Neoverse计算系列平台可以为客户提供构建科技大厦所需要的“砖瓦”,而不再只是某一个单独的IP核或互联IP。

文︱朵啦

图︱Arm

利润丰厚的HPC(高性能计算)市场已经连续多年增长,该领域一直被少数玩家所主导。目前至少有三种架构的CPU可用于HPC任务,包括X86、Arm和Power——虽然Power已经日薄西山。随着Arm架构处理器进入市场,以及AMD Epyc处理器的推出,英特尔绝对主导处理器市场的局面开始松动。亚马逊等云计算龙头已经推出基于Arm架构的自研服务器芯片,在其超大型数据中心中使用自研Arm架构芯片替代X86。

Arm在高性能计算领域的雄心一直不减。几周前,Arm刚发布了下一代CPU指令集架构Armv9架构,近日又公开了ArmNeoverse V1 和 N2 平台的产品细节。Arm承诺,与前代相比,N2,V1可为高性能计算与机器学习提供50%的性能提升。

新平台完善Arm生态

目前Arm已成为全球最重要的半导体科技公司之一,一方面是因为它低功耗的技术路线在移动互联时代的需求高度契合,另一方面源于其所主导的庞大生态圈。前不久,以400亿美元收购Arm的NVIDIA连发三款基于Arm IP打造的处理器,表达了对Arm生态的肯定。此次推出计算产品平台是Arm对于自建生态圈的进一步完善。Arm为Neoverse产品构建平台,使客户可以通过平台承载系统,根据自身需求添加功能,获得可定制的完整解决方案。以下为Arm公开的平台产品细节:

Neoverse V1:带动高性能计算

图:Arm Neoverse V1

Arm Neoverse V1 平台是Arm强调性能优先的新型计算系列的第一个平台,也是Arm设计的首款支持可伸缩矢量扩展(SVE)的内核。Arm表示,V1可为高性能计算与机器学习提供 50% 的性能提升、1．8倍的矢量工作负载优化、以及4倍的机器学习工作负载优化。Neoverse V1 是Arm迄今为止设计过的最宽微架构,容纳更多运行中的指令,支持高性能和百万兆级计算等市场应用。Neoverse V1宽而深的架构,加上SVE功能将使其在单核性能和通过SVE延长代码存活期等方面占据领先优势,并为芯片设计人员提供可实现的灵活性。

Neoverse N2:引领从云到边缘应用的性能

图:Arm Neoverse N2

Arm Neoverse N2 平台是第一个基于Armv9架构的平台,也是Arm的下一代通用计算平台,旨在跨越从超大规模云到智能网卡和运行边缘工作负载的用例。Arm表示,N2可为多样工作负载提供40%的性能提升。相比于N1,Neoverse N2在保持相同水平的功率和面积效率的基础上,单线程性能提升了40%。例如,在云端上提升 1．3 倍的NGINX,在 5G 和边缘应用上提升 1．2 倍的DPDK 数据包处理。Neoverse N2是第一个具备SVE2功能的平台,在诸如机器学习、数字信号处理、多媒体和5G等广泛应用场景中,SVE2除了可带来大幅性能提升外,还可保证达到SVE具备的编程简易性及可移植性等优势。

图:Neoverse V1和N2平台对Arm的意义

对于媒体普遍关心的与最新X86处理器(如第三代AMD EPYC处理器)对比的问题,Arm表示,Neoverse在高可用性、可扩展性方面有优势。Neoverse能够提供同等或者更高的单线程性能,因此Neoverse将拥有非常明确的定义和高可用性;此外,Neoverse在实现更多CPU内核数量支持和更低的能耗的同时,可以横跨从高吞吐量计算到功率与尺寸受限的边缘和5G应用场景,提供很好的可扩展性。Neoverse计算系列平台可以为客户提供构建科技大厦所需要的“砖瓦”,而不再只是某一个单独的IP核或互联IP。

Arm能取得多少份额?

1991年成立于英国剑桥的Arm早期也自主设计和生产芯片,后期放弃自研芯片,转而将芯片设计方案以授权的方式转让给其他公司。开放授权的模式使Arm在技术方面获得不断的提升,在生态方面得以自建与完善。目前ARM占据了以移动设备处理器IP的绝大部分市场;高通、德州仪器、瑞萨、NXP 等主流汽车电子芯片厂商也均有基于ARM 架构的车载产品。

图:投资完整的基础架构平台

在2020年,基于Arm架构的超级计算机 “富岳(Fugaku)”连续第二次登上超算Top500 榜首,Arm技术通过能源效率、性能和可扩展性实现了最佳组合,从而满足人们对高性能计算发展的要求,由此可以看出Arm在高性能计算领域的潜力。高性能计算与数据中心是Arm高度关注的市场。

在Neoverse V1和N2平台产品的媒体会上,Arm展出了Neoverse在去年9月更新的产品路线图,强调其产品在客户中赢得了不少机会。通过解读路线图,确实可以发现Neoverse在Arm生态系统中受到了广泛的关注与采用:在基础设施市场, Marvell表示了在其即将推出的OCTEON网络解决方案中使用Neoverse V2架构,并肯定产品对性能带来的提升;另外,印度电子信息技术部(MeitY)也表示将采用Neoverse V1驱动国家级百万兆级高性能计算项目。在“云”服务领域,甲骨文有在Oracle云基础设施上采用AmpereAltra CPU的计划,阿里巴巴云和腾讯也都在为其云服务投资基于Arm的硬件。

图:用于边缘和物联网基础设施的Cassini项目

图:Arm Neoverse即将推出Oracle云

除了在高性能计算领域表现优秀,Arm在“云”业务领域咄咄逼人,让x86对手不可小觑。在回答关于“云原生”部署的问题,Arm透露,他们正和TARS基金会展开密切合作,TARS基金会是一个由腾讯带领倡议的开源云原生Linux社区,专注于构建微服务云原生开源生态。云原生是用于指导如何在云上构建和运行应用的方法论,是让开发者和企业能够用最先进、最开放的技术构建IT的体系和架构。物联网、人工智能的发展使全球数据呈现指数级暴涨,云计算成为传统产业升级的新助力;在容器、微服务等技术逐步成熟的条件下,云计算再升级,走到了云原生时代。

随着原本在端边占据IP市场主要地位的Arm有进入“云”服务市场的先发优势。近年“云原生”概念的提出,使Arm架构处理器在HPC领域加速落地获得更大的机会。Arm表示正在响应市场对云原生的呼唤,加大投入以推进云原生技术落地实践,帮助更多企业解决“上云上平台”难题。