Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cs > arXiv:2507.07223v2

帮助 | 高级搜索

计算机科学 > 分布式、并行与集群计算

arXiv:2507.07223v2 (cs)
[提交于 2025年7月9日 (v1) ,最后修订 2025年7月13日 (此版本, v2)]

标题: 计算无法处理真相:为什么通信税在现代人工智能基础设施中优先考虑内存和互连

标题: Compute Can't Handle the Truth: Why Communication Tax Prioritizes Memory and Interconnects in Modern AI Infrastructure

Authors:Myoungsoo Jung
摘要: 现代人工智能工作负载,如大型语言模型(LLMs)和检索增强生成(RAG),对内存、通信带宽和资源灵活性提出了严峻的要求。传统的以GPU为中心的架构由于日益增长的跨GPU通信开销而难以扩展。本报告介绍了关键的人工智能概念,并解释了Transformer如何革新了大型语言模型中的数据表示。我们分析了大规模人工智能硬件和数据中心设计,识别了分层系统中的可扩展性瓶颈。为了解决这些问题,我们提出了一种基于计算快速链接(CXL)的模块化数据中心架构,该架构实现了内存、计算和加速器的解耦扩展。我们进一步探讨了针对加速器优化的互连技术——统称为XLink(例如,UALink、NVLink、NVLink Fusion),并引入了一种CXL-over-XLink的混合设计,在保持内存一致性的同时减少远距离数据传输。我们还提出了一种结合本地内存和池化内存的分层内存模型,并评估了轻量级CXL实现、HBM和硅光子学在高效扩展中的应用。我们的评估结果表明,人工智能基础设施的可扩展性、吞吐量和灵活性得到了改善。
摘要: Modern AI workloads such as large language models (LLMs) and retrieval-augmented generation (RAG) impose severe demands on memory, communication bandwidth, and resource flexibility. Traditional GPU-centric architectures struggle to scale due to growing inter-GPU communication overheads. This report introduces key AI concepts and explains how Transformers revolutionized data representation in LLMs. We analyze large-scale AI hardware and data center designs, identifying scalability bottlenecks in hierarchical systems. To address these, we propose a modular data center architecture based on Compute Express Link (CXL) that enables disaggregated scaling of memory, compute, and accelerators. We further explore accelerator-optimized interconnects-collectively termed XLink (e.g., UALink, NVLink, NVLink Fusion)-and introduce a hybrid CXL-over-XLink design to reduce long-distance data transfers while preserving memory coherence. We also propose a hierarchical memory model that combines local and pooled memory, and evaluate lightweight CXL implementations, HBM, and silicon photonics for efficient scaling. Our evaluations demonstrate improved scalability, throughput, and flexibility in AI infrastructure.
主题: 分布式、并行与集群计算 (cs.DC) ; 硬件架构 (cs.AR)
ACM 类: B.4.3; C.0; C.2.1; C.2.2
引用方式: arXiv:2507.07223 [cs.DC]
  (或者 arXiv:2507.07223v2 [cs.DC] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.07223
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Myoungsoo Jung [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2025 年 7 月 9 日 18:57:04 UTC (23,293 KB)
[v2] 星期日, 2025 年 7 月 13 日 15:21:59 UTC (23,293 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
cs.DC
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
cs
cs.AR

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号