第11期 2021/06/30
Neoverse進(jìn)展順利，Arm向數(shù)據(jù)中心發(fā)起強(qiáng)力沖擊
由于高能效、低功耗等特點(diǎn)，Arm在移動(dòng)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)得到廣泛應(yīng)用，擁有龐大而且成熟的生態(tài)體系，而在傳統(tǒng)的以數(shù)據(jù)中心代表的基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)則是屬于英特爾的。能否把Arm的技術(shù)優(yōu)勢(shì)復(fù)制到基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域?
在Arm看來，答案自然是肯定的。Arm正在做這件事情，而且已經(jīng)做了超過10年了，Neoverse就是ARM進(jìn)軍數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)放出的大招。Neoverse是Arm 2018年首次對(duì)外宣布的一個(gè)全新產(chǎn)品系列，主要面向5G網(wǎng)絡(luò)和下一代云端到邊緣基礎(chǔ)設(shè)施，簡(jiǎn)單地理解就是服務(wù)器市場(chǎng)。Neoverse架構(gòu)有更高級(jí)別的性能、安全性和可擴(kuò)展性，其從微架構(gòu)設(shè)計(jì)到芯片、軟件和系統(tǒng)進(jìn)行的全面創(chuàng)新以滿足整個(gè)計(jì)算領(lǐng)域多樣化且不斷變化的需求。
Neoverse包括三個(gè)系列，分別是V系列、N系列、E系列，其中V系列主要面向?qū)τ?jì)算性能要求比較高的場(chǎng)景，E系列主要面向?qū)δ芎囊蟊容^高的場(chǎng)景，N系列主要面向?qū)蓴U(kuò)展性要求比較高的場(chǎng)景。2019年上半年，Arm首先推出了Arm Neoverse平臺(tái)的兩款產(chǎn)品，即Neoverse N1平臺(tái)和E1平臺(tái)。去年9月Arm更新了Neoverse產(chǎn)品路線圖，新增了兩款產(chǎn)品，分別是V1和N2平臺(tái)。而這周Arm解密了Neoverse V1和N2平臺(tái)的產(chǎn)品細(xì)節(jié)，也同時(shí)發(fā)布了CMN-700，作為構(gòu)建基于Neoverse V1和 N2平臺(tái)高性能SoC的關(guān)鍵部件。
Neoverse亮相2年來，在HPC、云計(jì)算以及5G等市場(chǎng)推廣很快，不僅在AWS有Graviton 以及Graviton2這樣的芯片正式投入商用，Oracle 也已經(jīng)宣布計(jì)劃將 Ampere Altra 用于其云基礎(chǔ)設(shè)施，而在HPC領(lǐng)域，不僅有世界最快超級(jí)計(jì)算機(jī)日本富士通Fugaku這樣的用戶，而且印度也宣布研發(fā)基于Neoverse的超級(jí)計(jì)算機(jī)。
性能和能效可以兼得
在Arm Neoverse亮相之前，Arm在基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)已經(jīng)耕耘超過10年。之前很長(zhǎng)時(shí)間Arm在這個(gè)市場(chǎng)的主力是Cortex-A72，它具有非常出色的能效比，單核性能表現(xiàn)也很好，借助Marvell、英偉達(dá)、博通和恩智浦等合作伙伴，以智能網(wǎng)卡、DPU 和物聯(lián)網(wǎng)芯片等形式在網(wǎng)絡(luò)和邊緣應(yīng)用場(chǎng)景中得到廣泛應(yīng)用。
“我們的用戶希望Arm芯片能在基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)表現(xiàn)得更好，性能能進(jìn)一步提高，并在大規(guī)模使用時(shí)保證性能。于是就有了現(xiàn)在的 Neoverse N1內(nèi)核和 CMN-600 Mesh 網(wǎng)絡(luò)，它在核數(shù)增加時(shí)依然能保證線性性能擴(kuò)展，也使得 Neoverse 更加適合云服務(wù)。”Arm基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部高級(jí)副總裁兼總經(jīng)理 Chris Bergey在接受記者采訪時(shí)表示。
據(jù)悉，Neoverse N1的單核性能現(xiàn)在已可以匹敵或超過傳統(tǒng) SMT 線程的性能，而從能效的角度看，則可以節(jié)約2/3，從而大大增加了Arm在基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)的應(yīng)用范圍。
如果說Neoverse N1開創(chuàng)了Arm芯片高性能、高能效和可擴(kuò)展計(jì)算的新時(shí)代，那么 Neoverse V1 和 N2則讓Arm再上一天臺(tái)階。與N1相比，Neoverse V1有50%的性能提升、1.8倍的矢量工作負(fù)載優(yōu)化以及4倍的機(jī)器學(xué)習(xí)工作負(fù)載優(yōu)化，同時(shí)，Neoverse V1也是Arm強(qiáng)調(diào)性能優(yōu)先的新型計(jì)算系列的第一個(gè)平臺(tái)。Neoverse V1 使芯片合作伙伴能靈活地為高度依賴CPU性能和帶寬的應(yīng)用構(gòu)建計(jì)算能力，并為其提供 SoC 設(shè)計(jì)的靈活性。
