服務(wù)器CPU后起之秀挑戰(zhàn)英特爾和AMD
發(fā)布時間：2020-06-29 18:17:17
本周，關(guān)于非手機(jī)用Arm架構(gòu)CPU，特別是Arm服務(wù)器芯片的好消息扎堆出現(xiàn)。
其中，受關(guān)注度較高的有以下三個：首先就是蘋果正式宣布在其Mac系列電腦中放棄使用傳統(tǒng)的英特爾CPU，改用自研的Arm架構(gòu)處理器；其次，在全球超算TOP500最新排名榜上，搭載Arm處理器的Fugaku奪冠，這也創(chuàng)造了Arm芯片的歷史；再有，就是Arm服務(wù)器CPU新銳推出了128核的新品。
與前幾年不斷傳出各種負(fù)面消息相比，最近兩年，Arm服務(wù)器CPU的好消息不斷，似乎經(jīng)過技術(shù)迭代和性能提升，以及下游用戶對非x86架構(gòu)服務(wù)器CPU需求欲望不斷提升，Arm服務(wù)器CPU在技術(shù)和市場兩方面都處在上升狀態(tài)，雖然與x86系的整體競爭力還有明顯差距，但其發(fā)展勢頭似乎迅猛了很多，進(jìn)入了快速發(fā)展期。
之所以如此，首先是因為很多大客戶特別需要Arm結(jié)構(gòu)CPU所提供的性能，另外，基于Arm的軟件生態(tài)系統(tǒng)，包括APP和操作系統(tǒng)也在不斷成熟，再有，x86系的創(chuàng)新也在減速。
而云計算的發(fā)展，也給了Arm架構(gòu)處理器發(fā)展機(jī)會，CPU需要一些特殊的性質(zhì)和特點來滿足云原生的特點，具體包括：一、可預(yù)測的高性能；二、高擴(kuò)展性；三、高能效。
128核Arm服務(wù)器芯片出世
基于這樣的市場需求，今年3月，Ampere公司推出了80核的Arm服務(wù)器芯片Altra系列，具有高內(nèi)存帶寬和高密度等特點。
在過去幾個月當(dāng)中，該公司一直和中國、美國的幾家世界級云服務(wù)商進(jìn)行密切的合作，主要集中于研究如何能夠提高客戶應(yīng)用的性能。在深知客戶的應(yīng)用痛點之后，Ampere又推出了加強(qiáng)版的Altra Max，其最大的特點就是具有128個內(nèi)核。
從80到128，內(nèi)核的擴(kuò)展對數(shù)據(jù)中心整體性能的提升有怎樣的幫助呢？首先就是最受業(yè)界關(guān)注的可擴(kuò)展性。為此，該公司將其Altra系列與英特爾和AMD的處理器進(jìn)行了對比。隨著核數(shù)的增加，性能擴(kuò)展也呈現(xiàn)線性增長。
Ampere 產(chǎn)品高級副總裁Jeff Wittich表示：“隨著核數(shù)增加到160個，我們能夠?qū)崿F(xiàn)理論上最理想性能的98%?！?
