtung, ein Telefon, ein eingebetteter Computer oder eine beliebige andere geeignete elektronische Vorrichtung sein.
In mindestens einer Ausführungsform kann das System 2800 ohne Einschränkung einen Prozessor 2810 beinhalten, der mit einer beliebigen geeigneten Anzahl oder Art von Komponenten, Peripheriegeräten, Modulen oder Vorrichtungen kommunikativ gekoppelt ist. In mindestens einer Ausführungsform ist der Prozessor 2810 unter Verwendung eines Busses oder einer Schnittstelle gekoppelt, wie etwa eines I2C-Busses, eines Systemverwaltungsbusses (system management bus - „SMBus“), eines Busses mit geringer Pin-Anzahl (low pin count - „LPC“), einer seriellen Peripherieschnittstelle (serial peripheral interface - „SPI“), eines High-Definition-Audio-(„HDA“-)Busses, eines Serial-Advance-Technology-Attachment-(„SATA“-)Busses, eines USB (Versionen 1, 2 oder 3) oder eines Busses eines universellen asynchronen Empfänger/Senders (universal asynchronous receiver/transmitter - „UART“). In mindestens einer Ausführungsform veranschaulicht 28 ein System, das miteinander verbundene Hardware-Vorrichtungen oder „Chips“ beinhaltet. In mindestens einer Ausführungsform kann 28 ein beispielhaftes SoC veranschaulichen. In mindestens einer Ausführungsform können die in 28 veranschaulichten Vorrichtungen mit proprietären Zusammenschaltungen, standardisierten Zusammenschaltungen (z. B. PCIe) oder einer Kombination davon zusammengeschaltet sein. In mindestens einer Ausführungsform sind eine oder mehrere Komponenten der 28 unter Verwendung von CXL-Zwischenverbindungen miteinander verbunden.
In mindestens einer Ausführungsform kann 28 Folgendes beinhalten: eine Anzeige 2824, einen Touchscreen 2825, ein Touchpad 2830, eine Nahfeldkommunikationseinheit (near field communications unit - „NFC“) 2845, einen Sensor-Hub 2840, einen Wärmesensor 2846, einen Express-Chipsatz („EC“) 2835, ein Trusted-Platform-Modul („TPM“) 2838, BIOS-/Firmware-/Flash-Speicher („BIOS, FW Flash“) 2822, einen DSP 2860, ein Festkörperlaufwerk (solid state disk - „SSD“) oder ein Festplattenlaufwerk (hard disk drive - „HDD“) 2820, eine Einheit für ein drahtloses lokales Netzwerk (wireless local area network - „WLAN“) 2850, eine Bluetooth-Einheit 2852, eine Einheit für ein drahtloses Weitbereichsnetzwerk (wireless wide area network - „WWAN“) 2856, ein globales Positionsbestimmungssystem („GPS“) 2855, eine Kamera („USB-3.0-Kamera“) 2854, wie etwa eine USB-3.0-Kamera, oder eine Speichereinheit mit doppelter Datenrate bei niedriger Leistung (low power double data rate - „LPDDR“) („LPDDR3“) 2815, die in mindestens einer Ausführungsform im LPDDR3-Standard implementiert ist. Diese Komponenten können jeweils auf eine beliebige geeignete Weise implementiert sein.
In mindestens einer Ausführungsform können andere Komponenten über die vorstehend erörterten Komponenten kommunikativ mit dem Prozessor 2810 gekoppelt sein. In mindestens einer Ausführungsform können ein Beschleunigungsmesser 2841, ein Umgebungslichtsensor (ambient light sensor - „ALS“) 2842, ein Kompass 2843 und ein Gyroskop 2844 kommunikativ mit dem Sensor-Hub 2840 gekoppelt sein. In mindestens einer Ausführungsform können ein Wärmesensor 2839, ein Lüfter 2837, eine Tastatur 2846 und ein Touchpad 2830 kommunikativ mit dem EC 2835 gekoppelt sein. In mindestens einer Ausführungsform können ein Lautsprecher 2863, Kopfhörer 2864 und ein Mikrofon („mic“) 2865 kommunikativ mit einer Audioeinheit („Audiocodec und Klasse-D-Verst.“) 2864 gekoppelt sein, die wiederum kommunikativ mit dem DSP 2860 gekoppelt sein kann. In mindestens einer Ausführungsform kann die Audioeinheit 2864 ohne Einschränkung einen Audio-Codierer/-Decodierer („Codec“) und einen Klasse-D-Verstärker beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform kann eine SIM-Karte („SIM“) 2857 kommunikativ mit der WWAN-Einheit 2856 gekoppelt sein. In mindestens einer Ausführungsform können Komponenten wie etwa die WLAN-Einheit 2850 und die Bluetooth-Einheit 2852 sowie die WWAN-Einheit 2856 in einem Formfaktor der nächsten Generation (next generation form factor - „NGFF“) implementiert sein.
29 veranschaulicht eine beispielhafte integrierte Schaltung 2900 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform ist die beispielhafte integrierte Schaltung 2900 ein SoC, das unter Verwendung eines oder mehrerer IP-Kerne hergestellt werden kann. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die integrierte Schaltung 2900 einen oder mehrere Anwendungsprozessor(en) 2905 (z. B. CPUs), mindestens einen Grafikprozessor 2910 und sie kann zusätzlich einen Bildprozessor 2915 und/oder einen Videoprozessor 2920 beinhalten, von denen jeder beliebige ein modularer IP-Kern sein kann. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die integrierte Schaltung 2900 Peripherie- oder Buslogik, die eine USB-Steuerung 2925, eine UART-Steuerung 2930, eine SPI/SDIO-Steuerung 2935 und eine I2S/I2C-Steuerung 2940 beinhaltet. In mindestens einer Ausführungsform kann die integrierte Schaltung 2900 eine Anzeigevorrichtung 2945 beinhalten, die an eine oder mehrere von einer High-Definition-Multimedia-Interface-(„HDMI“-)Steuerung 2950 und einer Mobile-Industry-Processor-lnterface-(„MIPI“-)Anzeigeschnittstelle 2955 gekoppelt ist. In mindestens einer Ausführungsform kann die Speicherung durch ein Flash-Speicherteilsystem 2960 bereitgestellt sein, das Flash-Speicher und eine Flash-Speichersteuerung beinhaltet. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Speicherschnittstelle über eine Speichersteuerung 2965 für den Zugriff auf SDRAM- oder SRAM-Speichervorrichtungen bereitgestellt sein. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten einige integrierte Schaltungen zusätzlich eine eingebettete Sicherheits-Engine 2970.
30 veranschaulicht ein Rechensystem 3000 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das Rechensystem 3000 ein Verarbeitungsteilsystem 3001 mit einem oder mehreren Prozessoren 3002 und einem Systemspeicher 3004, der über einen Zwischenverbindungspfad kommuniziert, der einen Speicher-Hub 3005 beinhalten kann. In mindestens einer Ausführungsform kann der Speicher-Hub 3005 eine getrennte Komponente innerhalb einer Chipsatzkomponente sein oder kann in einen oder mehrere Prozessoren 3002 integriert sein. In mindestens einer Ausführungsform ist der Speicher-Hub 3005 über eine Kommunikationsverbindung 3006 mit einem E/A-Teilsystem 3011 gekoppelt. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das E/A-Teilsystem 3011 einen E/A-Hub 3007, der es dem Rechensystem 3000 ermöglichen kann, Eingaben von einer oder mehreren Eingabevorrichtung(en) 3008 zu empfangen. In mindestens einer Ausführungsform kann der E/A-Hub 3007 es einer Anzeigesteuerung, die in einem oder mehreren Prozessor(en) 3002 beinhaltet sein kann, ermöglichen, einer oder mehreren Anzeigevorrichtung(en) 3010A Ausgaben bereitzustellen. In mindestens einer Ausführungsform können eine oder mehrere mit dem E/A-Hub 3007 gekoppelte Anzeigevorrichtung(en) 3010A eine lokale, interne oder eingebettete Anzeigevorrichtung beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet das Verarbeitungsteilsystem 3001 einen oder mehrere Parallelprozessor(en) 3012, die über einen Bus oder eine andere Kommunikationsverknüpfung 3013 an den Speicher-Hub 3005 gekoppelt sind. In mindestens einer Ausführungsform kann die Kommunikationsverbindung 3013 eine von einer beliebigen Anzahl von auf Standards basierenden Kommunikationsverbindungstechnologien oder -protokollen sein, wie etwa, aber nicht beschränkt auf PCIe, oder kann eine herstellerspezifische Kommunikationsschnittstelle oder Kommunikationsstruktur sein. In mindestens einer Ausführungsform bilden ein oder mehrere Parallelprozessor(en) 3012 ein rechenfokussiertes Parallel- oder Vektorverarbeitungssystem, das eine große Anzahl von Verarbeitungskernen und/oder Verarbeitungs-Clustern beinhalten kann, wie etwa einen Prozessor mit vielen integrierten Kernen. In mindestens einer Ausführungsform bilden ein oder mehrere Parallelprozessor(en) 3012 ein Grafikverarbeitungsteilsystem, das Pixel an eine oder mehrere Anzeigevorrichtung(en) 3010A ausgeben kann, die über den E/A-Hub 3007 gekoppelt sind. In mindestens einer Ausführungsform können ein oder mehrere Parallelprozessor(en) 3012 auch eine Anzeigesteuerung und eine Anzeigeschnittstelle (nicht gezeigt) beinhalten, um eine direkte Verbindung zu einer oder mehreren Anzeigevorrichtung(en) 3010B zu ermöglichen.
In mindestens einer Ausführungsform kann eine Systemspeichereinheit 3014 mit dem E/A-Hub 3007 verbunden sein, um einen Speichermechanismus für das Rechensystem 3000 bereitzustellen. In mindestens einer Ausführungsform kann ein E/A-Switch 3016 verwendet werden, um einen Schnittstellenmechanismus bereitzustellen, um Verbindungen zwischen dem E/A-Hub 3007 und anderen Komponenten zu ermöglichen, wie etwa einem Netzwerkadapter 3018 und/oder einem drahtlosen Netzwerkadapter 3019, die in eine Plattform integriert sein können, und verschiedenen anderen Vorrichtungen, die über eine oder mehrere Erweiterungsvorrichtung(en) 3020 hinzugefügt werden können. In mindestens einer Ausführungsform kann der Netzwerkadapter 3018 ein Ethernet-Adapter oder ein anderer drahtgebundener Netzwerkadapter sein. In mindestens einer Ausführungsform kann der drahtlose Netzwerkadapter 3019 eine oder mehrere von einer Wi-Fi-, Bluetooth-, NFC- oder anderen Netzwerkvorrichtung beinhalten, die ein oder mehrere drahtlose Funkvorrichtungen beinhaltet.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Rechensystem 3000 andere Komponenten beinhalten, die nicht ausdrücklich gezeigt sind, die USB oder andere Portverbindungen, optische Speicherlaufwerke, Videoaufnahmevorrichtungen und/oder Variationen davon beinhalten und auch mit dem E/A-Hub 3007 verbunden sein können. In mindestens einer Ausführungsform können Kommunikationswege, die verschiedene Komponenten in 30 verbinden, unter Verwendung beliebiger geeigneter Protokolle implementiert sein, wie etwa auf PCI basierte Protokolle (z. B. PCIe) oder andere Bus- oder Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsschnittstellen und/oder -protokolle, wie etwa NVLink-Hochgeschwindigkeitszwischenverbindung oder Zwischenverbindungsprotokolle.
In mindestens einer Ausführungsform schließen ein oder mehrere Parallelprozessoren 3012 eine Schaltung ein, die für die Grafik- und Videoverarbeitung optimiert ist, was in mindestens einer Ausführungsform eine Videoausgabeschaltung beinhaltet, und eine Grafikverarbeitungseinheit („GPU“) bildet. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten ein oder mehrere Parallelprozessor(en) 3012 Schaltungen, die für eine Allzweckverarbeitung optimiert sind. In mindestens einer Ausführungsform können die Komponenten des Rechensystems 3000 in ein oder mehrere andere Systemelemente auf einer einzelnen integrierten Schaltung integriert sein. In mindestens einer Ausführungsform können ein oder mehrere Parallelprozessor(en) 3012, der Speicher-Hub 3005, der/die Prozessor(en) 3002 und der E/A-Hub 3007 in eine integrierte SoC-Schaltung integriert sein. In mindestens einer Ausführungsform können die Komponenten des Rechensystems 3000 in ein einzelnes Gehäuse integriert sein, um eine Konfiguration mit einem System in einem Gehäuse (system in package - „SIP“) zu bilden. In mindestens einer Ausführungsform kann mindestens ein Abschnitt der Komponenten des Rechensystems 3000 in ein Mehrchipmodul (multi-chip module - „MCM“) integriert sein, das mit anderen Mehrchipmodulen zu einem modularen Rechensystem zusammengeschaltet sein kann. In mindestens einer Ausführungsform werden das E/A-Teilsystem 3011 und die Anzeigevorrichtungen 3010B aus dem Rechensystem 3000 weggelassen.
VERARBEITUNGSSYSTEME
Die folgenden Figuren legen ohne Einschränkung beispielhafte Verarbeitungssysteme dar, die verwendet werden können, um mindestens eine Ausführungsform zu implementieren.
31 veranschaulicht eine beschleunigte Verarbeitungseinheit (accelerated processing unit - „APU“) 3100 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform wird die APU 3100 von der AMD Corporation, Santa Clara, Kalifornien, entwickelt. In mindestens einer Ausführungsform kann die APU 3100 konfiguriert sein, um ein Anwendungsprogramm, wie etwa ein CUDA-Programm, auszuführen. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die APU 3100 ohne Einschränkung einen Kernkomplex 3110, einen Grafikkomplex 3140, eine Struktur 3160, E/A-Schnittstellen 3170, Speichersteuerungen 3180, eine Anzeigesteuerung 3192 und eine Multimedia-Engine 3194. In mindestens einer Ausführungsform kann die APU 3100 ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl von Kernkomplexen 3110, eine beliebige Anzahl von Grafikkomplexen 3150, eine beliebige Anzahl von Anzeigesteuerungen 3192 und eine beliebige Anzahl von Multimedia-Engines 3194 in einer beliebigen Kombination beinhalten. Zu Erläuterungszwecken werden in dieser Schrift mehrere Instanzen von gleichen Objekten mit Bezugszeichen bezeichnet, die ein Objekt identifizieren, und in Klammern gesetzte Nummern identifizieren eine Instanz, wo dies erforderlich ist.
In mindestens einer Ausführungsform ist der Kernkomplex 3110 eine CPU, ist der Grafikkomplex 3140 eine GPU und ist die APU 3100 eine Verarbeitungseinheit, die ohne Einschränkung 3110 und 3140 auf einem einzelnen Chip integriert. In mindestens einer Ausführungsform können dem Kernkomplex 3110 einige Tasks zugewiesen werden und können dem Grafikkomplex 3140 andere Tasks zugewiesen werden. In mindestens einer Ausführungsform ist der Kernkomplex 3110 konfiguriert, um der APU 3100 zugeordnete Hauptsteuersoftware, wie etwa ein Betriebssystem, auszuführen. In mindestens einer Ausführungsform ist der Kernkomplex 3110 ein Masterprozessor der APU 3100, der Operationen anderer Prozessoren steuert und koordiniert. In mindestens einer Ausführungsform gibt der Kernkomplex 3110 Befehle aus, die einen Betrieb des Grafikkomplexes 3140 steuern. In mindestens einer Ausführungsform kann der Kernkomplex 3110 konfiguriert sein, um vom Host ausführbaren Code, der vom CUDA-Quellcode abgeleitet ist, auszuführen, und der Grafikkomplex 3140 kann konfiguriert sein, um von der Vorrichtung ausführbaren Code, der vom CUDA-Quellcode abgeleitet ist, auszuführen.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Kernkomplex 3110 ohne Einschränkung die Kerne 3120(1)-3120(4) und einen L3-Cache 3130. In mindestens einer Ausführungsform kann der Kernkomplex 3110 ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl von Kernen 3120 und eine beliebige Anzahl und Art von Caches in beliebiger Kombination beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform sind die Kerne 3120 konfiguriert, um Anweisungen einer konkreten Anweisungssatzarchitektur (instruction set architecture - „ISA“) auszuführen. In mindestens einer Ausführungsform ist jeder Kern 3120 ein CPU-Kern.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet jeder Kern 3120 ohne Einschränkung eine Abruf-/Decodiereinheit 3122, eine Ganzzahl-Ausführungs-Engine 3124, eine Gleitkomma-Ausführungs-Engine 3126 und einen L2-Cache 3128. In mindestens einer Ausführungsform ruft die Abruf-/Decodiereinheit 3122 Anweisungen ab, decodiert derartige Anweisungen, erzeugt Mikrooperationen und sendet separate Mikroanweisungen an die Ganzzahl-Ausführungs-Engine 3124 und die Gleitkomma-Ausführungs-Engine 3126 ab. In mindestens einer Ausführungsform kann die Abruf-/Decodiereinheit 3122 gleichzeitig eine Mikroanweisung an die Ganzzahl-Ausführungs-Engine 3124 und eine weitere Mikroanweisung an die Gleitkomma-Ausführungs-Engine 3126 absenden. In mindestens einer Ausführungsform führt die Ganzzahl-Ausführungs-Engine 3124 ohne Einschränkung Ganzzahl- und Speicheroperationen aus. In mindestens einer Ausführungsform führt die Gleitkomma-Engine 3126 ohne Einschränkung Gleitkomma- und Vektoroperationen aus. In mindestens einer Ausführungsform sendet die Abruf-/Decodiereinheit 3122 Mikroanweisungen an eine einzelne Ausführungs-Engine aus, die sowohl die Ganzzahl-Ausführungs-Engine 3124 als auch die Gleitkomma-Ausführungs-Engine 3126 ersetzt.
