在X86與Arm之間,殺出一條血路


盡管受到新冠疫情的影響,但來自數據中心的需求仍然源源不斷。根據Omdia的數據,2020年全球服務器出貨量達到了1,290萬臺,比2019年增長8.3%;而TrendForce則預計,2021年全球服務器出貨量將增長超過5%。具體到中國,得益于全國范圍內超大規模數據中心的建設,今年第一季度,中國占據了全球服務器總需求的27.2%,出貨量相當強勁。


正因為如此,數據中心處理器巨頭們近期連續發力——橫向,傳統的“X86架構”陣營和迎來第三波發展浪潮的“Arm架構”陣營輪番推出新品;縱向,同一陣營內部的友商間,為了擴大市場份額,紛紛開啟PK互懟模式。而更值得關注的一個大消息,則是一支處理器的“新生力量”,宣布將于2022年推出采用自研架構的服務器CPU芯片,準備硬生生在X86與Arm間,殺出一條血路。


X86陣營的布局


英特爾與AMD在高性能服務器處理器市場上的爭斗,歷來是行業最關注的事件...


3月15日,AMD公司發布了采用臺積電7nm工藝制造的全新EPYC 7003系列處理器,其中包括了代表著服務器CPU性能新高的AMD EPYC 7763處理器。在最多可達64顆的“Zen 3”核心、全新級別的每核心高速緩存、PCIe 4連接、更多I/O和內存吞吐量等先進科技的加持下,EPYC 7003系列處理器每時鐘指令集(IPC)性能提升高達19%。


AMD方面表示,EPYC 7003系列是目前全球最好的數據中心芯片,超越了競爭對手英特爾。預計到2021年底,EPYC處理器將會與包括AWS、思科、戴爾科技、谷歌云、HPE、聯想、微軟Azure、甲骨文云基礎架構、Supermicro和騰訊云等在內的眾多合作伙伴攜手合作,為其生態系統帶來超過400個云實例以及超過100個新OEM平臺。


被AMD搶了風頭的英特爾自然不甘落于人后。


4月7日,英特爾宣布推出第三代至強(Xeon)可擴展處理器(代號Ice Lake),其主要亮點包括:采用Intel最新的10nm工藝,單個芯片最多包含40核。與上一代20核Cascade Lake相比,IPC性能提升20%;在主流數據中心工作負載上性能平均提升46%;74%的AI推理性能增加;與5年前的老系統相比,平均性能提升2.65倍。

在X86與Arm之間,殺出一條血路的圖1

而為了應對數據中心AI負載任務的增長,第三代至強處理器通過代際硬件平臺改進、軟件優化,在機器學習用例中,比如XGBoost算法、Kmeans算法等方面,實現了1.3-1.6倍的性能提升;面向深度學習應用中常見的圖像識別、圖像分類、語言處理等,DL Boost指令實現了1.45-1.74倍的性能提升。


“重整旗鼓”的Arm陣營


日前,Oracle云基礎架構工程執行副總裁Clay Magouyrk發表了題為《Arm-based cloud computing is the next big thing: Introducing Arm on Oracle Cloud Infrastructure》的署名文章。他在文章中指出,市場正在發生變化,Arm處理器現在在智能手機、邊緣設備上隨處可見,并越來越多地用于PC、筆記本電腦和服務器,過去三年里,平均每年出貨220億顆基于Arm架構的芯片。


作為云技術供應商,Oracle看到了上述趨勢,并加快了擁抱Arm服務器的進度。為此,Oracle宣布推出了全球首個正式全面啟用Ampere Altra的云平臺,并通過Oracle Cloud Infrastructure(OCI)向用戶開放。按照Clay Magouyrk的說法,OCI的Ampere A1平臺是云計算中的性價比的絕對領先者。基于行業標準SpecInt和SpecFP基準,Ampere A1的性價比是同類基于Arm的服務器實例的2.5倍,是同類基于x86的Intel Skylake或AMD Naples實例的4倍或更高。