秉持性能至上的思維，Neoverse V1 的設(shè)計(jì)理念創(chuàng)造了Arm迄今為止設(shè)計(jì)過的最寬微架構(gòu)。Neoverse V1寬而深的架構(gòu)，加上SVE指令集使其在單核性能和通過SVE延長(zhǎng)代碼存活期等方面占據(jù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，并為芯片設(shè)計(jì)人員提供可實(shí)現(xiàn)的靈活性。
Arm在幾周前發(fā)布了ArmV9 架構(gòu)，以滿足高性能、高安全的新一代計(jì)算需求。Neoverse N2平臺(tái)就是第一個(gè)基于Armv9架構(gòu)的平臺(tái)，在安全性、能耗以及性能方面都有全面的提升。相比于N1，Neoverse N2在保持相同水平的功率和面積效率的基礎(chǔ)上，單線程性能提升了40%。Neoverse N2具備良好的可擴(kuò)展性，可以橫跨從高吞吐量計(jì)算到功率與尺寸受限的邊緣和5G應(yīng)用場(chǎng)景，并在這些應(yīng)用中帶來優(yōu)于N1的表現(xiàn)。
Neoverse N2平臺(tái)提供了優(yōu)異的單線程性能和業(yè)界領(lǐng)先且能為用戶減少TCO的每瓦性能表現(xiàn)。Neoverse N2還是第一個(gè)具備SVE2功能的平臺(tái)，該功能可為云到邊緣的性能效率帶來巨大的提升。在諸如機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)字信號(hào)處理、多媒體和5G等廣泛應(yīng)用場(chǎng)景中，SVE2除了帶來大幅性能提升外，還具備了SVE的編程簡(jiǎn)易性及可移植性等優(yōu)勢(shì)。
而CMN-700是CMN-600的進(jìn)一步提升，CMN-700在每個(gè)矢量上進(jìn)一步提升了性能——從內(nèi)核的數(shù)量、緩存的大小，到附加內(nèi)存及 IO 設(shè)備的數(shù)量和類型。通過Arm對(duì)CCIX和CXL持續(xù)不斷的投入，更多的定制選項(xiàng)應(yīng)運(yùn)而生，進(jìn)而使合作伙伴的解決方案具備總線和高核數(shù)的可擴(kuò)展性特色。這將為突破傳統(tǒng)的硅限制提供新的機(jī)遇，并為緊密耦合的異構(gòu)計(jì)算提供更大的靈活性。
不斷壯大的合作伙伴體系
Neoverse產(chǎn)品路線圖在去年9月的更新，證明了Arm對(duì)Neoverse的承諾。而在市場(chǎng)上，Arm 的Neoverse也得到廣泛認(rèn)可，眾多合作伙伴加入到生態(tài)系統(tǒng)，其中不乏AWS、Oracle這樣的重量級(jí)合作伙伴。
AWS的Graviton值得一提。Graviton是基于Neoverse N1平臺(tái)研發(fā)的。目前，AWS Graviton 芯片已經(jīng)部署于 AWS 的多個(gè)服務(wù)區(qū)域，在 AWS 全球77個(gè)區(qū)域中的70個(gè)區(qū)域已經(jīng)啟用基于 Graviton 的 vCPU。對(duì)于一款正式發(fā)布不到一年的產(chǎn)品，這個(gè)進(jìn)度應(yīng)該說非�？�。據(jù)悉，AWS去年新增實(shí)例中有近一半是基于 Graviton2 平臺(tái)。
實(shí)際上，不止是AWS，類似的云服務(wù)商還有甲骨文。甲骨文計(jì)劃在Oracle云基礎(chǔ)設(shè)施上采用Ampere Altra CPU，為各種工作負(fù)載提供最佳的性價(jià)比。
而在網(wǎng)絡(luò)方面，Marvell發(fā)布了基于Neoverse N2 的OCTEON系列網(wǎng)絡(luò)解決方案，并預(yù)計(jì)于2021年底前試產(chǎn)。相較于前一代的OCTEON解決方案，其性能提升高達(dá)3倍。
在超算上，Arm處理器也同樣收獲頗豐，不但有目前位列全球超算500強(qiáng)第一名的日本富士通超級(jí)計(jì)算機(jī)Fugaku這樣的成功案例，而且印度電子信息技術(shù)部（MeitY）已宣布將加入法國(guó)芯片公司 SiPearl 和韓國(guó)電子通信研究所（ ETRI）的行列，采用Neoverse V1驅(qū)動(dòng)國(guó)家級(jí)百萬兆級(jí)高性能計(jì)算項(xiàng)目。
在中國(guó)，阿里云與騰訊云也已經(jīng)參與到Arm的生態(tài)系統(tǒng)中，阿里云在即將上線的基于Arm架構(gòu)ECS 實(shí)例上完成了測(cè)試，結(jié)果顯示在 SPECjbb 的測(cè)試數(shù)據(jù)中獲得了驚艷的表現(xiàn)，且基于Arm架構(gòu)運(yùn)行的 DragonWell JDK 性能提高了 50%。騰訊在硬件測(cè)試和軟件支持方面持續(xù)投入，使其在云應(yīng)用上能采用 Arm Neoverse 技術(shù)。
隨著這些成功案例的不斷推出，后面也將有更多合作伙伴和用戶會(huì)加入到Arm生態(tài)，這些合作伙伴和Arm一起利用 Neoverse 平臺(tái)的特色，服務(wù)于基礎(chǔ)設(shè)施各個(gè)領(lǐng)域，從而在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域形成X86架構(gòu)之外新的一級(jí)。
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