In mindestens einer Ausführungsform kann jeder Kern 3120(i), wobei i eine ganze Zahl ist, die eine konkrete Instanz des Kerns 3120 darstellt, auf den im Kern 3120(i) beinhalteten L2-Cache 3128(i) zugreifen. In mindestens einer Ausführungsform ist jeder im Kernkomplex 3110(j), wobei j eine ganze Zahl ist, die eine konkrete Instanz des Kernkomplexes 3110 darstellt, beinhaltete Kern 3120 mit anderen Kernen 3120, die im Kernkomplex 3110(j) beinhaltet sind, über den L3-Cache 3130(j), der im Kernkomplex 3110(j) beinhaltet ist, verbunden. In mindestens einer Ausführungsform können die im Kernkomplex 3110(j), wobei j eine ganze Zahl ist, die eine konkrete Instanz des Kernkomplexes 3110 darstellt, beinhalteten Kerne 3120 auf den gesamten L3-Cache 3130(j), der im Kernkomplex 3110(j) beinhaltet ist, zugreifen. In mindestens einer Ausführungsform kann der L3-Cache 3130 ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl von Slices beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform kann der Grafikkomplex 3140 konfiguriert sein, um Rechenoperationen auf hochparallele Weise durchzuführen. In mindestens einer Ausführungsform ist der Grafikkomplex 3140 konfiguriert, um Grafikpipelineoperationen auszuführen, wie etwa Zeichenbefehle, Pixeloperationen, geometrische Berechnungen und andere Operationen, die dem Rendern eines Bildes auf einer Anzeige zugeordnet sind. In mindestens einer Ausführungsform ist der Grafikkomplex 3140 konfiguriert, um Operationen auszuführen, die sich nicht auf Grafiken beziehen. In mindestens einer Ausführungsform ist der Grafikkomplex 3140 konfiguriert, um sowohl Operationen, die sich auf Grafiken beziehen, als auch Operationen, die sich nicht auf Grafiken beziehen, auszuführen.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Grafikkomplex 3140 ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl von Recheneinheiten 3150 und einen L2-Cache 3142. In mindestens einer Ausführungsform nutzen die Recheneinheiten 3150 den L2-Cache 3142 gemeinsam. In mindestens einer Ausführungsform ist der L2-Cache 3142 partitioniert. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Grafikkomplex 3140 ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl von Recheneinheiten 3150 und eine beliebige Anzahl (einschließlich null) und Art von Caches. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Grafikkomplex 3140 ohne Einschränkung eine beliebige Menge an dedizierter Grafikhardware.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet jede Recheneinheit 3150 ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl von SIMD-Einheiten 3152 und einen gemeinsam genutzten Speicher 3154. In mindestens einer Ausführungsform implementiert jede SIMD-Einheit 3152 eine SIMD-Architektur und ist konfiguriert, um Operationen parallel durchzuführen. In mindestens einer Ausführungsform kann jede Recheneinheit 3150 eine beliebige Anzahl von Thread-Blöcken ausführen, aber jeder Thread-Block wird auf einer einzelnen Recheneinheit 3150 ausgeführt. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet ein Thread-Block ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl von Ausführungs-Threads. In mindestens einer Ausführungsform ist eine Arbeitsgruppe ein Thread-Block. In mindestens einer Ausführungsform führt jede SIMD-Einheit 3152 einen anderen Warp aus. In mindestens einer Ausführungsform ist ein Warp eine Gruppe von Threads (z. B. 16 Threads), wobei jeder Thread in einem Warp zu einem einzelnen Thread-Block gehört und konfiguriert ist, um einen anderen Datensatz basierend auf einem einzelnen Satz von Anweisungen zu verarbeiten. In mindestens einer Ausführungsform kann Prädikation verwendet werden, um einen oder mehrere Threads in einem Warp zu deaktivieren. In mindestens einer Ausführungsform ist ein Pfad ein Thread. In mindestens einer Ausführungsform ist ein Arbeitselement ein Thread. In mindestens einer Ausführungsform ist eine Wellenfront ein Warp. In mindestens einer Ausführungsform können sich verschiedene Wellenfronten in einem Thread-Block miteinander synchronisieren und über den gemeinsam genutzten Speicher 3154 kommunizieren.
In mindestens einer Ausführungsform ist die Struktur 3160 eine Systemzusammenschaltung, die Daten- und Steuerübertragungen über den Kernkomplex 3110, den Grafikkomplex 3140, die E/A-Schnittstellen 3170, die Speichersteuerungen 3180, die Anzeigesteuerung 3192 und die Multimedia-Engine 3194 ermöglicht. In mindestens einer Ausführungsform kann die APU 3100 ohne Einschränkung eine beliebige Menge und Art von Systemzusammenschaltung zusätzlich zu oder anstelle der Struktur 3160 beinhalten, die Daten- und Steuerübertragungen über eine beliebige Anzahl und Art von direkt oder indirekt verbundenen Komponenten ermöglicht, die sich innerhalb oder außerhalb der APU 3100 befinden können. In mindestens einer Ausführungsform repräsentieren die E/A-Schnittstellen 3170 eine beliebige Anzahl und Art von E/A-Schnittstellen (z. B. PCI, PCI-Extended („PCI-X“), PCIe, Gigabit-Ethernet („GBE“), USB usw.). In mindestens einer Ausführungsform sind verschiedene Arten von Peripheriegeräten mit E/A-Schnittstellen 3170 gekoppelt. In mindestens einer Ausführungsform können Peripheriegeräte, die mit den E/A-Schnittstellen 3170 gekoppelt sind, ohne Einschränkung Tastaturen, Mäuse, Drucker, Scanner, Joysticks oder andere Arten von Spielesteuerungen, Medienaufzeichnungsvorrichtungen, externe Speichervorrichtungen, Netzwerkkarten usw. beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform zeigt die Anzeigesteuerung AMD92 Bilder auf einer oder mehreren Anzeigevorrichtung(en) an, wie etwa einer Flüssigkristallanzeige (liquid crystal display - „LCD“). In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die Multimedia-Engine 240 ohne Einschränkung eine beliebige Menge und Art von Schaltungen, die sich auf Multimedia beziehen, wie etwa einen Video-Decodierer, einen Video-Codierer, einen Bildsignalprozessor usw. In mindestens einer Ausführungsform ermöglichen die Speichersteuerungen 3180 Datenübertragungen zwischen der APU 3100 und einem vereinheitlichten Systemspeicher 3190. In mindestens einer Ausführungsform nutzen der Kernkomplex 3110 und der Grafikkomplex 3140 den vereinheitlichten Systemspeicher 3190 gemeinsam.
In mindestens einer Ausführungsform implementiert die APU 3100 ein Speicherteilsystem, das ohne Einschränkung eine beliebige Menge und Art von Speichersteuerungen 3180 und Speichervorrichtungen (z. B. den gemeinsam genutzten Speicher 3154) beinhaltet, die für eine Komponente dediziert sein können oder von mehreren Komponenten gemeinsam genutzt werden können. In mindestens einer Ausführungsform implementiert die APU 3100 ein Cache-Teilsystem, das ohne Einschränkung einen oder mehrere Cache-Speicher (z. B. L2-Caches 2728, L3-Cache 3130 und L2-Cache 3142) beinhaltet, die jeweils für eine beliebige Anzahl von Komponenten (z. B. Kerne 3120, den Kernkomplex 3110, SIMD-Einheiten 3152, Recheneinheiten 3150 und den Grafikkomplex 3140) reserviert sein können oder von diesen gemeinsam genutzt werden können.
32 veranschaulicht eine CPU 3200 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform wird die CPU 3200 von der AMD Corporation, Santa Clara, Kalifornien, entwickelt. In mindestens einer Ausführungsform kann die CPU 3200 konfiguriert sein, um ein Anwendungsprogramm auszuführen. In mindestens einer Ausführungsform ist die CPU 3200 konfiguriert, um eine Hauptsteuersoftware, wie etwa ein Betriebssystem, auszuführen. In mindestens einer Ausführungsform gibt die CPU 3200 Befehle aus, die einen Betrieb einer externen GPU (nicht gezeigt) steuern. In mindestens einer Ausführungsform kann die CPU 3200 konfiguriert sein, um vom Host ausführbaren Code, der vom CUDA-Quellcode abgeleitet ist, auszuführen, und kann ein externe GPU konfiguriert sein, um von der Vorrichtung ausführbaren Code, der vom CUDA-Quellcode abgeleitet ist, auszuführen. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die CPU 3200 ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl von Kernkomplexen 3210, eine Struktur 3260, E/A-Schnittstellen 3270 und Speichersteuerungen 3280.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Kernkomplex 3210 ohne Einschränkung die Kerne 3220(1)-3220(4) und einen L3-Cache 3230. In mindestens einer Ausführungsform kann der Kernkomplex 3210 ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl von Kernen 3220 und eine beliebige Anzahl und Art von Caches in beliebiger Kombination beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform sind die Kerne 3220 konfiguriert, um Anweisungen einer konkreten ISA auszuführen. In mindestens einer Ausführungsform ist jeder Kern 3220 ein CPU-Kern.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet jeder Kern 3220 ohne Einschränkung eine Abruf-/Decodiereinheit 3222, eine Ganzzahl-Ausführungs-Engine 3224, eine Gleitkomma-Ausführungs-Engine 3226 und einen L2-Cache 3228. In mindestens einer Ausführungsform ruft die Abruf-/Decodiereinheit 3222 Anweisungen ab, decodiert derartige Anweisungen, erzeugt Mikrooperationen und sendet separate Mikroanweisungen an die Ganzzahl-Ausführungs-Engine 3224 und die Gleitkomma-Ausführungs-Engine 3226 ab. In mindestens einer Ausführungsform kann die Abruf-/Decodiereinheit 3222 gleichzeitig eine Mikroanweisung an die Ganzzahl-Ausführungs-Engine 3224 und eine weitere Mikroanweisung die Gleitkomma-Ausführungs-Engine 3226 absenden. In mindestens einer Ausführungsform führt die Ganzzahl-Ausführungs-Engine 3224 ohne Einschränkung Ganzzahl- und Speicheroperationen aus. In mindestens einer Ausführungsform führt die Gleitkomma-Engine 3226 ohne Einschränkung Gleitkomma- und Vektoroperationen aus. In mindestens einer Ausführungsform sendet die Abruf-/Decodiereinheit 3222 Mikroanweisungen an eine einzelne Ausführungs-Engine aus, die sowohl die Ganzzahl-Ausführungs-Engine 3224 als auch die Gleitkomma-Ausführungs-Engine 3226 ersetzt.
In mindestens einer Ausführungsform kann jeder Kern 3220(i), wobei i eine ganze Zahl ist, die eine konkrete Instanz des Kerns 3220 darstellt, auf den im Kern 3220(i) beinhalteten L2-Cache 3228(i) zugreifen. In mindestens einer Ausführungsform ist jeder im Kernkomplex 3210(j) beinhaltete Kern 3220, wobei j eine ganze Zahl ist, die eine konkrete Instanz des Kernkomplexes 3210 darstellt, mit anderen Kernen 3220 im Kernkomplex 3210(j) über den L3-Cache 3230(j), der im Kernkomplex 3210(j) beinhaltet ist, verbunden. In mindestens einer Ausführungsform können die im Kernkomplex 3210(j) beinhalteten Kerne 3220, wobei j eine ganze Zahl ist, die eine konkrete Instanz des Kernkomplexes 3210 darstellt, auf den gesamten L3-Cache 3230(j), der im Kernkomplex 3210(j) beinhaltet ist, zugreifen. In mindestens einer Ausführungsform kann der L3-Cache 3230 ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl von Slices beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform ist die Struktur 3260 eine Systemzusammenschaltung, die Daten- und Steuerungsübertragungen über die Kernkomplexe 3210(1)-3210(N) (wobei N eine ganze Zahl größer als null ist), E/A-Schnittstellen 3270 und Speichersteuerungen 3280 ermöglicht. In mindestens einer Ausführungsform kann die CPU 3200 ohne Einschränkung eine beliebige Menge und Art von Systemzusammenschaltungen zusätzlich zu oder anstelle der Struktur 3260 beinhalten, die Daten- und Steuerübertragungen über eine beliebige Anzahl und Art von direkt oder indirekt verbundenen Komponenten ermöglicht, die sich innerhalb oder außerhalb der CPU 3200 befinden können. In mindestens einer Ausführungsform repräsentieren die E/A-Schnittstellen 3270 eine beliebige Anzahl und Art von E/A-Schnittstellen (z. B. PCI, PCI-X, PCIe, GBE, USB usw.). In mindestens einer Ausführungsform sind verschiedene Arten von Peripheriegeräten mit E/A-Schnittstellen 3270 gekoppelt. In mindestens einer Ausführungsform können Peripheriegeräte, die mit den E/A-Schnittstellen 3270 gekoppelt sind, ohne Einschränkung Anzeigen, Tastaturen, Mäuse, Drucker, Scanner, Joysticks oder andere Arten von Spielesteuerungen, Medienaufzeichnungsvorrichtungen, externe Speichervorrichtungen, Netzwerkkarten usw. beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform ermöglichen die Speichersteuerungen 3280 Datenübertragungen zwischen der CPU 3200 und einem Systemspeicher 3290. In mindestens einer Ausführungsform nutzen der Kernkomplex 3210 und der Grafikkomplex 3240 den Systemspeicher 3290 gemeinsam. In mindestens einer Ausführungsform implementiert die CPU 3200 ein Speicherteilsystem, das ohne Einschränkung eine beliebige Menge und Art von Speichersteuerungen 3280 und Speichervorrichtungen beinhaltet, die für eine Komponente dediziert sein können oder von mehreren Komponenten gemeinsam genutzt werden können. In mindestens einer Ausführungsform implementiert die CPU 3200 ein Cache-Teilsystem, das ohne Einschränkung einen oder mehrere Cache-Speicher (z. B. L2-Caches 3228 und L3-Cachex 3230) beinhaltet, die jeweils für eine beliebige Anzahl von Komponenten reserviert sein können oder von diesen gemeinsam genutzt werden können (z. B. Kerne 3220 und Kernkomplexe 3210).
33 veranschaulicht ein beispielhaftes Beschleunigerintegrations-Slice 3390 gemäß mindestens einer Ausführungsform. Im vorliegenden Zusammenhang umfasst ein „Slice“ einen spezifizierten Abschnitt von Verarbeitungsressourcen einer Beschleunigerintegrationsschaltung. In mindestens einer Ausführungsform stellt eine Beschleunigerintegrationsschaltung Cache-Verwaltungs-, Speicherzugriffs-, Kontextverwaltungs- und Unterbrechungsverwaltungsdienste im Namen einer Vielzahl von Grafikverarbeitungs-Engines, die in einem Grafikbeschleunigungsmodul beinhaltet ist, bereit. Die Grafikverarbeitungs-Engines können jeweils eine separate GPU umfassen. Alternativ können die Grafikverarbeitungs-Engines verschiedene Arten von Grafikverarbeitungs-Engines innerhalb einer GPU umfassen, wie etwa Grafikausführungseinheiten, Medienverarbeitungs-Engines (z. B. Video-Codierer/- Decodierer), Abtaster und Blit-Engines. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Grafikbeschleunigungsmodul eine GPU mit mehreren Grafikverarbeitungs-Engines sein. In mindestens einer Ausführungsform können Grafikverarbeitungs-Engines einzelne GPUs sein, die auf einem gemeinsamen Gehäuse, einer Linecard oder einem Chip integriert sind.
Ein effektiver Adressbereich 3382 der Anwendung innerhalb eines Systemspeichers 3314 speichert Prozesselemente 3383. In einer Ausführungsform werden Prozesselemente 3383 als Reaktion auf GPU-Aufrufe 3381 von Anwendungen 3380, die auf dem Prozessor 3307 ausgeführt werden, gespeichert. Ein Prozesselement 3383 enthält den Prozessstatus für die entsprechende Anwendung 3380. Ein im Prozesselement 3383 enthaltener Arbeitsdeskriptor (work descriptor - „WD“) 3384 kann eine einzelne, von einer Anwendung angeforderte Aufgabe sein oder einen Zeiger auf eine Warteschlange von Aufgaben enthalten. In mindestens einer Ausführungsform ist der WD 3384 ein Zeiger auf eine Aufgabenanforderungswarteschlange im effektiven Adressbereich 3382 der Anwendung.
