第13期 2019/10/18
X86指令集的開(kāi)放或?qū)⒊蔀橛⑻貭柵cAMD面臨的威脅
今天，超過(guò)九成的云基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）運(yùn)行以英特爾至強(qiáng)處理器為基礎(chǔ)。那么，AMD EPYC處理器能夠在英特爾所主導(dǎo)的云計(jì)算市場(chǎng)當(dāng)中奪取可觀份額嗎？或者說(shuō)，其他服務(wù)器處理器方案又是否有可能在云計(jì)算領(lǐng)域向AMD以及英特爾發(fā)起挑戰(zhàn)？
英特爾與AMD雙方都曾經(jīng)在2000年中期占據(jù)服務(wù)器處理器市場(chǎng)。AMD方面率先通過(guò)其Opteron處理器架構(gòu)將64位指令引入x86指令集，緊隨其后的英特爾則將AMD 64（也就是現(xiàn)在的x86-64）指令添加至其酷睿處理器架構(gòu)以及至強(qiáng)產(chǎn)品當(dāng)中。接下來(lái)，AMD方面在2008年到2018年期間的對(duì)抗中步步失利，導(dǎo)致大部分服務(wù)器市場(chǎng)份額落入英特爾手中。目前，AMD與英特爾仍是唯一擁有相互使用對(duì)方重要x86-64專利技術(shù)的服務(wù)器處理器許可供應(yīng)商。換言之，任何人想要開(kāi)發(fā)現(xiàn)代x86-64服務(wù)器處理器，都必須獲得AMD與英特爾的專利授權(quán)。
幾年之前，ARM公司快速崛起，并有意通過(guò)對(duì)抗x86指令集的方式奪取可觀的市場(chǎng)份額。ARM的商業(yè)模式說(shuō)來(lái)簡(jiǎn)單，就是將Aarch64指令集許可提供給設(shè)計(jì)ARM服務(wù)器處理器的企業(yè)。目前擁有ARM服務(wù)器處理器許可的包括Ampere的eMAG、AWS Graviton、華為鯤鵬以及Marvell的ThunderX。但是，AMD隨后推出了基于EPYC小芯片的x86設(shè)計(jì)方案，這無(wú)疑給ARM及其許可合作方帶來(lái)不小沖擊。不過(guò)除了ARM之外，企業(yè)與云數(shù)據(jù)中心中心市場(chǎng)對(duì)于AMD的創(chuàng)新能力仍然不夠重視。
與此同時(shí)，伯克利大學(xué)的學(xué)者們開(kāi)發(fā)出新的RISC-V開(kāi)源指令集。該指令集已經(jīng)由RISC-V基金會(huì)完成商業(yè)化，不少ARM服務(wù)器處理器設(shè)計(jì)師都在對(duì)其基于RISC-V的服務(wù)器處理器進(jìn)行評(píng)估，其中也包括阿里巴巴以及谷歌等大型IaaS云供應(yīng)商，外加英偉達(dá)等當(dāng)下尚未正式進(jìn)軍服務(wù)器處理器設(shè)計(jì)領(lǐng)域的芯片企業(yè)。
為了奪取IaaS市場(chǎng)份額，RISC-V也與AMD及ARM一樣，必須同時(shí)證明自身?yè)碛衅髽I(yè)級(jí)的質(zhì)量水平以及足以應(yīng)對(duì)云規(guī)模工作負(fù)載的性能價(jià)值。然而，目前RISC-V仍處于早期開(kāi)發(fā)階段，而且至少需要很多年才有可能成為云數(shù)據(jù)中心部署中的成熟競(jìng)爭(zhēng)者。
IBM公司最近將其POWER指令集免費(fèi)發(fā)布至開(kāi)源世界。很明顯，IBM的POWER 9屬于企業(yè)級(jí)服務(wù)器處理器，藍(lán)色巨人也成功建立起OpenPOWER基金會(huì)，負(fù)責(zé)為POWER 9建立云服務(wù)器供應(yīng)鏈生態(tài)系統(tǒng)。谷歌方面已經(jīng)在過(guò)去幾年，多次展示過(guò)其基于OpenPOWER的POWER 9開(kāi)發(fā)板。
我們也將拭目以待，期待Google Cloud是否真的會(huì)將POWER 9部署至公有IaaS當(dāng)中。如果答案真是如此，不知道會(huì)不會(huì)有其他廠商跟隨谷歌的腳步。
盡管開(kāi)源RISC-V與POWER指令集看起很像那種通用型替代方案，但真正的通用方案恐怕仍會(huì)是其他x86-64服務(wù)器處理器設(shè)計(jì)。目前，構(gòu)建x86服務(wù)器處理器所需要的不少專利已經(jīng)或者即將過(guò)期。自從AMD公司設(shè)計(jì)出AMD 64以及首款Opteron處理器以來(lái)，已經(jīng)過(guò)去了二十年！英特爾的奔騰4以及SSE指令集同樣誕生于1998年，并于2000年年底正式投放市場(chǎng)。
AMD公司于2003年春季推出了采用英特爾奔騰4 32位指令集、AMD 64 64位指令集擴(kuò)展以及英特爾SSE2多媒體指令集擴(kuò)展的Opteron處理器架構(gòu)。利用當(dāng)下即將過(guò)期的知識(shí)產(chǎn)權(quán)組合，新近踏入市場(chǎng)的企業(yè)將能夠繞過(guò)ARM、RISC-V以及POWER指令集此前所面臨的軟件生態(tài)系統(tǒng)挑戰(zhàn)。
另外需要強(qiáng)調(diào)的是，專利的有效期基于專利申請(qǐng)日期，這一日期往往比產(chǎn)品的實(shí)際發(fā)布時(shí)間早得多。
對(duì)于任何處理器指令集而言，驗(yàn)證結(jié)果無(wú)疑是其軟件生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)增長(zhǎng)的最大驅(qū)動(dòng)力。從操作框架以及應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的角度來(lái)看，所有聲稱能夠與指令集兼容的處理器必須真正實(shí)際全面兼容。AMD與英特爾都擁有令人印象深刻的x86-64驗(yàn)證套件。但在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，新型處理器最重要的目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)去三十年以來(lái)傳統(tǒng)企業(yè)操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序的兼容能力。云部署可能會(huì)帶來(lái)一套輕量化程度更高的驗(yàn)證套件，從而顯著降低新型x86-64服務(wù)器處理器的進(jìn)入門(mén)檻。
盡管還沒(méi)有公開(kāi)跡象表明會(huì)有企業(yè)設(shè)計(jì)出基于x86-64架構(gòu)的新型處理器內(nèi)核，但相信大家都知道，新型服務(wù)器處理器內(nèi)核架構(gòu)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證周期大約需要三到四年。這意味著無(wú)論是基于x86-64、ARM Aarch 64、POWER 9抑或是RISC-V架構(gòu)，要想在2022年發(fā)布新型處理器方案，當(dāng)下就必須著手進(jìn)行研發(fā)。
非x86-64指令集的擴(kuò)展，以及競(jìng)爭(zhēng)性軟件開(kāi)發(fā)與操作框架的維護(hù)將耗費(fèi)大量資金。因此，跟隨AMD的腳步似乎是種更為明智的選擇。而且，單憑對(duì)x86-64軟件的兼容性，已經(jīng)足以吸引多家主要云服務(wù)供應(yīng)商。
本文章選自《數(shù)字化轉(zhuǎn)型方略》雜志，閱讀更多雜志內(nèi)容，請(qǐng)掃描下方二維碼