在X86與Arm之間,殺出一條血路的圖2

另一家科技巨頭亞馬遜云科技(AWS)的動向也值得關注。自2020年5月開始上線基于Arm架構的自研Amazon Graviton2處理器的EC2通用計算M6g云實例產品后,又陸續推出為處理內存中大型數據集的工作負載的R6g實例,計算密集型應用程序的C6g,以及近日新上線的專為內存密集任務設計的執行實例X2gd等,使其支持的Amazon EC2實例組合愈加豐富。而且從目前客戶的反饋中,性價比普遍提升40%以上,著實令眾多云服務用戶心動。


美國知名的CDN加速服務商Cloudflare不久前發布的博客中介紹了他們用自己的基準測試套件(基于開源的cf_benchmark)得到的Ampere Altra的性能,以及與AWS Graviton2的對比。與AWS Graviton2相比,Ampere Altra包含的物理核心多25%,運行頻率高20%。由于Altra的核心數量和頻率更高,無論是多核的整體性能還是單核,理論上Ampere Altra的性能都要比AWS Graviton2有優勢。

在X86與Arm之間,殺出一條血路的圖3

神秘的“第三條道路”


然而正當業界為X86和Arm兩大陣營的發展前景各執一詞之時,前文提及的Ampere公司卻釋放了一些不尋常的消息——他們準備將從Arm的Neoverse內核切換到自己全新定義的CPU微架構上,并為此在過去三年中進行了大量準備工作。


這是個大消息!超出了很多人的預想。Ampere首席產品官Jeff Wittich不久前在接受媒體采訪時對此進行了解釋,他說作為Arm架構的授權方和重要合作伙伴,Ampere在早期產品中就已經使用了Arm IP,例如80核Altra和128核Altra Max均采用了Arm內核,性能表現非常出色,可預測的高性能、高可擴展性和高能效的特性是其最重要的三點,這也是對云原生非常重要的方面。但與此同時,Ampere也在開發自研的IP。

在X86與Arm之間,殺出一條血路的圖4

而之所以選擇自研,據Ampere在今年產品路圖宣講會所公布的消息,是因為Ampere開發的產品是專門針對于云,而不是其他數據中心或者其他客戶的應用,因此只能從微架構開始一直向上自己研發產品,才能給客戶提供專門的定制化服務,才能滿足客戶的需求。

在X86與Arm之間,殺出一條血路的圖5

“從性能角度考慮,Ampere希望能夠進一步地優化微架構,來實現更高層級的性能。” Jeff Wittich說目前可供選擇的方法,包括持續增加內核數量;確保內核之間相互隔離,不會相互干擾;提供更低功耗,能夠滿足客戶創新需求的云服務器性能;通過使用自研內核,加快處理速度,提高效率等等。


盡管沒有透露更多新一代5nm處理器的細節,也沒有與Arm Neoverse內核性能進行公開比較,但已知的消息顯示,新產品將使用兼容Arm的自有內核,2022年送樣,而且未來五年內,產品路線圖會更富創新性,性能更高、功耗更低,并且為云端賦予更多獨特的功能。

在X86與Arm之間,殺出一條血路的圖6

在回答“云原生時代Ampere將采取何種商業模式”時,Renee James表示,作為一家開放的公司,Ampere應云而生,不僅使用開源軟件,同時還參與多個開源項目,持續優化C編譯器、GCC和Linux kernel,并通過云與業界分享其所有的產品信息。以此為基礎,Ampere在過去幾年里和微軟、騰訊、Oracle、UCloud和字節跳動等領先廠商建立了密切的合作關系。


目前Ampere推出的多款產品,在多個云原生計算的關鍵指標上都領先于X86系的產品,同時公開的新聞表示Ampere也已經與多家大廠達成合作。不僅如此,Ampere還將在明年發布自己的全新自研內核產品,使其成為了X86與Arm兩大陣營不容忽視的新力量。


在X86與Arm的龍爭虎斗中,Ampere能否真正成為云原生領域的第三條道路,還需等待明年的最終發布。

登錄后免費查看全文
立即登錄
App下載
技術鄰APP
工程師必備
  • 項目客服
  • 培訓客服
  • 平臺客服

TOP