Das Grafikbeschleunigungsmodul 3346 und/oder einzelne Grafikverarbeitungs-Engines können von allen oder einer Teilmenge von Prozessen in einem System gemeinsam genutzt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Infrastruktur zum Einrichten des Prozessstatus und zum Senden des WD 3384 an das Grafikbeschleunigungsmodul 3346 zum Starten einer Aufgabe in einer virtualisierten Umgebung beinhaltet sein.
In mindestens einer Ausführungsform ist ein Programmiermodell mit dediziertem Prozess implementierungsspezifisch. In diesem Modell besitzt ein einzelner Prozess das Grafikbeschleunigungsmodul 3346 oder eine einzelne Grafikverarbeitungs-Engine. Da das Grafikbeschleunigungsmodul 3346 einem einzelnen Prozess gehört, initialisiert ein Hypervisor die Beschleunigerintegrationsschaltung für eine besitzende Partition und ein Betriebssystem initialisiert die Beschleunigerintegrationsschaltung für einen besitzenden Prozess, wenn das Grafikbeschleunigungsmodul 3346 zugewiesen ist.
Im Betrieb ruft eine WD-Abrufeinheit 3391 in einem Beschleunigerintegrations-Slice 3390 den nächsten WD 3384 ab, der eine Angabe der Arbeit beinhaltet, die durch eine oder mehrere Grafikverarbeitungs-Engines des Grafikbeschleunigungsmoduls 3346 zu erledigen ist. Daten von dem WD 3384 können in den Registern 3345 gespeichert und durch eine Speicherverwaltungseinheit (memory management unit - „MMU“) 3339, eine Unterbrechungsverwaltungsschaltung 3347 und/oder eine Kontextverwaltungsschaltung 3348, wie veranschaulicht, verwendet werden. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die MMU 3339 eine Segment-/Seitenlauf-Schaltung zum Zugreifen auf Segment-/Seitentabellen 3386 innerhalb des virtuellen Adressbereichs 3385 des OS. Die Unterbrechungsverwaltungsschaltung 3347 kann Unterbrechungsereignisse („INT“) 3392 verarbeiten, die von dem Grafikbeschleunigungsmodul 3346 empfangen wurden. Beim Durchführen von Grafikoperationen wird eine effektive Adresse 3393, die durch eine Grafikverarbeitungs-Engine erzeugt wird, durch die MMU 3339 in eine reale Adresse übersetzt.

In einer Ausführungsform wird ein gleicher Satz von Registern 3345 für jede Grafikverarbeitungs-Engine und/oder jedes Grafikbeschleunigungsmodul 3346 dupliziert und kann durch einen Hypervisor oder ein Betriebssystem initialisiert werden. Jedes dieser duplizierten Register kann in dem Beschleunigerintegrations-Slice 3390 beinhaltet sein. Beispielhafte Register, die durch einen Hypervisor initialisiert werden können, sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 - Vom Hypervisor initialisierte Register

1	Slice-Steuerregister
2	Bereichszeiger für geplante Prozesse für reale Adressen (RA)
3	Autoritätsmasken-Überschreibungsregister
4	Unterbrechungsvektor-Tabelleneintragsversatz
5	Unterbrechungsvektor-Tabelleneintragsbegrenzung
6	Zustandsregister
7	ID einer logischen Partition
8	Hypervisor-Beschleunigernutzungsaufzeichnungszeiger für reale Adressen (RA)
9	Speicherdeskriptorregister

Beispielhafte Register, die durch ein Betriebssystem initialisiert werden können, sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 - durch Betriebssystem initialisierte Register

1	Prozess- und Thread-Identifikation
2	Kontextsicherungs-ZWiederherstellungszeiger für effektive Adressen (EA)
3	Beschleunigernutzungsaufzeichnungszeiger für virtuelle Adressen (VA)
4	Speichersegmenttabellenzeiger für virtuelle Adressen (VA)
5	Autoritätsmaske
6	Arbeitsdeskriptor

In einer Ausführungsform ist jeder WD 3384 spezifisch für ein konkretes Grafikbeschleunigungsmodul 3346 und/oder eine konkrete Grafikverarbeitungs-Engine. Er enthält alle Informationen, die von einer Grafikverarbeitungs-Engine zum Arbeiten benötigt werden oder kann ein Zeiger auf einen Speicherort sein, an dem eine Anwendung eine Befehlswarteschlange mit zu erledigender Arbeit eingerichtet hat.
Die 34A-34B veranschaulichen beispielhafte Grafikprozessoren gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform kann ein beliebiger der beispielhaften Grafikprozessoren unter Verwendung eines oder mehrerer IP-Kerne hergestellt sein. Zusätzlich zu dem, was veranschaulicht ist, können andere Logik und Schaltungen in mindestens einer Ausführungsform enthalten sein, einschließlich zusätzlicher Grafikprozessoren/-kerne, Peripherieschnittstellensteuerungen oder Universalprozessorkerne. In mindestens einer Ausführungsform dienen die beispielhaften Grafikprozessoren zur Verwendung in einem SoC.
34A veranschaulicht einen beispielhaften Grafikprozessor 3410 einer integrierten Schaltung eines SoC, die unter Verwendung eines oder mehrerer IP-Kerne gemäß mindestens einer Ausführungsform hergestellt sein kann. 34B veranschaulicht einen zusätzlichen beispielhaften Grafikprozessor 3440 einer integrierten Schaltung eines SoC, die unter Verwendung eines oder mehrerer IP-Kerne gemäß mindestens einer Ausführungsform hergestellt sein kann. In mindestens einer Ausführungsform ist der Grafikprozessor 3410 aus 34A ein Grafikprozessorkern mit niedriger Leistung. In mindestens einer Ausführungsform ist der Grafikprozessor 3440 aus 34B ein Grafikprozessorkern mit höherer Leistung. In mindestens einer Ausführungsform kann jeder der Grafikprozessoren 3410, 3440 eine Variante des Grafikprozessors 510 aus 5 sein.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Grafikprozessor 3410 einen Vertex-Prozessor 3405 und einen oder mehrere Fragmentprozessoren 3415A-3415N (z. B. 3415A, 3415B, 3415C, 3415D bis 3415N-1 und 3415N). In mindestens einer Ausführungsform kann der Grafikprozessor 3410 verschiedene Shader-Programme über separate Logik ausführen, sodass der Vertex-Prozessor 3405 optimiert ist, um Operationen für Vertex-Shader-Programme auszuführen, während ein oder mehrere Fragmentprozessor(en) 3415A-3415N Shading-Operationen für Fragmente (z. B. Pixel) für Fragment- oder Pixel-Shader-Programme ausführen. In mindestens einer Ausführungsform führt der Vertex-Prozessor 3405 eine Vertex-Verarbeitungsstufe einer 3D-Grafikpipeline durch und erzeugt Primitiv- und Vertexdaten. In mindestens einer Ausführungsform verwenden ein oder mehrere Fragmentprozessor(en) 3415A-3415N Primitiv- und Vertex-Daten, die durch den Vertex-Prozessor 3405 erzeugt werden, um einen Bildspeicher zu erzeugen, der auf einer Anzeigevorrichtung angezeigt wird. In mindestens einer Ausführungsform sind ein oder mehrere Fragmentprozessor(en) 3415A-3415N optimiert, um Fragment-Shader-Programme auszuführen, wie in einer OpenGL-API bereitgestellt, die verwendet werden können, um ähnliche Operationen wie ein Pixel-Shader-Programm durchzuführen, wie es in einer Direct 3D-API bereitgestellt ist.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Grafikprozessor 3410 zusätzlich eine oder mehrere MMU(s) 3420A-3420B, Cache(s) 3425A-3425B und Schaltungszusammenschaltung(en) 3430A-3430B. In mindestens einer Ausführungsform stellen eine oder mehrere MMU 3420A-3420B eine virtuell-physische Adresszuordnung für den Grafikprozessor 3410 bereit, was für den Vertex-Prozessor 3405 und/oder Fragmentprozessor(en) 3415A-3415N beinhaltet, die sich auf Vertex- oder im Speicher gespeicherte Bild-/Texturdaten zusätzlich zu in einem oder mehreren Cache 3425A-3425B gespeicherten Vertex- oder Bild-/Texturdaten beziehen. In mindestens einer Ausführungsform können eine oder mehrere MMU(s) 3420A-3420B mit anderen MMUs innerhalb des Systems synchronisiert werden, was beinhaltet, dass eine oder mehrere MMUs einem oder mehreren Anwendungsprozessoren 505, Bildprozessoren 515 und/oder Videoprozessoren 520 aus 5 zugeordnet sind, sodass jeder Prozessor 505-520 an einem gemeinsam genutzten oder vereinheitlichten virtuellen Speichersystem teilnehmen kann. In mindestens einer Ausführungsform ermöglichen eine oder mehrere Schaltungszwischenverbindungen 3430A-3430B dem Grafikprozessor 3410, mit anderen IP-Kernen innerhalb eines SoC Schnittstellen zu bilden, entweder über einen internen Bus eines SoC oder über eine direkte Verbindung.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Grafikprozessor 3440 eine oder mehrere MMU 3420A-3420B, Cache 3425A-3425B und Schaltungszwischenverbindungen 3430A-3430B des Grafikprozessors 3410 aus 34A. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Grafikprozessor 3440 einen oder mehrere Shader-Kerne 3455A-3455N (z. B. 3455A, 3455B, 3455C, 3455D, 3455E, 3455F bis 3455N-1 und 3455N), was eine vereinheitlichte Shader-Kernarchitektur bereitstellt, in der ein(e) einzelne(r) Kern oder Art oder Kern alle Arten von programmierbarem Shader-Code ausführen kann, was Shader-Programmcode beinhaltet, um Vertex-Shader, Fragment-Shader und/oder Compute-Shader zu implementieren. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Anzahl der Shader-Kerne variieren. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Grafikprozessor 3440 einen Interkern-Taskmanager 3445, der als Thread-Dispatcher fungiert, um Ausführungs-Threads an einen oder mehrere Shader-Kerne 3455A-3455N abzusenden, und eine Kachelungseinheit 3458, um Kachelungsoperationen für kachelbasiertes Rendering zu beschleunigen, bei dem Rendering-Operationen für eine Szene im Bildraum unterteilt werden, um in mindestens einer Ausführungsform lokale räumliche Kohärenz innerhalb einer Szene auszunutzen oder um die Nutzung interner Caches zu optimieren.
35A veranschaulicht einen Grafikkern 3500 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform kann der Grafikkern 3500 in dem Grafikprozessor 2410 aus 24 beinhaltet sein. In mindestens einer Ausführungsform kann der Grafikkern 3500 ein vereinheitlichter Shader-Kern 3455A-3455N wie in 34B sein. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Grafikkern 3500 einen gemeinsam genutzten Anweisungscache 3502, eine Textureinheit 3518 und einen Cache/gemeinsam genutzten Speicher 3520, die Ausführungsressourcen innerhalb des Grafikkerns 3500 gemein sind. In mindestens einer Ausführungsform kann der Grafikkern 3500 mehrere Slices 3501A-3501 N oder eine Partition für jeden Kern beinhalten, und ein Grafikprozessor kann mehrere Instanzen des Grafikkerns 3500 beinhalten. Die Slices 3501A-3501 N können eine Unterstützungslogik beinhalten, die einen lokalen Anweisungscache 3504A-3504N, einen Thread-Scheduler 3506A-3506N, einen Thread-Dispatcher 3508A-3508N und einen Satz von Registern 3510A-3510N beinhaltet. In mindestens einer Ausführungsform können die Slices 3501A-3501 N einen Satz von zusätzlichen Funktionseinheiten (additional function units - „AFUs“) 3512A-3512N, Gleitkommaeinheiten (floating-point units - „FPUs“) 3514A-3514N, ganzzahligen arithmetisch-logischen Einheiten („ALUs“) 3516-3516N, Adressberechnungseinheiten (address computational units - „ACUs“) 3513A-3513N, Gleitkommaeinheiten mit doppelter Genauigkeit (double-precision floating-point units - „DPFPUs“) 3515A-3515N und Matrixverarbeitungseinheiten (matrix processing units - „MPUs“) 3517A-3517N beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform können die FPUs 3514A-3514N Gleitkommaoperationen mit einfacher Genauigkeit (32 Bit) und mit halber Genauigkeit (16 Bit) durchführen, während die DPFPUs 3515A-3515N Gleitkommaoperationen mit doppelter Genauigkeit (64 Bit) durchführen. In mindestens einer Ausführungsform können die ALUs 3516A-3516N ganzzahlige Operationen mit variabler Genauigkeit mit 8-Bit-, 16-Bit- und 32-Bit-Genauigkeit durchführen und für Operationen mit gemischter Genauigkeit konfiguriert sein. In mindestens einer Ausführungsform können die MPUs 3517A-3517N auch für Matrixoperationen mit gemischter Genauigkeit konfiguriert sein, einschließlich Gleitkomma- und ganzzahligen 8-Bit-Operationen mit halber Genauigkeit. In mindestens einer Ausführungsform können die MPUs 3517A-3517N eine Reihe von Matrixoperationen durchführen, um CUDA-Programme zu beschleunigen, was die Ermöglichung von Unterstützung für beschleunigte allgemeine Matrix-zu-Matrix-Multiplikation (general matrix to matrix multiplication -„GEMM“) beinhaltet. In mindestens einer Ausführungsform können die AFUs 3512A-3512N zusätzliche logische Operationen ausführen, die nicht durch Gleitkomma- oder Ganzzahleinheiten unterstützt werden, einschließlich trigonometrischer Operationen (z. B. Sinus, Cosinus usw.).
35B veranschaulicht eine Allzweck-Grafikverarbeitungseinheit (generalpurpose graphics processing unit - „GPGPU“) 3530 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform ist die GPGPU 3530 hochparallel und für den Einsatz auf einem Multi-Chip-Modul geeignet. In mindestens einer Ausführungsform kann die GPGPU 3530 konfiguriert sein, um die Durchführung hochparalleler Rechenoperationen durch ein Array von GPUs zu ermöglichen. In mindestens einer Ausführungsform kann die GPGPU 3530 direkt mit anderen Instanzen der GPGPU 3530 verbunden sein, um einen Mehr-GPU-Cluster zu schaffen, um die Ausführungszeit für CUDA-Programme zu verbessern. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die GPGPU 3530 eine Host-Schnittstelle 3532, um eine Verbindung mit einem Host-Prozessor zu ermöglichen. In mindestens einer Ausführungsform ist die Host-Schnittstelle 3532 eine PCIe-Schnittstelle. In mindestens einer Ausführungsform kann die Host-Schnittstelle 3532 eine herstellerspezifische Kommunikationsschnittstelle oder Kommunikationsstruktur sein. In mindestens einer Ausführungsform empfängt die GPGPU 3530 Befehle von einem Host-Prozessor und verwendet einen globalen Scheduler 3534, um Ausführungs-Threads, die diesen Befehlen zugeordnet sind, an einen Satz von Rechenclustern 3536A-3536H zu verteilen. In mindestens einer Ausführungsform nutzen die Rechencluster 3536A-3536H einen Cache-Speicher 3538 gemeinsam. In mindestens einer Ausführungsform kann der Cache-Speicher 3538 als ein Cache höherer Ebene für Cache-Speicher innerhalb der Rechencluster 3536A-3536H dienen.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die GPGPU 3530 Speicher 3544A-3544B, der über einen Satz von Speichersteuerungen 3542A-3542B mit den Rechenclustern 3536A-3536H gekoppelt ist. In mindestens einer Ausführungsform kann der Speicher 3544A-3544B verschiedene Arten von Speichervorrichtungen beinhalten, die DRAM oder Grafik-Direktzugriffsspeicher, wie etwa synchronen Grafik-Direktzugriffsspeicher („SGRAM“) beinhalten, der Speicher mit Grafik-Doppeldatenraten („GDDR“) beinhaltet.
In mindestens einer Ausführungsform beinhalten die Rechencluster 3536A-3536H jeweils einen Satz von Grafikkernen, wie etwa den Grafikkern 3500 aus 35A, der mehrere Arten von Ganzzahl- und Gleitkomma-Logikeinheiten beinhalten kann, die Berechnungsoperationen mit einer Reihe von Genauigkeiten durchführen können, die für Berechnungen in Verbindung mit CUDA-Programmen geeignete beinhalten. Zum Beispiel kann in mindestens einer Ausführungsform mindestens eine Teilmenge von Gleitkommaeinheiten in jedem der Rechencluster 3536A-3536H konfiguriert sein, um 16-Bit- oder 32-Bit-Gleitkommaoperationen durchzuführen, während eine andere Teilmenge von Gleitkommaeinheiten konfiguriert sein kann, um 64-Bit-Gleitkommaoperationen durchzuführen.