圖1：Ampere 產(chǎn)品高級副總裁Jeff Wittich
如圖2所示，與AMD的EPYC和英特爾的Xeon相比，Altra的可擴(kuò)展性有明顯優(yōu)勢。
EPYC方面，隨著線程的增加，性能沒有得到相應(yīng)的增加。Xeon的表現(xiàn)還不如EPYC，他沒有體現(xiàn)出相應(yīng)性能增加，而且在很早的時候，在線程數(shù)量達(dá)到20多的時候，性能已經(jīng)顯示出下降的態(tài)勢。
由于英特爾之前不是主要著力于性能的改善，所以隨著線程的增加，功率會逐漸下降。Jeff Wittich認(rèn)為，特別是在云的環(huán)境下，這兩款處理器的缺點更加明顯，因為隨著用戶越來越多，他們可能享受到性能下降的速度非常快。
相反，在使用Altra處理器的時候，在云端隨著新的用戶增加，新用戶在工作流上云之后所享受到的處理器性能和以前是一樣的，不會出現(xiàn)衰減。
圖2
預(yù)計到2023年，80%的工作負(fù)載將會遷移到微服務(wù)上，這意味著未來會需要更好的單核可預(yù)測性，每個核的性能是可預(yù)測的；需要更高的內(nèi)核密度，要求單核的功耗更低，功效更好，而且這種趨勢在未來也會不斷的加速。這也是推出128核Altra Max處理器的原因。
Altra Max也是基于臺積電7nm制程工藝的，它的樣品會在2020年第四季度提供。據(jù)Jeff Wittich介紹，Altra Max和Altra兩款產(chǎn)品是插槽兼容的，有同樣的內(nèi)存。這就意味著客戶用于Altra的開發(fā)平臺，也可以用于Altra Max。
未來，Ampere還會有一系列的產(chǎn)品推出，包括一款5nm制程工藝的Future，將在2022年面市。
5nm的這款產(chǎn)品已經(jīng)完成了測試芯片的流片。Jeff Wittich表示，Ampere設(shè)計的理念就是讓云的服務(wù)商和ODM使用起來非常方便，每個品類都支持兩個插槽，都有同樣的IO擴(kuò)展性。
我們一共有11個品類的系列產(chǎn)品，云和ODM客戶可以根據(jù)他們的應(yīng)用類型和TDP偏好進(jìn)行選擇。較低TDP的功耗也是非常有益的，與AMD的EPYC相比，同樣是64核，Altra的TDP能夠做到100以下，隨著TDP的下降，所展現(xiàn)出的性能優(yōu)勢會更加明顯。
在一些功耗要求很低的應(yīng)用場景，如邊緣計算方面，能夠提供32個高性能內(nèi)核，而其TDP只有45到58Watts。Jeff Wittich表示：“沒有其他的同類產(chǎn)品能夠像我們一樣提供這么多高性能的內(nèi)核和如此低的功耗，并且不需要使用風(fēng)扇?！?
圖3對于客戶從x86移植到Arm的問題，Jeff Wittich表示，在這個過程中，特別是應(yīng)用到Altra處理器的終端用戶所需要做的工作越來越少，我們有一些軟件工程師在進(jìn)行這方面的支持工作，保證基礎(chǔ)方面的工作順利進(jìn)行。我們也對系統(tǒng)跟內(nèi)核進(jìn)行優(yōu)化，Java方面也做了很多基礎(chǔ)性工作。我們每天都會對一些基礎(chǔ)軟件的迭代更新進(jìn)行實時整合更新，這些基礎(chǔ)系統(tǒng)軟件在Altra平臺上運(yùn)行沒有問題。
合作伙伴
據(jù)Jeff Wittich介紹，Ampere已經(jīng)擁有多家合作伙伴，如packet、CLOUDFLARE、Scaleway、Phoenics、GenyMotion，以及英偉達(dá)等。
據(jù)悉，Ampere已經(jīng)與packet合作了很多年，這是一家為云開發(fā)者提供基礎(chǔ)設(shè)施及服務(wù)的供應(yīng)商，packet已經(jīng)開始使用Altra處理器。CLOUDFLARE主要做網(wǎng)頁的存管，他們對Altra處理器的功耗以及性能非常贊賞，據(jù)悉，今年年底他們會發(fā)布使用Altra處理器的一些相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)。
此外，該公司還與整個生態(tài)系統(tǒng)中其他類型的合作伙伴有合作，比如一些ODM，他們也將Ampere的產(chǎn)品集成，為終端用戶提供服務(wù)。Phoenics將在未來幾個月內(nèi)將Altra系列產(chǎn)品加入到他們提供的系列產(chǎn)品當(dāng)中。
Jeff Wittich表示：“未來幾個月，我們還會宣布一系列新的系統(tǒng)集成商合作伙伴，特別是中國的合作伙伴?！盙enyMotion將會基于Altra系列產(chǎn)品向市場提供相關(guān)服務(wù)。Genymobile主要提供安卓虛擬設(shè)施和服務(wù)，這在中國的發(fā)展前景是非常廣大的。
最近，英偉達(dá)宣布他們提供了一系列的工具和CUDA庫，都是基于Arm的版本。過去幾年，Ampere一直在和英偉達(dá)合作，使用Altra處理器，幫助他們開發(fā)基于顯卡的軟件堆棧。未來，AI、圖像處理等都能運(yùn)行在 Altra處理器上。此外，有一些中國大型云服務(wù)商也在使用Altra。
