Arm 正在 x86 統治的高性能 CPU 市場「披荊斬棘」

作者 | 發布日期 2021 年 09 月 06 日 8:15 | 分類 晶片 , 網路 , 零組件 Telegram share ! follow us in feedly


摩爾定律發揮作用的幾十年間,無數應用受益於晶片性能快速提升,晶片市場格局也逐步穩定,x86 CPU 在桌面和高性能計算市場占絕對優勢,Arm CPU 統治行動網路市場。

然而隨著摩爾定律放緩,市場格局也開始發生變化。能效比優勢明顯的Arm CPU經過三年多努力,已在x86 CPU統治的雲端計算、HPC市場取得成績,且快速增長的DPU和5G市場,Arm也雄心勃勃。

三年推兩代產品

2018年10月,Arm推出Arm Neoverse,這是雲端到邊緣基礎設施產品,Arm承諾Neoverse平台效能30%年增長率,將持續到2022年以後。那時摩爾定律為傳統CPU帶來的提升已不足10%。

Arm Neoverse規劃三個系列產品,同時考慮性能、功率、面積(PPA),擅長可擴展的N系列;提供最佳性能,相對會消耗更多面積和功耗的V系列;主要關注效率,功耗和面積縮減最佳化的E系列。

2019年第一代Neoverse N1推出,性能相比Cosmos平台提升60%,是2018年目標兩倍。同時推出的還有Neoverse E系列處理器。

2020年發表Neoverse N2,保持相同功率和面積效率之餘,比Neoverse N1單線程性能提升40%。強調性能的Neoverse V1的單線程性能相比Neoverse N1更提升超過50%。

單核性能大幅提升的Arm Neoverse CPU今年接連交出成績單。今年3月,安晟培半導體(Ampere Computing)發表「首款雲端原生處理器」Ampere Altra,有80個64位Arm 處理器內核,不久後甲骨文就發表Ampere A1 Compute。

到了7月,基於網路基礎設施提供CDN內容分發網路與減緩DDoS攻擊的服務提供商Cloudflare,首次採用基於Arm架構伺服器部署。相較2013年設計的伺服器,Cloudflare基於Arm架構的系統更安全處理10倍以上網路請求。

在高性能計算領域,日本國立研究開發法人理化學研究所(RIKEN)與富士通公司共同基於Arm架構開發的超級計算機「富嶽」連續第三次名列國際超級計算機500大(TOP500)排行榜第一名。

Arm為什麼能迅速拓展高性能計算市場?

Arm接連交出漂亮成績單背後,是市場需求變化。

「面對未來基礎設施的多樣化要求,傳統通用解決方案已經不再適用。雲端服務提供商和超大型網路公司正在推動創新,達到前所未有的水平。這些都在驅動資料中心最佳化,逐漸從上層應用移到整機,並擴展到伺服器處理器。」Arm基礎設施事業部全球高級總監鄒挺表示。

「透過Neoverse,Arm和廣泛生態合作夥伴系統提供獨特平台,實現未來伺服器晶片解決方案。AWS Graviton2的強勁發展趨勢就是這共同願景的有力證明。」

性能提升為差異化需求的雲端計算提供商最佳化Arm高性能CPU的動力。百度智能雲數據庫積極發展Arm平台數據庫產品,已完成Arm架構的全棧代碼改造和性能優化,性能打平傳統架構平台。

騰訊也持續Arm架構最佳化與實踐,透過性能測試、數據交流、技術研討等形式不斷推動JDK發展Arm架構。據悉KonaJDK團隊完成JDK8和JDK11等版本最佳化,後續也計劃支援JDK17等版本,未來也會加大投入完善JDK對Arm架構的支援。

「基礎設施市場變化非常快速,也在不斷發展,為了滿足這個市場的多樣性與快速變化,必然會出現不同類型的計算解決方案。」鄒挺進一步表示。

「一方面,我們看到超大型網路客戶透過Arm IP定制伺服器晶片,滿足特殊應用場景需求。另一方面,也有大量企業客戶對標準化Arm伺服器晶片帶來的高性價比、優異的TCO(總體擁有成本)表現有著很濃烈的興趣,這也給獨立的Arm 伺服器晶片廠商帶來非常廣闊的市場前景。」

鄒挺認為,Arm雲端領域已取得相對領先的成功,同時中國市場Arm關注領域是雲端資料中心、超大型網路領域、5G網路電信市場。

增加軟體生態投入,站穩高性能CPU市場

5G蓬勃發展,也為Arm帶來新機會。輝達將在5G平台擴大支援Arm架構。

即將爆發的DPU市場,Arm Neoverse也被多款產品採用。兩個月前,Marvell發表基於Neoverse N2平台的DPU。8月英特爾架構日,英特爾透露首款IPU產品消息,讓人有些意外的是IPU整合Arm Neoverse N1 CPU。

鄒挺認為,DPU連接到主機系統,並透過PCI-Express插槽供電,加上DPU支援專用的工作負載加速器和數據包處理功能,所以DPU處理器能否提供出色每瓦性能至關重要。Neoverse N系列能夠提供行業領先的每瓦性能表現,是DPU核心的最佳選擇。

Arm當然也看到這點,正在加強高性能CPU軟體生態建設。據了解Armv8時代的十年,Arm軟體開發人員研發時間超過1,000萬工時。Armv9時代的十年,Arm軟體開發人員投入時間大概會超過3,000萬工時。

到基礎設施領域,鄒挺介紹「透過過去十年努力,Arm現在擁有大量OSS項目,ISV也已支援Arm 64位架構。Docker Hub為Arm編寫的容器鏡像數量超過10萬。同時,在Arm硬體進行CI / CD構建的時間多達每個月超過100萬分鐘。」

企業級雲端原生軟體支援,Arm合作夥伴紅帽近期也宣布Openshift on Arm開發者預覽版落地中國。

Arm在雲端計算、HPC、5G所需的高性能CPU市場的軟體生態正在成熟,高性能計算CPU的市場也迎接新變化。

(本文由 雷鋒網 授權轉載;首圖來源:pxiabay

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