In mindestens einer Ausführungsform können mehrere Instanzen der GPGPU 3530 konfiguriert sein, um als Rechencluster zu arbeiten. In mindestens einer Ausführungsform können die Rechencluster 3536A-3536H alle technisch machbaren Kommunikationstechniken für die Synchronisation und den Datenaustausch implementieren. In mindestens einer Ausführungsform kommunizieren mehrere Instanzen der GPGPU 3530 über die Host-Schnittstelle 3532. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die GPGPU 3530 einen E/A-Hub 3539, der die GPGPU 3530 mit einer GPU-Verbindung 3540 koppelt, die eine direkte Verbindung zu anderen Instanzen der GPGPU 3530 ermöglicht. In mindestens einer Ausführungsform ist die GPU-Verbindung 3540 an eine dedizierte GPU-zu-GPU-Brücke gekoppelt, die Kommunikation und Synchronisation zwischen mehreren Instanzen der GPGPU 3530 ermöglicht. In mindestens einer Ausführungsform ist die GPU-Verbindung 3540 mit einer Hochgeschwindigkeitszusammenschaltung gekoppelt, um Daten an andere GPGPUs 3530 oder Parallelprozessoren zu übermitteln und von diesen zu empfangen. In mindestens einer Ausführungsform befinden sich mehrere Instanzen der GPGPU 3530 in separaten Datenverarbeitungssystemen und kommunizieren über eine Netzwerkvorrichtung, auf die über die Host-Schnittstelle 3532 zugegriffen werden kann. In mindestens einer Ausführungsform kann die GPU-Verknüpfung 3540 konfiguriert sein, um eine Verbindung zu einem Host-Prozessor zusätzlich zu oder alternativ zu der Host-Schnittstelle 3532 zu ermöglichen. In mindestens einer Ausführungsform kann die GPGPU 3530 konfiguriert sein, um ein CUDA-Programm auszuführen.
36A veranschaulicht einen Parallelprozessor 3600 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform können verschiedene Komponenten des Parallelprozessors 3600 unter Verwendung einer oder mehrerer integrierten Schaltungsvorrichtungen implementiert sein, wie etwa programmierbare Prozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen („ASICs“) oder feldprogrammierbare Gatearrays (FPGAs).
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Parallelprozessor 3600 eine Parallelverarbeitungseinheit 3602. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die Parallelverarbeitungseinheit 3602 eine E/A-Einheit 3604, die Kommunikation mit anderen Vorrichtungen ermöglicht, einschließlich anderer Instanzen der Parallelverarbeitungseinheit 3602. In mindestens einer Ausführungsform kann die E/A-Einheit 3604 direkt mit anderen Vorrichtungen verbunden sein. In mindestens einer Ausführungsform ist die E/A-Einheit 3604 über die Verwendung einer Hub- oder Switch-Schnittstelle, wie etwa des Speicher-Hubs 605, mit anderen Vorrichtungen verbunden. In mindestens einer Ausführungsform bilden Verbindungen zwischen dem Speicher-Hub 605 und der E/A-Einheit 3604 eine Kommunikationsverbindung. In mindestens einer Ausführungsform ist die E/A-Einheit 3604 mit einer Host-Schnittstelle 3606 und einer Speicherkreuzschiene 3616 verbunden, wobei die Host-Schnittstelle 3606 Befehle empfängt, die auf das Durchführen von Verarbeitungsoperationen gerichtet sind, und die Speicherkreuzschiene 3616 Befehle empfängt, die auf das Durchführen von Speicheroperationen gerichtet sind.
In mindestens einer Ausführungsform kann, wenn die Host-Schnittstelle 3606 einen Befehlspuffer über die E/A-Einheit 3604 empfängt, die Host-Schnittstelle 3606 Arbeitsoperationen zum Durchführen dieser Befehle an ein Frontend 3608 richten. In mindestens einer Ausführungsform ist das Frontend 3608 mit einem Scheduler 3610 gekoppelt, der konfiguriert ist, um Befehle oder andere Arbeitselemente an ein Verarbeitungsarray 3612 zu verteilen. In mindestens einer Ausführungsform stellt der Scheduler 3610 sicher, dass das Verarbeitungsarray 3612 richtig konfiguriert ist und sich in einem gültigen Status befindet, bevor Tasks an das Verarbeitungsarray 3612 verteilt werden. In mindestens einer Ausführungsform ist der Scheduler 3610 über Firmware-Logik implementiert, die auf einem Mikrocontroller ausgeführt wird. In mindestens einer Ausführungsform ist der durch eine Mikrosteuerung implementierte Scheduler 3610 konfigurierbar, um komplexe Planungs- und Arbeitsverteilungsoperationen mit grober und feiner Granularität durchzuführen, was eine schnelle Vorbelegung und Kontextumschaltung von Threads ermöglicht, die auf dem Verarbeitungsarray 3612 ausgeführt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann die Host-Software Arbeitslasten für die Planung auf dem Verarbeitungsarray 3612 über eine von mehreren Grafikverarbeitungs-Doorbells prüfen. In mindestens einer Ausführungsform können Arbeitslasten dann durch die Logik des Schedulers 3610 innerhalb einer Mikrosteuerung, die den Scheduler 3610 beinhaltet, automatisch über das Verarbeitungsarray 3612 verteilt werden.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Verarbeitungsarray 3612 bis zu „N“ Cluster beinhalten (z. B. Cluster 3614A, Cluster 3614B bis Cluster 3614N). In mindestens einer Ausführungsform kann jeder Cluster 3614A-3614N des Verarbeitungsarrays 3612 eine große Anzahl gleichzeitiger Threads ausführen. In mindestens einer Ausführungsform kann der Scheduler 3610 den Clustern 3614A-3614N des Verarbeitungsarrays 3612 unter Verwendung verschiedener Planungs- und/oder Arbeitsverteilungsalgorithmen Arbeit zuweisen, die abhängig von der für jede Art von Programm oder Berechnung entstehenden Arbeitslasten variieren können. In mindestens einer Ausführungsform kann die Planung dynamisch durch den Scheduler 3610 gehandhabt werden oder kann zum Teil durch die Compilerlogik während der Kompilierung der Programmlogik unterstützt werden, die für die Ausführung durch das Verarbeitungsarray 3612 konfiguriert ist. In mindestens einer Ausführungsform können verschiedene Cluster 3614A-3614N des Verarbeitungsarrays 3612 zum Verarbeiten verschiedener Arten von Programmen oder zum Durchführen verschiedener Arten von Berechnungen zugewiesen werden.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Verarbeitungsarray 3612 konfiguriert sein, um verschiedene Arten von Parallelverarbeitungsoperationen durchzuführen. In mindestens einer Ausführungsform ist das Verarbeitungsarray 3612 konfiguriert, um Allzweck-Parallelrechenoperationen durchzuführen. In mindestens einer Ausführungsform kann das Verarbeitungsarray 3612 Logik zum Ausführen von Verarbeitungstasks beinhalten, was Filtern von Video- und/oder Audiodaten, Durchführen von Modellierungsoperationen, einschließlich Physikoperationen, und Durchführen von Datentransformationen beinhaltet.
In mindestens einer Ausführungsform ist das Verarbeitungsarray 3612 konfiguriert, um parallele Grafikverarbeitungsoperationen durchzuführen. In mindestens einer Ausführungsform kann das Verarbeitungsarray 3612 zusätzliche Logik beinhalten, um die Ausführung derartiger Grafikverarbeitungsoperationen zu unterstützen, was Texturabtastlogik, um Texturoperationen durchzuführen, sowie Tessellationslogik und andere Vertex-Verarbeitungslogik beinhaltet, ohne darauf beschränkt zu sein. In mindestens einer Ausführungsform kann das Verarbeitungsarray 3612 konfiguriert sein, um grafikverarbeitungsbezogene Shader-Programme auszuführen, wie etwa Vertex-Shader, Tessellation-Shader, Geometrie-Shader und Pixel-Shader, ohne darauf beschränkt zu sein. In mindestens einer Ausführungsform kann die Parallelverarbeitungseinheit 3602 Daten aus dem Systemspeicher über die E/A-Einheit 3604 zur Verarbeitung übertragen. In mindestens einer Ausführungsform können während der Verarbeitung übertragene Daten während der Verarbeitung im chipinternen Speicher (z. B. Parallelprozessorspeicher 3622) gespeichert und dann in den Systemspeicher zurückgeschrieben werden.
In mindestens einer Ausführungsform kann, wenn die Parallelverarbeitungseinheit 3602 verwendet wird, um eine Grafikverarbeitung durchzuführen, der Scheduler 3610 konfiguriert sein, um eine Verarbeitungsarbeitslast in ungefähr gleich große Tasks aufzuteilen, um eine bessere Verteilung von Grafikverarbeitungsoperationen auf mehrere Cluster 3614A-3614N des Verarbeitungsarrays 3612 zu ermöglichen. In mindestens einer Ausführungsform können Abschnitte des Verarbeitungsarrays 3612 konfiguriert sein, um verschiedene Verarbeitungsarten durchzuführen. In mindestens einer Ausführungsform kann ein erster Abschnitt konfiguriert sein, um Vertex-Shading und Topologieerzeugung durchzuführen, kann ein zweiter Abschnitt konfiguriert sein, um Tessellation und Geometrie-Shading durchzuführen, und kann ein dritter Abschnitt konfiguriert sein, um Pixel-Shading oder andere Bildschirmraumoperationen durchzuführen, um ein gerendertes Bild zur Anzeige zu erzeugen. In mindestens einer Ausführungsform können Zwischendaten, die durch einen oder mehrere der Cluster 3614A-3614N erzeugt werden, in Puffern gespeichert werden, um zu ermöglichen, dass Zwischendaten zwischen den Clustern 3614A-3614N zur weiteren Verarbeitung übermittelt werden.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Verarbeitungsarray 3612 auszuführende Verarbeitungstasks über den Scheduler 3610 empfangen, der Verarbeitungstasks definierende Befehle vom Frontend 3608 empfängt. In mindestens einer Ausführungsform können die Verarbeitungstasks Indizes von zu verarbeitenden Daten beinhalten, z. B. Oberflächen-(Patch-)Daten, Primitivdaten, Vertexdaten und/oder Pixeldaten, sowie Zustandsparameter und Befehle, die definieren, wie die Daten zu verarbeiten sind (z. B. welches Programm auszuführen ist). In mindestens einer Ausführungsform kann der Scheduler 3610 konfiguriert sein, um Indizes abzurufen, die Tasks entsprechen, oder kann Indizes von dem Frontend 3608 empfangen. In mindestens einer Ausführungsform kann das Frontend 3608 konfiguriert sein, um sicherzustellen, dass das Verarbeitungsarray 3612 in einen gültigen Zustand konfiguriert ist, bevor eine durch eingehende Befehlspuffer (z. B. Stapelpuffer, Push-Puffer usw.) spezifizierte Arbeitslast initiiert wird.
In mindestens einer Ausführungsform kann jede von einer oder mehreren Instanzen der Parallelverarbeitungseinheit 3602 mit dem Parallelprozessorspeicher 3622 gekoppelt sein. In mindestens einer Ausführungsform kann auf den Parallelprozessorspeicher 3622 über die Speicherkreuzschiene 3616 zugegriffen werden, die Speicheranforderungen von dem Verarbeitungsarray 3612 sowie von der E/A-Einheit 3604 empfangen kann. In mindestens einer Ausführungsform kann die Speicherkreuzschiene 3616 über eine Speicherschnittstelle 3618 auf den Parallelprozessorspeicher 3622 zugreifen. In mindestens einer Ausführungsform kann die Speicherschnittstelle 3618 mehrere Partitionseinheiten (z. B. Partitionseinheit 3620A, Partitionseinheit 3620B bis Partitionseinheit 3620N) beinhalten, die jeweils an einen Abschnitt (z. B. Speichereinheit) des Parallelprozessorspeichers 3622 gekoppelt werden können. In mindestens einer Ausführungsform ist eine Anzahl der Partitionseinheiten 3620A-3620N so konfiguriert, dass sie gleich einer Anzahl von Speichereinheiten ist, sodass eine erste Partitionseinheit 3620A eine entsprechende erste Speichereinheit 3624A aufweist, eine zweite Partitionseinheit 3620B eine entsprechende Speichereinheit 3624B aufweist und eine N-te Partitionseinheit 3620N eine entsprechende N-te Speichereinheit 3624N aufweist. In mindestens einer Ausführungsform darf eine Anzahl der Partitionseinheiten 3620A-3620N nicht gleich einer Anzahl der Speichervorrichtungen sein.
In mindestens einer Ausführungsform können die Speichereinheiten 3624A-3624N verschiedene Arten von Speichervorrichtungen beinhalten, die DRAM oder Grafik-Direktzugriffsspeicher, wie etwa SGRAM beinhalten, der GDDR-Speicher beinhaltet. In mindestens einer Ausführungsform können die Speichereinheiten 3624A-3624N auch 3D-Stapelspeicher beinhalten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Speicher mit hoher Bandbreite (high bandwidth memory - „HBM“). In mindestens einer Ausführungsform können Rendering-Ziele, wie etwa Bildspeicher oder Texturkarten, über die Speichereinheiten 3624A-3624N hinweg gespeichert werden, was es den Partitionseinheiten 3620A-3620N ermöglicht, Abschnitte jedes Rendering-Ziels parallel zu schreiben, um die verfügbare Bandbreite des Parallelprozessorspeichers 3622 effizient zu nutzen. In mindestens einer Ausführungsform kann eine lokale Instanz des Parallelprozessorspeichers 3622 zugunsten einer vereinheitlichten Speicherausgestaltung ausgeschlossen werden, die Systemspeicher in Verbindung mit lokalem Cache-Speicher nutzt.
In mindestens einer Ausführungsform kann ein beliebiger der Cluster 3614A-3614N des Verarbeitungsarrays 3612 Daten verarbeiten, die in eine beliebige der Speichereinheiten 3624A-3624N in dem Parallelprozessorspeicher 3622 geschrieben werden. In mindestens einer Ausführungsform kann die Speicherkreuzschiene 3616 konfiguriert sein, um eine Ausgabe jedes Clusters 3614A-3614N an eine beliebige Partitionseinheit 3620A-3620N oder an einen anderen Cluster 3614A-3614N zu übertragen, der zusätzliche Verarbeitungsoperationen an einer Ausgabe ausführen kann. In mindestens einer Ausführungsform kann jeder Cluster 3614A-3614N durch die Speicherkreuzschiene 3616 mit der Speicherschnittstelle 3618 kommunizieren, um aus verschiedenen externen Speichervorrichtungen zu lesen oder in diese zu schreiben. In mindestens einer Ausführungsform weist die Speicherkreuzschiene 3616 eine Verbindung mit der Speicherschnittstelle 3618 auf, um mit der E/A-Einheit 3604 zu kommunizieren, sowie eine Verbindung mit einer lokalen Instanz des Parallelprozessorspeichers 3622, was es den Verarbeitungseinheiten innerhalb der verschiedenen Cluster 3614A-3614N ermöglicht, mit Systemspeicher oder anderem Speicher zu kommunizieren, der nicht lokal zu der Parallelverarbeitungseinheit 3602 ist. In mindestens einer Ausführungsform kann die Speicherkreuzschiene 3616 virtuelle Kanäle verwenden, um Verkehrsströme zwischen Clustern 3614A-3614N und Partitionseinheiten 3620A-3620N zu trennen.
In mindestens einer Ausführungsform können mehrere Instanzen der Parallelverarbeitungseinheit 3602 auf einer einzelnen Erweiterungskarte bereitgestellt sein oder mehrere Erweiterungskarten zusammengeschaltet sein. In mindestens einer Ausführungsform können verschiedene Instanzen der Parallelverarbeitungseinheit 3602 so konfiguriert sein, dass sie zusammenarbeiten, auch wenn die verschiedenen Instanzen verschiedene Anzahlen von Verarbeitungskernen, verschiedene Mengen von lokalem Parallelprozessorspeicher und/oder andere Konfigurationsunterschiede aufweisen. In mindestens einer Ausführungsform können einige Instanzen der Parallelverarbeitungseinheit 3602 Gleitkommaeinheiten mit höherer Genauigkeit in Bezug auf andere Instanzen beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform können Systeme, die eine oder mehrere Instanzen der Parallelverarbeitungseinheit 3602 oder des Parallelprozessors 3600 einschließen, in einer Reihe von Konfigurationen und Formfaktoren implementiert sein, was Desktop-, Laptop- oder Handheld-Personalcomputer, Server, Workstations, Spielekonsolen und/oder eingebettete Systeme beinhaltet, ohne darauf beschränkt zu sein.
36B veranschaulicht einen Verarbeitungs-Cluster 3694 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform ist der Verarbeitungs-Cluster 3694 in einer Parallelverarbeitungseinheit beinhaltet. In mindestens einer Ausführungsform ist der Verarbeitungs-Cluster 3694 einer der Verarbeitungs-Cluster 3614A-3614N aus 36. In mindestens einer Ausführungsform kann der Verarbeitungs-Cluster 3694 konfiguriert sein, um viele Threads parallel auszuführen, wobei sich „Thread“ auf eine Instanz eines konkreten Programms bezieht, das mit einem konkreten Satz von Eingabedaten ausgeführt wird. In mindestens einer Ausführungsform werden Ausgabetechniken für Single-Instruction-Multiple-Data-(„SIMD“-)Anweisungen verwendet, um die parallele Ausführung einer großen Anzahl von Threads zu unterstützen, ohne mehrere unabhängige Anweisungseinheiten bereitzustellen. In mindestens einer Ausführungsform werden Single-Instruction-Multiple-Thread-(„SIMT“-)Techniken verwendet, um die parallele Ausführung einer großen Anzahl von im Allgemeinen synchronisierten Threads zu unterstützen, wobei eine gemeinsame Anweisungseinheit verwendet wird, die konfiguriert ist, um Anweisungen an einen Satz von Verarbeitungs-Engines innerhalb jedes Verarbeitungsclusters 3694 auszugeben.
In mindestens einer Ausführungsform kann der Betrieb des Verarbeitungs-Clusters 3694 über einen Pipeline-Manager 3632 gesteuert werden, der Verarbeitungstasks an SIMT-Parallelprozessoren verteilt. In mindestens einer Ausführungsform empfängt der Pipeline-Manager 3632 Anweisungen von dem Scheduler 3610 aus 36 und verwaltet die Ausführung dieser Anweisungen über einen Grafikmultiprozessor 3634 und/oder eine Textureinheit 3636. In mindestens einer Ausführungsform ist der Grafikmultiprozessor 3634 eine beispielhafte Instanz eines SIMT-Parallelprozessors. In mindestens einer Ausführungsform können jedoch verschiedene Arten von SIMT-Parallelprozessoren mit verschiedenen Architekturen innerhalb des Verarbeitungsclusters 3694 beinhaltet sein. In mindestens einer Ausführungsform können eine oder mehrere Instanzen des Grafik-Multiprozessors 3634 innerhalb des Verarbeitungsclusters 3694 beinhaltet sein. In mindestens einer Ausführungsform kann der Grafik-Multiprozessor 3634 Daten verarbeiten und eine Datenkreuzschiene 3640 kann verwendet werden, um verarbeitete Daten an eines von mehreren möglichen Zielen, einschließlich anderer Shader-Einheiten, zu verteilen. In mindestens einer Ausführungsform kann der Pipelinemanager 3632 die Verteilung von verarbeiteten Daten erleichtern, indem er Ziele für zu verteilende verarbeitete Daten über die Datenkreuzschiene 3640 vorgibt.
In mindestens einer Ausführungsform kann jeder Grafik-Multiprozessor 3634 in dem Verarbeitungscluster 3694 einen identischen Satz funktioneller Ausführungslogik beinhalten (z. B. arithmetische Logikeinheiten, Lade-/Speichereinheiten (load/store units - „LSUs“) usw.). In mindestens einer Ausführungsform kann funktionelle Ausführungslogik pipelineartig konfiguriert sein, wobei neue Anweisungen ausgegeben werden können, bevor vorherige Anweisungen abgeschlossen sind. In mindestens einer Ausführungsform unterstützt die funktionelle Ausführungslogik eine Vielfalt von Operationen, einschließlich Integer- und Fließkommaarithmetik, Vergleichsoperationen, boolescher Operationen, Bitverschiebung und Berechnung verschiedener algebraischer Funktionen. In mindestens einer Ausführungsform kann dieselbe Hardware einer funktionellen Einheit ausgenutzt werden, um verschiedene Operationen auszuführen, und eine beliebige Kombination von funktionellen Einheiten kann vorhanden sein.
In mindestens einer Ausführungsform stellen die an den Verarbeitungscluster 3694 übermittelten Anweisungen einen Thread dar. In mindestens einer Ausführungsform ist ein Satz von Threads, der über einen Satz von Parallelverarbeitungs-Engines ausgeführt wird, eine Thread-Gruppe. In mindestens einer Ausführungsform führt eine Thread-Gruppe ein Programm an verschiedenen Eingabedaten aus. In mindestens einer Ausführungsform kann jeder Thread innerhalb einer Thread-Gruppe einer anderen Verarbeitungs-Engine innerhalb des Grafik-Multiprozessors 3634 zugeordnet sein. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Thread-Gruppe weniger Threads beinhalten als eine Anzahl von Verarbeitungs-Engines innerhalb des Grafik-Multiprozessors 3634. Wenn eine Thread-Gruppe weniger Threads beinhaltet als eine Anzahl von Verarbeitungs-Engines, können in mindestens einer Ausführungsform eine oder mehrere der Verarbeitungs-Engines während der Zyklen, in denen diese Thread-Gruppe verarbeitet wird, inaktiv sein. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Thread-Gruppe auch mehr Threads beinhalten als eine Anzahl von Verarbeitungs-Engines innerhalb des Grafik-Multiprozessors 3634. Wenn eine Thread-Gruppe mehr Threads als eine Anzahl von Verarbeitungs-Engines innerhalb des Grafik-Multiprozessors 3634 beinhaltet, kann das Verarbeiten in mindestens einer Ausführungsform über aufeinanderfolgende Taktzyklen durchgeführt werden. In mindestens einer Ausführungsform können mehrere Thread-Gruppen nebenläufig auf einem Grafik-Multiprozessor 3634 ausgeführt werden.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Grafik-Multiprozessor 3634 einen internen Cache-Speicher zum Durchführen von Lade- und Speicheroperationen. In mindestens einer Ausführungsform kann der Grafikmultiprozessor 3634 auf einen internen Cache verzichten und einen Cache-Speicher (z. B. L1-Cache 3648) innerhalb des Verarbeitungs-Clusters 3694 verwenden. In mindestens einer Ausführungsform hat jeder Grafikmultiprozessor 3634 auch Zugriff auf Ebene-2-(Level 2 - „L2“-)Caches innerhalb von Partitionseinheiten (z. B. die Partitionseinheiten 3620A-3620N aus 36A), die von allen Verarbeitungs-Clustern 3694 gemeinsam genutzt werden, und kann verwendet werden, um Daten zwischen Threads zu übertragen. In mindestens einer Ausführungsform kann der Grafikmultiprozessor 3634 auch auf den chipexternen globalen Speicher zugreifen, der einen oder mehrere von dem lokalen Parallelprozessorspeicher und/oder dem Systemspeicher beinhalten kann. In mindestens einer Ausführungsform kann ein beliebiger Speicher, der zu der Parallelverarbeitungseinheit 3602 extern ist, als globaler Speicher verwendet werden. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Verarbeitungscluster 3694 mehrere Instanzen des Grafik-Multiprozessors 3634, die gemeinsame Anweisungen und Daten gemeinsam nutzen können, die im L1-Cache 3648 gespeichert sein können.
In mindestens einer Ausführungsform kann jeder Verarbeitungs-Cluster 3694 eine MMU 3645 beinhalten, die konfiguriert ist, um virtuelle Adressen physischen Adressen zuzuordnen. In mindestens einer Ausführungsform können sich eine oder mehrere Instanzen der MMU 3645 innerhalb der Speicherschnittstelle 3618 aus 36A befinden. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die MMU 3645 einen Satz von Seitentabelleneinträgen (page table entries - PTEs), die verwendet werden, um eine virtuelle Adresse einer physischen Adresse einer Kachel und optional einem Cachezeilenindex zuzuordnen. In mindestens einer Ausführungsform kann die MMU 3645 Adressübersetzungspuffer (translation lookaside buffers - „TLBs“) oder Caches beinhalten, die sich innerhalb des Grafik-Multiprozessors 3634 oder des L1-Caches 3648 oder des Verarbeitungsclusters 3694 befinden können. In mindestens einer Ausführungsform wird eine physische Adresse verarbeitet, um die Oberflächendaten-Zugriffslokalität zu verteilen, um eine effiziente Anforderungsverschachtelung zwischen den Partitionseinheiten zu ermöglichen. In mindestens einer Ausführungsform kann ein Cache-Zeilenindex verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine Anforderung für eine Cache-Zeile ein Treffer oder ein Fehler ist.
In mindestens einer Ausführungsform kann der Verarbeitungscluster 3694 derart konfiguriert sein, dass jeder Grafikmultiprozessor 3634 mit einer Textureinheit 3636 gekoppelt ist, um Texturzuordnungsoperationen durchzuführen, z. B. Texturmusterpositionen zu bestimmen, Texturdaten zu lesen Texturdaten zu filtern. In mindestens einer Ausführungsform werden die Texturdaten aus einem internen Textur-L1-Cache (nicht gezeigt) oder aus einem L1-Cache innerhalb des Grafik-Multiprozessors 3634 gelesen und je nach Bedarf aus einem L2-Cache, dem lokalen Parallelprozessorspeicher oder dem Systemspeicher abgerufen. In mindestens einer Ausführungsform gibt jeder Grafikmultiprozessor 3634 eine verarbeitete Task an die Datenkreuzschiene 3640 aus, um eine verarbeitete Task einem anderen Verarbeitungs-Cluster 3694 zur weiteren Verarbeitung bereitzustellen oder eine verarbeitete Task über die Speicherkreuzschiene 3616 in einem L2-Cache, einem lokalen Parallelprozessorspeicher oder einem Systemspeicher zu speichern. In mindestens einer Ausführungsform ist eine Vorrasteroperationseinheit (pre-raster operations unit - „preROP“) 3642 konfiguriert, um Daten von dem Grafikmultiprozessor 3634 zu empfangen, um Daten an ROP-Einheiten zu leiten, die sich bei Partitionseinheiten befinden können, wie in dieser Schrift beschrieben (z. B. die Partitionseinheiten 3620A-3620N aus 36A). In mindestens einer Ausführungsform kann die PreROP 3642 Optimierungen für die Farbmischung durchführen, Pixelfarbdaten organisieren und Adressübersetzungen durchführen.
36C veranschaulicht einen Grafikmultiprozessor 3696 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform ist der Grafikmultiprozessor 3696 der Grafikmultiprozessor 3634 aus 36B. In mindestens einer Ausführungsform ist der Grafikmultiprozessor 3696 mit dem Pipeline-Manager 3632 des Verarbeitungs-Clusters 3694 gekoppelt. In mindestens einer Ausführungsform weist der Grafik-Multiprozessor 3696 eine Ausführungspipeline auf, die einen Anweisungs-Cache 3652, eine Anweisungseinheit 3654, eine Adresszuordnungseinheit 3656, eine Registerbank 3658, einen oder mehrere GPGPU-Kerne 3662 und eine oder mehrere LSUs 3666 beinhaltet, ohne darauf beschränkt zu sein. Die GPGPU-Kerne 3662 und die LSUs 3666 sind über eine Speicher- und Cache-Zusammenschaltung 3668 mit dem Cache-Speicher 3672 und dem gemeinsam genutzten Speicher 3670 gekoppelt.
In mindestens einer Ausführungsform empfängt der Anweisungs-Cache 3652 einen Strom aus auszuführenden Anweisungen von dem Pipelinemanager 3632. In mindestens einer Ausführungsform werden die Anweisungen im Anweisungs-Cache 3652 zwischengespeichert und von der Anweisungseinheit 3654 zur Ausführung versendet. In mindestens einer Ausführungsform kann die Anweisungseinheit 3654 Anweisungen als Thread-Gruppen (z. B. Warps) versenden, wobei jeder Thread der Thread-Gruppe einer anderen Ausführungseinheit innerhalb der GPGPU-Kerne 3662 zugeordnet ist. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Anweisung auf einen beliebigen von einem lokalen, gemeinsam genutzten oder globalen Adressraum zugreifen, indem sie eine Adresse innerhalb eines einheitlichen Adressraums vorgibt. In mindestens einer Ausführungsform kann die Adresszuordnungseinheit 3656 verwendet werden, um Adressen in einem vereinheitlichten Adressraum in eine eindeutige Speicheradresse zu übersetzen, auf die durch die LSUs 3666 zugegriffen werden kann.
In mindestens einer Ausführungsform stellt die Registerbank 3658 einen Satz von Registern für funktionelle Einheiten des Grafik-Multiprozessors 3696 bereit. In mindestens einer Ausführungsform stellt die Registerbank 3658 einen temporären Datenspeicher für Operanden bereit, die mit Datenpfaden von funktionellen Einheiten (z. B. GPGPU-Kernen 3662, LSUs 3666) des Grafik-Multiprozessors 3696 verbunden sind. In mindestens einer Ausführungsform ist die Registerbank 3658 derart zwischen den einzelnen funktionellen Einheiten aufgeteilt, dass jeder funktionellen Einheit ein dedizierter Abschnitt der Registerbank 3658 zugewiesen ist. In mindestens einer Ausführungsform ist die Registerbank 3658 auf verschiedene Thread-Gruppen aufgeteilt, die durch den Grafik-Multiprozessor 3696 ausgeführt werden.
In mindestens einer Ausführungsform können die GPGPU-Kerne 3662 jeweils FPUs und/oder ganzzahlige ALUs beinhalten, die zur Ausführung von Befehlen des Grafik-Multiprozessors 3696 verwendet werden. Die GPGPU-Kerne 3662 können eine ähnliche Architektur aufweisen oder sich bezüglich der Architektur unterscheiden. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet ein erster Abschnitt der GPGPU-Kerne 3662 eine FPU mit einfacher Genauigkeit und eine Ganzzahl-ALU, während ein zweiter Abschnitt der GPGPU-Kerne 3662 eine FPU mit doppelter Genauigkeit beinhaltet. In mindestens einer Ausführungsform können FPUs den Standard IEEE 754-2008 für Gleitkommaarithmetik implementieren oder Gleitkommaarithmetik mit variabler Genauigkeit ermöglichen. In mindestens einer Ausführungsform kann der Grafik-Multiprozessor 3696 zusätzlich eine oder mehrere Festfunktions- oder Spezialfunktionseinheiten beinhalten, um spezifische Funktionen, wie etwa Operationen zum Kopieren von Rechtecken oder zur Pixelmischung, durchzuführen. In mindestens einer Ausführungsform können einer oder mehrere der GPGPU-Kerne 3662 auch Fest- oder Spezialfunktionslogik beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform beinhalten die GPGPU-Kerne 3662 SIMD-Logik, die dazu in der Lage ist, eine einzelne Anweisung an mehreren Datensätzen durchzuführen. In mindestens einer Ausführungsform können die GPGPU-Kerne 3662 SIMD4-, SIMD8- und SIMD16-Anweisungen physisch ausführen und SIMD1-, SIMD2- und SIMD32-Anweisungen logisch ausführen. In mindestens einer Ausführungsform können SIMD-Anweisungen für GPGPU-Kerne 3662 zur Kompilierzeit durch einen Shader-Compiler erzeugt werden oder automatisch erzeugt werden, wenn Programme ausgeführt werden, die für Single-Program-Multiple-Data-(„SPMD“-) oder SIMT-Architekturen geschrieben und kompiliert wurden. In mindestens einer Ausführungsform können mehrere Threads eines für ein SIMT-Ausführungsmodell konfigurierten Programms über eine einzelne SIMD-Anweisung ausgeführt werden. In mindestens einer Ausführungsform können acht SIMT-Threads, welche die gleichen oder ähnliche Operationen durchführen, parallel über eine einzelne SIMD8-Logikeinheit ausgeführt werden.
In mindestens einer Ausführungsform ist die Speicher- und Cache-Zusammenschaltung 3668 ein Zusammenschaltungsnetzwerk, das jede funktionelle Einheit des Grafik-Multiprozessors 3696 mit der Registerbank 3658 und dem gemeinsam genutzten Speicher 3670 verbindet. In mindestens einer Ausführungsform ist die Speicher- und Cache-Zusammenschaltung 3668 eine Kreuzschienen-Zusammenschaltung, die es der LSU 3666 ermöglicht, Lade- und Speicheroperationen zwischen dem gemeinsam genutzten Speicher 3670 und der Registerbank 3658 zu implementieren. In mindestens einer Ausführungsform kann die Registerbank 3658 mit der gleichen Frequenz wie die GPGPU-Kerne 3662 arbeiten, sodass die Datenübertragung zwischen den GPGPU-Kernen 3662 und der Registerbank 3658 eine sehr geringe Latenz aufweist, In mindestens einer Ausführungsform kann der gemeinsam genutzte Speicher 3670 verwendet werden, um die Kommunikation zwischen Threads zu ermöglichen, die auf funktionellen Einheiten innerhalb des Grafik-Multiprozessors 3696 ausgeführt werden. In mindestens einer Ausführungsform kann der Cache-Speicher 3672 in mindestens einer Ausführungsform als Daten-Cache verwendet werden, um Texturdaten zwischenzuspeichern, die zwischen funktionellen Einheiten und der Textureinheit 3636 kommuniziert werden. In mindestens einer Ausführungsform kann der gemeinsam genutzte Speicher 3670 auch als programmverwalteter Cache verwendet werden. In mindestens einer Ausführungsform können Threads, die auf den GPGPU-Kernen 3662 ausgeführt werden, zusätzlich zu den automatisch zwischengespeicherten Daten, die innerhalb des Cache-Speichers 3672 gespeichert sind, programmatisch Daten innerhalb des gemeinsam genutzten Speichers speichern.
In mindestens einer Ausführungsform ist ein Parallelprozessor oder eine GPGPU, wie in dieser Schrift beschrieben, kommunikativ mit Host-/Prozessorkernen gekoppelt, um Grafikoperationen, Operationen des maschinellen Lernens, Musteranalyseoperationen und verschiedene Funktionen einer Universal-GPU (GPGPU) zu beschleunigen. In mindestens einer Ausführungsform kann eine GPU über einen Bus oder eine andere Zusammenschaltung (z. B. eine Hochgeschwindigkeitszusammenschaltung wie etwa PCIe oder NVLink) mit dem Host-Prozessor/den Kernen kommunikativ gekoppelt sein. In mindestens einer Ausführungsform kann eine GPU in ein gleiches Gehäuse oder einen gleichen Chip wie die Kerne integriert sein und über einen Prozessorbus/eine Zusammenschaltung, die zu einem Gehäuse oder einem Chip intern ist, kommunikativ mit den Kernen gekoppelt sein. In mindestens einer Ausführungsform können die Prozessorkerne unabhängig von einer Weise, auf welche eine GPU verbunden ist, einer GPU Arbeit in Form von Sequenzen von Befehlen/Anweisungen zuweisen, die in einem WD enthalten sind. In mindestens einer Ausführungsform verwendet eine GPU dann eine dedizierte Schaltung/Logik zur effizienten Verarbeitung dieser Befehle/Anweisungen.
ALLGEMEINE DATENVERARBEITUNG
Die folgenden Figuren legen ohne Einschränkung beispielhafte Softwarekonstrukte dar, die verwendet werden können, um mindestens eine Ausführungsform zu implementieren.
37 veranschaulicht einen Softwarestapel einer Programmierplattform gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform ist eine Programmierplattform eine Plattform zum Einsetzen von Hardware auf einem Computersystem, um Berechnungstasks zu beschleunigen. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Programmierplattform für Softwareentwickler durch Bibliotheken, Compilerdirektiven und/oder Erweiterungen von Programmiersprachen zugänglich sein. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Programmierplattform CUDA, Radeon Open Compute Platform („ROCm“), OpenCL (OpenCL™ wird von der Khronos-Gruppe entwickelt), SYCL oder Intel One API sein, ohne darauf beschränkt zu sein.
In mindestens einer Ausführungsform stellt ein Softwarestapel 3700 einer Programmierplattform eine Ausführungsumgebung für eine Anwendung 3701 bereit. In mindestens einer Ausführungsform kann die Anwendung 3701 eine beliebige Computersoftware beinhalten, die auf dem Softwarestapel 3700 gestartet werden kann. In mindestens einer Ausführungsform kann die Anwendung 3701 eine Anwendung für künstliche Intelligenz („KI“)/maschinettes Lernen („ML“), eine Hochleistungsrechenanwendung (high performance computing - „HPC“), eine virtuelle Desktop-Infrastruktur („VDI“) oder eine Rechenzentrumsarbeitslast beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein.
In mindestens einer Ausführungsform laufen die Anwendung 3701 und der Softwarestapel 3700 auf Hardware 3707. Die Hardware 3707 kann in mindestens einer Ausführungsform eine oder mehrere GPUs, CPUs, FPGAs, Kl-Engines und/oder andere Arten von Rechenvorrichtungen beinhalten, die eine Programmierplattform unterstützen. In mindestens einer Ausführungsform, wie etwa bei CUDA, kann der Softwarestapel 3700 herstellerspezifisch und nur mit Vorrichtungen von (einem) konkreten Hersteller(n) kompatibel sein. In mindestens einer Ausführungsform, wie etwa bei OpenCL, kann der Softwarestapel 3700 mit Vorrichtungen von verschiedenen Herstellern verwendet werden. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die Hardware 3707 einen Host, der mit einer oder mehreren Vorrichtungen verbunden ist, auf die zugegriffen werden kann, um Berechnungstasks über Aufrufe einer Anwendungsprogrammierschnittstelle (application programming interface - „API“) auszuführen. Eine Vorrichtung innerhalb der Hardware 3707 kann, ohne darauf beschränkt zu sein, eine GPU, ein FPGA, eine Ki-Engine oder eine andere Rechenvorrichtung und ihren Speicher beinhalten (kann aber auch eine CPU beinhalten), im Gegensatz zu einem Host innerhalb der Hardware 3707, der in mindestens einer Ausführungsform eine CPU und ihren Speicher beinhalten kann (aber auch eine Rechenvorrichtung beinhalten kann), ohne darauf beschränkt zu sein.
In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der Softwarestapel 3700 einer Programmierplattform ohne Einschränkung eine Anzahl von Bibliotheken 3703, eine Laufzeit 3705 und einen Vorrichtungskerneltreiber 3706. Jede der Bibliotheken 3703 kann in mindestens einer Ausführungsform Daten und Programmiercode beinhalten, die durch Computerprogramme verwendet und während der Softwareentwicklung eingesetzt werden können. In mindestens einer Ausführungsform können die Bibliotheken 3703 vorgefertigten Code und Teilroutinen, Klassen, Werte, Typspezifikationen, Konfigurationsdaten, Dokumentation, Hilfedaten und/oder Nachrichtenvorlagen beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten die Bibliotheken 3703 Funktionen, die für die Ausführung auf einer oder mehreren Arten von Vorrichtungen optimiert sind. In mindestens einer Ausführungsform können die Bibliotheken 3703 Funktionen zum Durchführen von mathematischen Operationen, tiefem Lernen und/oder anderen Arten von Operationen auf Vorrichtungen beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein. In mindestens einer Ausführungsform sind Bibliotheken 3803 entsprechenden APIs 3802 zugeordnet, die eine oder mehrere APIs beinhalten können, die in Bibliotheken 3803 implementierte Funktionen offenlegen.
In mindestens einer Ausführungsform ist die Anwendung 3701 als Quellcode geschrieben, der in ausführbaren Code kompiliert wird, wie nachstehend in Verbindung mit 42 ausführlicher erörtert wird. In mindestens einer Ausführungsform kann der ausführbare Code der Anwendung 3701 mindestens zum Teil auf einer Ausführungsumgebung laufen, die von dem Softwarestapel 3700 bereitgestellt wird. In mindestens einer Ausführungsform kann während der Ausführung der Anwendung 3701 Code erreicht werden, der auf einer Vorrichtung im Gegensatz zu einem Host laufen muss. In einem derartigen Fall kann die Laufzeit 3705 in mindestens einer Ausführungsform aufgerufen werden, um erforderlichen Code auf eine Vorrichtung zu laden und zu starten. In mindestens einer Ausführungsform kann die Laufzeit 3705 ein beliebiges technisch machbares Laufzeitsystem beinhalten, das die Ausführung der Anwendung S01 unterstützen kann.
In mindestens einer Ausführungsform ist die Laufzeit 3705 als eine oder mehrere Laufzeitbibliotheken implementiert, die entsprechenden APIs zugeordnet sind, die als API(s) 3704 gezeigt sind. Eine oder mehrere derartige Laufzeitbibliotheken können in mindestens einer Ausführungsform ohne Einschränkung unter anderem Funktionen für die Speicherverwaltung, die Ausführungssteuerung, die Vorrichtungsverwaltung, die Fehlerhandhabung und/oder die Synchronisation beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform können die Speicherverwaltungsfunktionen Funktionen zum Zuweisen, Freigeben und Kopieren von Vorrichtungsspeicher sowie zum Übertragen von Daten zwischen Host-Speicher und Vorrichtungsspeicher beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein. In mindestens einer Ausführungsform können die Ausführungssteuerfunktionen Funktionen zum Starten einer Funktion (manchmal als „Kernel“ bezeichnet, wenn eine Funktion eine von einem Host aufrufbare globale Funktion ist) auf einer Vorrichtung beinhalten und Attributwerte in einem Puffer setzen, der durch eine Laufzeitbibliothek für eine bestimmte auf einer Vorrichtung auszuführende Funktion gepflegt wird, ohne darauf beschränkt zu sein.
Laufzeitbibliotheken und entsprechende API(s) 3704 können in mindestens einer Ausführungsform auf eine beliebige technisch machbare Weise implementiert sein. In mindestens einer Ausführungsform kann eine (oder eine beliebige Anzahl von) API einen Satz von Funktionen einer niedrigen Ebene für eine feingranulare Steuerung einer Vorrichtung offenlegen, während eine andere (oder eine beliebige Anzahl von) API einen Satz derartiger Funktionen einer höheren Ebene offenlegen kann. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Laufzeit-API einer hohen Ebene auf einer API einer niedrigen Ebene aufgebaut sein. In mindestens einer Ausführungsform können eine oder mehrere Laufzeit-APIs sprachspezifische APIs sein, die auf einer sprachunabhängigen Laufzeit-API aufgesetzt sind.
In mindestens einer Ausführungsform ist der Vorrichtungskerneltreiber 3706 konfiguriert, um die Kommunikation mit einer zugrundeliegenden Vorrichtung zu erleichtern. In mindestens einer Ausführungsform kann der Vorrichtungskerneltreiber 3706 Funktionalitäten einer niedrigen Ebene bereitstellen, auf die APIs, wie etwa die API(s) 3704 und/oder andere Software, zurückgreifen. In mindestens einer Ausführungsform kann der Vorrichtungskerneltreiber 3706 konfiguriert sein, um Zwischendarstellungs-(intermediate representation - „IR“-)Code zur Laufzeit in Binärcode zu kompilieren. Für CUDA kann der Vorrichtungskerneltreiber 3706 in mindestens einer Ausführungsform IR-Code zur parallelen Thread-Ausführung (parallel thread execution - „PTX“), der nicht hardwarespezifisch ist, zur Laufzeit in Binärcode für eine spezifische Zielvorrichtung kompilieren (mit Zwischenspeichern des kompilierten Binärcodes), was manchmal auch als „Finalisieren“ von Code bezeichnet wird. Dies kann in mindestens einer Ausführungsform zulassen, dass finalisierter Code auf einer Zielvorrichtung läuft, der möglicherweise nicht existiert hat, als der Quellcode ursprünglich in PTX-Code kompiliert wurde. Alternativ kann in mindestens einer Ausführungsform der Vorrichtungsquellcode offline in Binärcode kompiliert werden, ohne dass es erforderlich ist, dass der Vorrichtungskerneltreiber 3706 den IR-Code während der Laufzeit kompiliert.
38 veranschaulicht eine CUDA-Implementierung des Softwarestapels 3700 aus 37 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet ein CUDA-Softwarestapel 3800, auf dem eine Anwendung 3801 gestartet werden kann, CUDA-Bibliotheken 3803, eine CUDA-Laufzeit 3805, einen CUDA-Treiber 3807 und einen Vorrichtungskerneltreiber 3808. In mindestens einer Ausführungsform wird der CUDA-Softwarestapel 3800 auf Hardware 3809 ausgeführt, die eine GPU beinhalten kann, die CUDA unterstützt und von NVIDIA Corporation, Santa Clara, Kalifornien entwickelt wird.
In mindestens einer Ausführungsform können die Anwendung 3801, die CUDA-Laufzeit 3805 und der Vorrichtungskerneltreiber 3808 ähnliche Funktionalitäten wie die Anwendung 3701, die Laufzeit 3705 bzw. der Vorrichtungskerneltreiber 3706 durchführen, die vorstehend in Verbindung mit 37 beschrieben wurden. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet der CUDA-Treiber 3807 eine Bibliothek (libcuda.so), die eine CUDA-Treiber-API 3806 implementiert. Ähnlich einer CUDA-Laufzeit-API 3804, die durch eine CUDA-Laufzeitbibliothek (cudart) implementiert wird, kann die CUDA-Treiber-API 3806 in mindestens einer Ausführungsform ohne Einschränkung unter anderem Funktionen für Speicherverwaltung, Ausführungssteuerung, Vorrichtungsverwaltung, Fehlerhandhabung, Synchronisation und/oder Grafikinteroperabilität offenlegen. In mindestens einer Ausführungsform unterscheidet sich die CUDA-Treiber-API 3806 von der CUDA-Laufzeit-API 3804 darin, dass die CUDA-Laufzeit-API 3804 die Vorrichtungscodeverwaltung vereinfacht, indem sie implizite Initialisierung, Kontextverwaltung (analog zu einem Prozess) und Modulverwaltung (analog zu dynamisch geladenen Bibliotheken) bereitstellt. Im Gegensatz zur CUDA-Laufzeit-API 3804 auf hoher Ebene ist die CUDA-Treiber-API 3806 eine API auf niedriger Ebene, die in mindestens einer Ausführungsform eine feinkörnigere Steuerung einer Vorrichtung bereitstellt, insbesondere in Bezug auf Kontexte und Modulladen. In mindestens einer Ausführungsform kann die CUDA-Treiber-API 3806 Funktionen für die Kontextverwaltung offenlegen, die nicht durch die CUDA-Laufzeit-API 3804 offengelegt werden. In mindestens einer Ausführungsform ist die CUDA-Treiber-API 3806 auch sprachunabhängig und unterstützt z. B. OpenCL zusätzlich zur CUDA-Laufzeit-API 3804. Ferner können in mindestens einer Ausführungsform Entwicklungsbibliotheken, einschließlich der CUDA-Laufzeit 3805, als von Treiberkomponenten separat betrachtet werden, einschließlich des Benutzermodus-CUDA-Treibers 3807 und des Kernelmodus-Vorrichtungstreibers 3808 (manchmal auch als „Anzeige“-Treiber bezeichnet).
In mindestens einer Ausführungsform können die CUDA-Bibliotheken 3803 mathematische Bibliotheken, Deep-Learning-Bibliotheken, parallele Algorithmusbibliotheken und/oder Signal-/Bild-/Videoverarbeitungsbibliotheken beinhalten, die parallele Rechenanwendungen, wie etwa die Anwendung 3801, nutzen können, ohne darauf beschränkt zu sein. In mindestens einer Ausführungsform können die CUDA-Bibliotheken 3803 mathematische Bibliotheken beinhalten, wie etwa unter anderem eine cuBLAS-Bibliothek, die eine Implementierung von Basic Linear Algebra Subprograms („BLAS“) zum Durchführen linearer Algebra-Operationen ist, eine cuFFT-Bibliothek zum Berechnen schneller Fourier-Transformationen (fast Fourier transforms - „FFTs“) und eine cuRAND-Bibliothek zur Generierung von Zufallszahlen. In mindestens einer Ausführungsform können die CUDA-Bibliotheken 3803 Deep-Learning-Bibliotheken beinhalten, wie etwa unter anderem eine cuDNN-Bibliothek von Primitiven für tiefe neuronale Netze und eine TensorRT-Plattform für Hochleistungs-Deep-Learning-Inferenz.
39 veranschaulicht eine ROCm-lmplementierung des Softwarestapels 3700 der 37 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet ein ROCm-Softwarestapel 3900, auf dem eine Anwendung 3901 gestartet werden kann, eine Sprachlaufzeit 3903, eine Systemlaufzeit 3905, einen Thunk 3907, einen ROCm-Kerneltreiber 3908 und einen Vorrichtungskerneltreiber 3909. In mindestens einer Ausführungsform wird der ROCm-Softwarestapel 3900 auf Hardware 3910 ausgeführt, die eine GPU beinhalten kann, die ROCm unterstützt und von AMD Corporation, Santa Clara, Kalifornien entwickelt wird.
In mindestens einer Ausführungsform kann die Anwendung 3901 ähnliche Funktionalitäten wie die Anwendung 3701 durchführen, die vorstehend in Verbindung mit 37 erörtert wurde. Außerdem können die Sprachlaufzeit 3903 und die Systemlaufzeit 3905 in mindestens einer Ausführungsform ähnliche Funktionalitäten wie die vorstehend in Verbindung mit 37 erörterte Laufzeit 3705 durchführen. In mindestens einer Ausführungsform unterscheiden sich die Sprachlaufzeit 3903 und die Systemlaufzeit 3905 darin, dass die Systemlaufzeit 3905 eine sprachunabhängige Laufzeit ist, die eine ROCr-Systemlaufzeit-API 3904 implementiert und eine Laufzeit-API mit heterogener Systemarchitektur (heterogeneous system architecture - „HAS“) verwendet. Die HAS-Laufzeit-API ist in mindestens einer Ausführungsform eine schlanke Benutzermodus-API, die Schnittstellen für den Zugriff auf und die Interaktion mit einer AMD-GPU offenlegt, die unter anderem Funktionen für die Speicherverwaltung, die Ausführungssteuerung über den architekturdefinierten Versand von Kerneln, die Fehlerhandhabung, System- und Agenteninformationen sowie die Initialisierung und das Herunterfahren der Laufzeit beinhaltet. Im Gegensatz zur Systemlaufzeit 3905 ist die Sprachlaufzeit 3903 in mindestens einer Ausführungsform eine Implementierung einer sprachspezifischen Laufzeit-API 3902, die auf der ROCr-Systemlaufzeit-API 3904 geschichtet ist. In mindestens einer Ausführungsform kann die Sprachlaufzeit-API unter anderem eine Sprachlaufzeit-API für Heterogeneous Compute Interface for Portability („HIP“), eine Sprachlaufzeit-API für Heterogeneous Compute Compiler („HCC“) oder eine OpenCL-API beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein. Die HIP-Sprache ist insbesondere eine Erweiterung der Programmiersprache C++ mit funktional ähnlichen Versionen von CUDA-Mechanismen, und in mindestens einer Ausführungsform beinhaltet eine HIP-Sprachen-Laufzeit-API Funktionen, die denen der CUDA-Laufzeit-API 3804 ähneln, die vorstehend in Verbindung mit 38 erörtert wurde, wie etwa unter anderem Funktionen zur Speicherverwaltung, Ausführungssteuerung, Vorrichtungsverwaltung, Fehlerhandhabung und Synchronisation.
In mindestens einer Ausführungsform ist der Thunk (ROCt) 3907 eine Schnittstelle, die verwendet werden kann, um mit dem zugrundeliegenden ROCm-Treiber 3908 zu interagieren. In mindestens einer Ausführungsform ist der ROCm-Treiber 3908 ein ROCk-Treiber, der eine Kombination aus einem AMDGPU-Treiber und einem HAS-Kernel-Treiber (amdkfd) ist. In mindestens einer Ausführungsform ist der AMDGPU-Treiber ein von AMD entwickelter Vorrichtungskerneltreiber für GPUs, der ähnliche Funktionen wie der Vorrichtungskerneltreiber 3706 durchführt, der vorstehend in Verbindung mit 37 erörtert wurde. In mindestens einer Ausführungsform ist der HAS-Kernel-Treiber ein Treiber, der es verschiedenen Arten von Prozessoren erlaubt, Systemressourcen effektiver über Hardware-Merkmale gemeinsam zu nutzen.
In mindestens einer Ausführungsform können verschiedene Bibliotheken (nicht gezeigt) im ROCm-Softwarestapel 3900 oberhalb der Sprachlaufzeit 3903 beinhaltet sein und eine Ähnlichkeit der Funktionalität zu den CUDA-Bibliotheken 3803 bereitstellen, die vorstehend in Verbindung mit 38 erörtert wurden. In mindestens einer Ausführungsform können verschiedene Bibliotheken mathematische, Deep-Learning- und/oder andere Bibliotheken beinhalten, wie etwa unter anderem eine hipBLAS-Bibliothek, die Funktionen ähnlich denen von CUDA cuBLAS implementiert, eine rocFFT-Bibliothek zum Berechnen von FFTs, die ähnlich CUDA cuFFT ist.
40 veranschaulicht eine OpenCL-Implementierung des Softwarestapels 3700 der 37 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet ein OpenCL-Softwarestapel 4000, auf dem eine Anwendung 4001 gestartet werden kann, ein OpenCL-Framework 4005, eine OpenCL-Laufzeit 4006 und einen Treiber 4007. In mindestens einer Ausführungsform wird der OpenCL-Softwarestapel 4000 auf Hardware 3809 ausgeführt, die nicht herstellerspezifisch ist. Da OpenCL durch Vorrichtungen unterstützt wird, die von verschiedenen Herstellern entwickelt wurden, können in mindestens einer Ausführungsform spezifische OpenCL-Treiber erforderlich sein, um mit Hardware von derartigen Herstellern zusammenzuwirken.
In mindestens einer Ausführungsform können die Anwendung 4001, die OpenCL-Laufzeit 4006, der Vorrichtungskerneltreiber 4007 und die Hardware 4008 ähnliche Funktionalitäten wie die Anwendung 3701, die Laufzeit 3705, der Vorrichtungskerneltreiber 3706 bzw. die Hardware 3707 durchführen, die vorstehend in Verbindung mit 37 beschrieben wurden. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die Anwendung 4001 ferner einen OpenCL-Kernel 4002 mit Code, der auf einer Vorrichtung auszuführen ist.
In mindestens einer Ausführungsform definiert OpenCL eine „Plattform“, die es einem Host erlaubt, mit einem Host verbundene Vorrichtungen zu steuern. In mindestens einer Ausführungsform stellt ein OpenCL-Framework eine Plattformschicht-API und eine Laufzeit-API bereit, die als Plattform-API 4003 und Laufzeit-API 4005 gezeigt sind. In mindestens einer Ausführungsform verwendet die Laufzeit-API 4005 Kontexte, um die Ausführung von Kerneln auf Vorrichtungen zu verwalten. In mindestens einer Ausführungsform kann jede identifizierte Vorrichtung einem jeweiligen Kontext zugeordnet sein, den die Laufzeit-API 4005 verwenden kann, für diese Vorrichtung um unter anderem Befehlswarteschlangen, Programmobjekte und Kernelobjekte zu verwalten und Speicherobjekte gemeinsam zu nutzen. In mindestens einer Ausführungsform legt die Plattform-API 4003 Funktionen offen, die unter anderem die Verwendung von Vorrichtungskontexten zum Auswählen und Initialisieren von Vorrichtungen, zum Übermitteln von Arbeit an Vorrichtungen über Befehlswarteschlangen und zum Ermöglichen der Datenübertragung zu und von Vorrichtungen zulassen. Darüber hinaus stellt das OpenCL-Framework in mindestens einer Ausführungsform verschiedene integrierte Funktionen (nicht gezeigt) bereit, einschließlich unter anderem mathematischer Funktionen, relationaler Funktionen und Bildverarbeitungsfunktionen.
In mindestens einer Ausführungsform ist auch ein Compiler 4004 im OpenCL-Framework 4005 beinhaltet. Quellcode kann in mindestens einer Ausführungsform offline vor der Ausführung einer Anwendung oder online während der Ausführung einer Anwendung kompiliert werden. Im Gegensatz zu CUDA und ROCm können OpenCL-Anwendungen in mindestens einer Ausführungsform online durch den Compiler 4004 kompiliert werden, der beinhaltet ist, um repräsentativ für eine beliebige Anzahl von Compilern zu sein, die verwendet werden kann, um Quellcode und/oder IR-Code, wie etwa Standard-Portable-lntermediate-Representation-(„SPIR-V“-)Code, in Binärcode zu kompilieren. Alternativ können in mindestens einer Ausführungsform OpenCL-Anwendungen offline kompiliert werden, bevor derartige Anwendungen ausgeführt werden.
41 veranschaulicht Software, die durch eine Programmierplattform unterstützt wird, gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform ist eine Programmierplattform 4104 konfiguriert, um verschiedene Programmiermodelle 4103, Middlewares und/oder Bibliotheken 4102 und Frameworks 4101 zu unterstützen, auf die eine Anwendung 4100 zurückgreifen kann. In mindestens einer Ausführungsform kann die Anwendung 4100 eine KI/ML-Anwendung sein, die in mindestens einer Ausführungsform unter Verwendung eines Deep-Learning-Frameworks, wie etwa MXNet, PyTorch oder TensorFlow, implementiert ist, das auf Bibliotheken wie cuDNN, NVIDIA Collective Communications Library („NCCL“) und/oder NVIDA Developer Data Loading Library („DALI“) CUDA-Bibliotheken zurückgreifen kann, um beschleunigte Datenverarbeitung auf der zugrundeliegenden Hardware bereitzustellen.
In mindestens einer Ausführungsform kann die Programmierplattform 4104 eine der vorstehend in Verbindung mit 33, 34 bzw. 40 beschriebenen CUDA-, ROCm- oder OpenCL-Plattformen sein. In mindestens einer Ausführungsform unterstützt die Programmierplattform 4104 mehrere Programmiermodelle 4103, die Abstraktionen eines zugrundeliegenden Rechensystems sind, das Ausdrücke von Algorithmen und Datenstrukturen zulässt. Die Programmiermodelle 4103 können in mindestens einer Ausführungsform Elemente der zugrundeliegenden Hardware offenlegen, um die Leistungsfähigkeit zu verbessern. In mindestens einer Ausführungsform können die Programmiermodelle 4103 CUDA, HIP, OpenCL, C++ Accelerated Massive Parallelism („C++AMP“), Open Multi-Processing („OpenMP“), Open Accelerators („OpenACC“) und/oder Vulcan Compute beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein.
In mindestens einer Ausführungsform stellen Bibliotheken und/oder Middlewares 4102 Implementierungen von Abstraktionen von Programmiermodellen 4104 bereit. In mindestens einer Ausführungsform können derartige Bibliotheken Daten und Programmiercode beinhalten, die durch Computerprogramme verwendet und während der Softwareentwicklung eingesetzt werden können. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten derartige Middlewares Software, die Dienste für Anwendungen bereitstellt, die über diejenigen hinausgehen, die von der Programmierplattform 4104 verfügbar sind. In mindestens einer Ausführungsform können die Bibliotheken und/oder Middlewares 4102 cuBLAS-, cuFFT-, cuRAND- und andere CUDA-Bibliotheken oder rocBLAS-, rocFFT-, rocRAND- und andere ROCm-Bibliotheken beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein. Darüber hinaus können die Bibliotheken und/oder Middlewares 4102 in mindestens einer Ausführungsform NCCL- und ROCm-Communication-Collectives-Library-(„RCCL“-)Bibliotheken, die Kommunikationsroutinen für GPUs bereitstellen, eine MlOpen-Bibliothek für Deep Learning-Beschleunigung und/oder eine Eigen-Bibliothek für lineare Algebra, Matrix- und Vektoroperationen, geometrische Transformationen, numerische Solver und verwandte Algorithmen beinhalten.
In mindestens einer Ausführungsform hängen die Anwendungs-Frameworks 4101 von den Bibliotheken und/oder Middlewares 4102 ab. In mindestens einer Ausführungsform ist jedes der Anwendungs-Frameworks 4101 ein Software-Framework, das verwendet wird, um eine Standardstruktur von Anwendungssoftware zu implementieren. Eine KI/ML-Anwendung kann in mindestens einer Ausführungsform unter Verwendung eines Frameworks, wie etwa ein Caffe-, Caffe2-, TensorFlow-, Keras-, PyTorch- oder MxNet-Deep-Learning-Framework implementiert sein.
42 veranschaulicht das Kompilieren von Code zum Ausführen auf einer der Programmierplattformen der 37-40 gemäß mindestens einer Ausführungsform. In mindestens einer Ausführungsform empfängt ein Compiler 4201 Quellcode 4200, der sowohl Host-Code als auch Vorrichtungscode beinhaltet. In mindestens einer Ausführungsform ist der Compiler 4201 konfiguriert, um den Quellcode 4200 in einen vom Host ausführbaren Code 4202 zur Ausführung auf einem Host und in einen von der Vorrichtung ausführbaren Code 4203 zur Ausführung auf einer Vorrichtung umzuwandeln. Der Quellcode 4200 kann in mindestens einer Ausführungsform entweder offline vor der Ausführung einer Anwendung oder online während der Ausführung einer Anwendung kompiliert werden.
In mindestens einer Ausführungsform kann der Quellcode 4200 Code in einer beliebigen Programmiersprache beinhalten, die durch den Compiler 4201 unterstützt wird, wie etwa C++, C, Fortran usw. In mindestens einer Ausführungsform kann der Quellcode 4200 in einer Einzelquelldatei mit einer Mischung aus Host-Code und Vorrichtungscode beinhaltet sein, wobei darin Stellen des Vorrichtungscodes angegeben sind. In mindestens einer Ausführungsform kann eine Einzelquelldatei eine .cu-Datei, die CUDA-Code beinhaltet, oder eine .hip.cpp-Datei, die HIP-Code beinhaltet, sein. Alternativ kann der Quellcode 4200 in mindestens einer Ausführungsform Mehrfachquellen-Codedateien anstelle einer Einzelquelldatei beinhalten, in die Host-Code und Vorrichtungscode getrennt sind.
In mindestens einer Ausführungsform ist der Compiler 4201 konfiguriert, um den Quellcode 4200 in den vom Host ausführbaren Code 4202 zur Ausführung auf einem Host und in den von der Vorrichtung ausführbaren Code 4203 zur Ausführung auf einer Vorrichtung zu kompilieren. In mindestens einer Ausführungsform führt der Compiler 4201 Operationen durch, die das Parsen des Quellcodes 4200 in einen abstrakten Systembaum (abstract system tree - AST), das Durchführen von Optimierungen und das Generieren von ausführbarem Code beinhalten. In mindestens einer Ausführungsform, in der der Quellcode 4200 eine Einzelquelldatei beinhaltet, kann der Compiler 4201 den Vorrichtungscode von dem Host-Code in einer derartigen Einzelquelldatei trennen, den Vorrichtungscode und den Host-Code in einen von der Vorrichtung ausführbaren Code 4203 bzw. einen vom Host ausführbaren Code 4202 kompilieren und den von der Vorrichtung ausführbaren Code 4203 und den vom Host ausführbaren Code 4202 miteinander in einer Einzeldatei verlinken, wie nachstehend in Bezug auf 26 ausführlicher erörtert wird.
In mindestens einer Ausführungsform können der vom Host ausführbare Code 4202 und der von der Vorrichtung ausführbare Code 4203 in einem beliebigen geeigneten Format vorliegen, wie etwa als Binärcode und/oder IR-Code. Im Falle von CUDA kann in mindestens einer Ausführungsform der vom Host ausführbare Code 4202 nativen Objektcode beinhalten und kann der von der Vorrichtung ausführbare Code 4203 Code in einer PTX-Zwischendarstellung beinhalten. Im Falle von ROCm kann sowohl der vom Host ausführbare Code 4202 als auch der von der Vorrichtung ausführbare Code 4203 in mindestens einer Ausführungsform Ziel-Binärcode beinhalten.
Andere Variationen sind im Sinne der vorliegenden Offenbarung. Wenngleich an den offenbarten Techniken diverse Modifikationen und alternative Konstruktionen vorgenommen werden können, sind bestimmte veranschaulichte Ausführungsformen davon in den Zeichnungen gezeigt und wurden vorstehend ausführlich beschrieben. Allerdings versteht es sich, dass nicht die Absicht verfolgt wird, die Offenbarung auf die spezifische(n) offenbarte(n) Form oder Formen einzuschränken, sondern die Absicht ganz im Gegenteil darin besteht, sämtliche Modifikationen, alternativen Konstruktionen und Äquivalente abzudecken, die in den Geist und Umfang der wie in den beigefügten Ansprüchen definierten Offenbarung fallen.
Die Verwendung der Ausdrücke „ein“ und „eine“ und „der/die/das“ und ähnlicher Referenten im Kontext des Beschreibens offenbarter Ausführungsformen (insbesondere im Kontext der folgenden Ansprüche) ist so auszulegen, dass sie sowohl den Singular als auch den Plural abdeckt, sofern in dieser Schrift nichts anderes angegeben ist oder der Kontext dem eindeutig widerspricht, und nicht als Definition eines Ausdrucks. Die Ausdrücke „umfassend“, „aufweisend“, „beinhaltend“ und „enthaltend“ sind als offene Ausdrücke auszulegen (d. h. „einschließlich, aber nicht beschränkt auf“), sofern nichts anderes angegeben ist. Der Ausdruck „verbunden“ ist als teilweise oder vollständig ineinander enthalten, aneinander befestigt oder aneinander angefügt auszulegen, wenn er unmodifiziert vorliegt und sich auf physische Verbindungen bezieht, selbst, wenn ein Element dazwischen eingefügt ist. Die Nennung von Wertebereichen in dieser Schrift ist lediglich dazu gedacht, als kurzes Verfahren zur einzelnen Bezugnahme auf jeden separaten Wert zu dienen, der in den Bereich fällt, es sei denn, in dieser Schrift ist etwas anderes angegeben, und jeder separate Wert ist in die Beschreibung eingeschlossen, als ob er einzeln in dieser Schrift wiedergegeben wäre. In mindestens einer Ausführungsform ist die Verwendung des Ausdrucks „Satz“ (z. B. „ein Satz von Gegenständen“) oder „Teilmenge“ als eine nicht leere Sammlung auszulegen, die ein oder mehrere Elemente umfasst, es sei denn, es ist etwas anderes angemerkt oder der Kontext widerspricht dem. Sofern nichts anderes angegeben ist oder der Kontext dem widerspricht, bezeichnet ferner der Ausdruck „Teilmenge“ eines entsprechenden Satzes nicht notwendigerweise eine richtige Teilmenge des entsprechenden Satzes, sondern die Teilmenge und der entsprechende Satz können gleich sein.
Sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist oder der Kontext dem eindeutig widerspricht, sind konjunktivische Formulierungen, wie etwa Ausdrücke der Form „mindestens eines von A, B und C“ oder „mindestens eines von A, B und C“, andernfalls in dem Kontext zu verstehen, in dem sie allgemein verwendet werden, um darzustellen, dass ein Gegenstand, ein Ausdruck usw. entweder A oder B oder C oder eine beliebige nicht leere Teilmenge des Satzes aus A und B und C sein kann. In mindestens einer Ausführungsform eines Satzes, der drei Elemente aufweist, beziehen sich die konjunktiven Ausdrücke „mindestens eines von A, B und C“ und „mindestens eines von A, B und C“ auf einen beliebigen der folgenden Sätze: {A}, {B}, {C}, {A, B}, {A, C}, {B, C}, {A, B, C}. Derartige konjunktivische Formulierungen sind also nicht generell dazu gedacht, dass bei bestimmten Ausführungsformen jeweils mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C vorhanden sein muss. Sofern nichts anderes angemerkt ist oder der Kontext dem widerspricht, gibt der Ausdruck „Vielzahl“ einen Zustand der Pluralität an (z. B. gibt „eine Vielzahl von Gegenständen“ mehrere Gegenstände an). In mindestens einer Ausführungsform beträgt eine Anzahl der Gegenstände in einer Vielzahl mindestens zwei, es können aber auch mehr sein, wenn dies entweder explizit oder durch den Kontext angegeben ist. Sofern nichts anderes genannt ist oder es anderweitig aus dem Kontext ersichtlich ist, bedeutet die Formulierung „auf Grundlage von“ „mindestens zum Teil auf Grundlage von“ und nicht „ausschließlich auf Grundlage von“.
In dieser Schrift beschriebene Operationen von Prozessen können in einer beliebigen geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden, sofern es in dieser Schrift nicht anders angegeben ist oder der Kontext dem anderweitig eindeutig widerspricht. In mindestens einer Ausführungsform wird ein Prozess, wie etwa die in dieser Schrift beschriebenen Prozesse (oder Variationen und/oder Kombinationen davon), unter der Steuerung von einem oder mehreren Computersystemen durchgeführt, die mit ausführbaren Anweisungen konfiguriert sind, und er ist als Code (z. B. ausführbare Anweisungen, ein oder mehrere Computerprogramme oder eine oder mehrere Anwendungen), der zusammen auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird, durch Hardware oder Kombinationen davon implementiert. In mindestens einer Ausführungsform wird Code auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert. In einer Ausführungsform in der Form eines Computerprogramms, das eine Vielzahl von Anweisungen umfasst, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden können. In mindestens einer Ausführungsform ist ein computerlesbares Speichermedium ein nicht transitorisches computerlesbares Speichermedium, das transitorische Signale (z. B. eine sich ausbreitende transiente elektrische oder elektromagnetische Übertragung) ausschließt, aber nicht transitorische Datenspeicherschaltungen (z. B. Puffer, Cache und Warteschlangen) innerhalb von Transceivern von transitorischen Signalen einschließt. In mindestens einer Ausführungsform ist der Code (z. B. ausführbarer Code oder Quellcode) auf einem Satz von einem oder mehreren nicht transitorischen computerlesbaren Speichermedien gespeichert, auf denen ausführbare Anweisungen gespeichert sind (oder einem anderen Speicher zum Speichern ausführbarer Anweisungen), die bei Ausführung (d. h. als Ergebnis der Ausführung) durch einen oder mehrere Prozessoren eines Computersystems das Computersystem dazu veranlassen, in dieser Schrift beschriebene Operationen durchzuführen. Ein Satz von nicht transitorischen computerlesbaren Speichermedien umfasst in mindestens einer Ausführungsform mehrere nicht transitorische computerlesbare Speichermedien und eines oder mehrere von einzelnen nicht transitorischen Speichermedien der mehreren nicht transitorischen computerlesbaren Speichermedien verfügen nicht über den gesamten Code, während mehrere nicht transitorische computerlesbare Speichermedien gemeinsam den gesamten Code speichern. In mindestens einer Ausführungsform werden die ausführbaren Anweisungen so ausgeführt, dass verschiedene Anweisungen durch verschiedene Prozessoren ausgeführt werden - in mindestens einer Ausführungsform speichert ein nicht transitorisches computerlesbares Speichermedium Anweisungen und eine hauptsächliche zentrale Verarbeitungseinheit („CPU“) führt einige der Anweisungen aus, während eine Grafikverarbeitungseinheit („GPU“) andere Anweisungen ausführt. In mindestens einer Ausführungsform weisen verschiedene Komponenten eines Computersystems separate Prozessoren auf und verschiedene Prozessoren führen verschiedene Teilmengen von Anweisungen aus.
Dementsprechend sind in mindestens einer Ausführungsform Computersysteme konfiguriert, um einen oder mehrere Dienste zu implementieren, die einzeln oder zusammen Operationen der in dieser Schrift beschriebenen Prozesse durchführen, und derartige Computersysteme sind mit geeigneter Hardware und/oder Software konfiguriert, die eine Durchführung der Operationen ermöglichen. Ferner ist ein Computersystem, das mindestens eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung implementiert, eine einzelne Vorrichtung und in einer anderen Ausführungsform ein verteiltes Computersystem, das mehrere Vorrichtungen umfasst, die unterschiedlich arbeiten, sodass das verteilte Computersystem die in dieser Schrift beschriebenen Operationen durchführt und sodass eine einzelne Vorrichtung nicht alle Operationen durchführt.
Die Verwendung von beliebigen und allen der mindestens einen Ausführungsform oder beispielhafter Formulierungen (z. B. „wie etwa“), die in dieser Schrift bereitgestellt sind, ist lediglich dazu gedacht, Ausführungsformen der Offenbarung besser zu verdeutlichen und stellt keine Einschränkung des Umfangs der Offenbarung dar, es sei denn, es ist etwas anderes beansprucht. Keine Formulierungen in der Beschreibung sollten so ausgelegt werden, dass sie ein beliebiges nicht beanspruchtes Element als für die Umsetzung der Offenbarung wesentlich angibt.
Alle Referenzen, einschließlich Veröffentlichungen, Patentanmeldungen und Patenten, die in dieser Schrift erwähnt werden, sind hiermit durch Bezugnahme in demselben Maße aufgenommen, als wäre jede Referenz einzeln und spezifisch als durch Referenz eingeschlossen angegeben und in ihrer Gesamtheit in dieser Schrift ausgeführt.
In der Beschreibung und den Ansprüchen können die Ausdrücke „gekoppelt“ und „verbunden“ zusammen mit ihren Ableitungen verwendet werden. Es versteht sich, dass diese Ausdrücke nicht als Synonyme füreinander gedacht sein können. Vielmehr kann in einigen der mindestens einen Ausführungsform „verbunden“ oder „gekoppelt“ verwendet werden, um anzugeben, dass zwei oder mehr Elemente in direktem oder indirektem physischem oder elektrischem Kontakt miteinander stehen. Mit „gekoppelt“ kann auch gemeint sein, dass zwei oder mehr Elemente nicht in direktem Kontakt miteinander stehen, jedoch trotzdem miteinander zusammenwirken oder interagieren.
Sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist, versteht es sich, dass sich Ausdrücke wie etwa „Verarbeitung“, „Berechnung“, „Berechnen“, „Bestimmen“ oder dergleichen in der gesamten Beschreibung auf Handlungen und/oder Prozesse eines Computers oder Rechensystems oder einer ähnlichen elektronischen Rechenvorrichtung, die Daten, die als physische, wie etwa elektronische, Größen in den Registern und/oder Speichern des Rechensystems dargestellt sind, manipulieren und/oder in andere Daten umwandeln, die auf ähnliche Weise als physische Größen in den Speichern, Registern oder anderen derartigen Informationsspeicher-, -übertragungs- oder -anzeigevorrichtungen des Rechensystems dargestellt sind.
Auf ähnliche Weise kann sich der Ausdruck „Prozessor“ auf eine beliebige Vorrichtung oder einen Abschnitt einer Vorrichtung beziehen, die/der elektronische Daten aus Registern und/oder dem Speicher verarbeitet und diese elektronischen Daten in andere elektronische Daten umwandelt, die in Registern und/oder im Speicher gespeichert werden können. Als nicht einschränkende der mindestens einen Ausführungsform kann der „Prozessor“ eine CPU oder eine GPU sein. Eine „Rechenplattform“ kann einen oder mehrere Prozessoren umfassen. Im vorliegenden Zusammenhang können „Software“-Prozesse zum Beispiel Software- und/oder Hardwareentitäten beinhalten, die im Verlauf der Zeit Arbeit Durchführen, wie etwa Tasks, Threads und intelligente Agenten. Außerdem kann sich jeder Prozess auf mehrere Prozesse beziehen, um Anweisungen nacheinander oder parallel, kontinuierlich oder intermittierend auszuführen. Die Ausdrücke „System“ und „Verfahren“ werden in dieser Schrift insofern austauschbar verwendet, dass ein System ein oder mehrere Verfahren verkörpern kann und die Verfahren als System betrachtet werden können.
Im vorliegenden Dokument kann auf das Erlangen, Erfassen, Empfangen oder Eingeben von analogen oder digitalen Daten in ein Teilsystem, ein Computersystem oder eine computerimplementierte Maschine Bezug genommen werden. In mindestens einer Ausführungsform kann der Prozess des Erlangens, Erfassens, Empfangens oder Eingebens von analogen und digitalen Daten auf eine Vielfalt von Weisen erzielt werden, wie etwa durch das Empfangen von Daten als Parameter eines Funktionsaufrufs oder eines Aufrufs einer Anwendungsprogrammierschnittstelle. In einigen Implementierungen kann der Prozess des Erlangens, Erfassens, Empfangens oder Eingebens von analogen oder digitalen Daten durch Übertragen von Daten über eine serielle oder parallele Schnittstelle erreicht werden. In einer anderen Implementierung kann der Prozess des Erlangens, Erfassens, Empfangens oder Eingebens von analogen oder digitalen Daten durch Übertragen von Daten über ein Computernetzwerk von der bereitstellenden Entität zu der erfassenden Entität erreicht werden. Es kann auch auf das Bereitstellen, Ausgeben, Übermitteln, Senden oder Darstellen von analogen oder digitalen Daten Bezug genommen werden. In verschiedenen der mindestens einen Ausführungsform kann der Prozess des Bereitstellens, Ausgebens, Übermittelns, Sendens oder Darstellens von analogen oder digitalen Daten durch Übertragen von Daten als Eingabe- oder Ausgabeparameter eines Funktionsaufrufs, Parameter einer Anwendungsprogrammierschnittstelle oder eines Interprozess-Kommunikationsmechanismus erreicht werden.
Auch wenn die vorstehende Erörterung einige der mindestens einen Ausführungsform mit Implementierungen der beschriebenen Techniken darlegt, können andere Architekturen verwendet werden, um die beschriebene Funktionalität zu implementieren, und sie sind als im Umfang dieser Offenbarung liegend gedacht. Darüber hinaus könnten, obwohl spezifische Verteilungen von Zuständigkeiten vorstehend zum Zwecke der Erörterung definiert sind, verschiedene Funktionen und Zuständigkeiten in Abhängigkeit von den Umständen anders verteilt und aufgeteilt werden.
Obwohl der Gegenstand ferner in für Strukturmerkmale und/oder Verfahrenshandlungen spezifischen Formulierungen beschrieben wurde, versteht es sich, dass der in den beigefügten Ansprüchen beanspruchte Gegenstand nicht unbedingt auf die beschriebenen spezifischen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist. Vielmehr werden spezifische Merkmale und Handlungen als beispielhafte Formen zum Implementieren der Ansprüche offenbart.

Claims

System, umfassend: eine oder mehrere automatisierte Kabelreparatureinheiten, die dazu bestimmt sind, mindestens zum Teil auf Grundlage einer Kabelzuordnung zu einem Kabelfehler geleitet zu werden, wobei die eine oder mehreren automatisierten Kabelreparatureinheiten dazu bestimmt sind, ein dem Kabelfehler zugeordnetes Kabel aus einer Vielzahl von Kabeln zu identifizieren und mindestens zum Teil auf Grundlage des Kabelfehlers eine Korrekturmaßnahme zu bestimmen und die Korrekturmaßnahme einzuleiten, um den Kabelfehler zu reparieren.
System nach Anspruch 1, wobei die Korrekturmaßnahme mindestens eines von einem Kabel-Patch, einem Kabelersatz, einer Kabelmarkierung, einer Kabelbündelung, einer Kabelführung oder einer Kabelinstallation ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: eine oder mehrere Spulen mindestens aus Faser oder leitendem Draht, die der einen oder den mehreren Kabelreparatureinheiten zugeordnet sind; einen oder mehrere Endverbinder; und ein oder mehrere Werkzeuge zum Erzeugen mindestens eines Kabelsegments unter Verwendung mindestens eines Abschnitts der einen oder mehreren Spulen und mindestens einiger der einen oder mehreren Endverbinder.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Korrekturmaßnahme mindestens zum Teil auf zusätzlichen Informationen basiert, die durch die eine oder mehreren automatisierten Kabelreparatureinheiten nach dem Identifizieren des Kabels erfasst werden.
System nach Anspruch 4, wobei die zusätzlichen Informationen mindestens eines von einem Video-Feed, einem Standbild oder einem Sensormesswert beinhalten.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Korrekturmaßnahme mindestens zum Teil auf einem Fehlerort basiert.
System nach Anspruch 6, wobei der Fehlerort mindestens zum Teil aufgrund historischer Kabelfehlerinformationen bestimmt wird.
Verfahren, umfassend: Bestimmen eines oder mehrerer Kabel aus einer Vielzahl von Kabeln, die einem Kabelfehler zugeordnet sind, mindestens zum Teil auf Grundlage einer Kabelzuordnung; Identifizieren einer oder mehrerer Fehlerbedingungen von dem einen oder den mehreren Kabeln; und Bestimmen einer Korrekturmaßnahme für das eine oder die mehreren Kabel, mindestens zum Teil auf Grundlage der einen oder der mehreren Fehlerbedingungen.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: Bestimmen eines Wegs zu der Vielzahl von Kabeln mindestens zum Teil auf Grundlage der Kabelzuordnung.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Weg durch eine automatisierte Kabelreparatureinheit bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner umfassend: Erfassen zusätzlicher Informationen, die dem einen oder den mehreren Kabeln zugeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die zusätzlichen Informationen ein Live-Video-Feed des einen oder der mehreren Kabel sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, ferner umfassend: Installieren eines Patches entlang eines Abschnitts von einem oder mehreren Kabeln.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, ferner umfassend: Ersetzen mindestens eines Abschnitts von einem oder mehreren Kabeln.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, ferner umfassend: Durchführen einer oder mehrerer Korrekturmaßnahmen; und Erfassen von Sensordaten, um mindestens zum Teil auf Grundlage der Sensordaten zu bestimmen, ob die eine oder mehreren Korrekturmaßnahmen den Kabelfehler behoben haben.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die eine oder mehreren Korrekturmaßnahmen durch eine automatisierte Reparatureinheit durchgeführt werden.
System, umfassend: ein oder mehrere Kabel, die mindestens ein Paar Rechenzentrumskomponenten miteinander koppeln; einen oder mehrere Prozessoren zum Bestimmen eines Kabelfehlers, mindestens zum Teil auf Grundlage von Daten von einem oder mehreren Sensoren, die dem Paar von Rechenzentrumskomponenten zugeordnet sind; und eine oder mehrere automatisierte Kabelreparatureinheiten zum Identifizieren eines Kabels des einen oder der mehreren Kabel, mindestens zum Teil auf Grundlage einer Anweisung, die von dem einen oder den mehreren Prozessoren empfangen wird, die den Kabelfehler anzeigt, und zum Bestimmen einer Korrekturmaßnahme, mindestens zum Teil auf Grundlage einer Eigenschaft des Kabelfehlers.
System nach Anspruch 17, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren ferner dazu bestimmt sind, der einen oder den mehreren automatisierten Kabelreparatureinheiten einen Weg zu dem einen oder den mehreren Kabeln bereitzustellen, wobei der Weg mindestens zum Teil auf einer Kabelzuordnung basiert.
System nach Anspruch 17 oder 18, wobei die eine oder mehreren Korrekturmaßnahmen mindestens eines von einem Kabel-Patch, einem Kabelersatz, einer Kabelmarkierung, einer Kabelbündelung, einer Kabelführung oder einer Kabelinstallation beinhalten.
System nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die eine oder mehreren automatisierten Kabelreparatureinheiten die Korrekturmaßnahme vor Ort durchführen.