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在X86与Arm间,杀出一条血路

时间:2021-06-11 作者:邵乐峰 阅读:
数据中心处理器巨头们近期连续发力——横向,传统的“X86架构”阵营和迎来第三波发展浪潮的“Arm架构”阵营轮番推出新品;纵向,同一阵营内部的友商间,为了扩大市场份额,纷纷开启PK互怼模式……
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尽管受到新冠疫情的影响,但来自数据中心的需求仍然源源不断。根据Omdia的数据,2020年全球服务器出货量达到了1,290万台,比2019年增长8.3%;而TrendForce则预计,2021年全球服务器出货量将增长超过5%。具体到中国,得益于全国范围内超大规模数据中心的建设,今年第一季度,中国占据了全球服务器总需求的27.2%,出货量相当强劲。

正因为如此,数据中心处理器巨头们近期连续发力——横向,传统的“X86架构”阵营和迎来第三波发展浪潮的“Arm架构”阵营轮番推出新品;纵向,同一阵营内部的友商间,为了扩大市场份额,纷纷开启PK互怼模式。而更值得关注的一个大消息,则是一支处理器的“新生力量”,宣布将于2022年推出采用自研架构的服务器CPU芯片,准备硬生生在X86与Arm间,杀出一条血路。

X86阵营的布局

英特尔与AMD在高性能服务器处理器市场上的争斗,历来是行业最关注的事件...

3月15日,AMD公司发布了采用台积电7nm工艺制造的全新EPYC 7003系列处理器,其中包括了代表着服务器CPU性能新高的AMD EPYC 7763处理器。在最多可达64颗的“Zen 3”核心、全新级别的每核心高速缓存、PCIe 4连接、更多I/O和内存吞吐量等先进科技的加持下,EPYC 7003系列处理器每时钟指令集(IPC)性能提升高达19%。

AMD方面表示,EPYC 7003系列是目前全球最好的数据中心芯片,超越了竞争对手英特尔。预计到2021年底,EPYC处理器将会与包括AWS、思科、戴尔科技、谷歌云、HPE、联想、微软Azure、甲骨文云基础架构、Supermicro和腾讯云等在内的众多合作伙伴携手合作,为其生态系统带来超过400个云实例以及超过100个新OEM平台。

被AMD抢了风头的英特尔自然不甘落于人后。

4月7日,英特尔宣布推出第三代至强(Xeon)可扩展处理器(代号Ice Lake),其主要亮点包括:采用Intel最新的10nm工艺,单个芯片最多包含40核。与上一代20核Cascade Lake相比,IPC性能提升20%;在主流数据中心工作负载上性能平均提升46%;74%的AI推理性能增加;与5年前的老系统相比,平均性能提升2.65倍。

 

 

而为了应对数据中心AI负载任务的增长,第三代至强处理器通过代际硬件平台改进、软件优化,在机器学习用例中,比如XGBoost算法、Kmeans算法等方面,实现了1.3-1.6倍的性能提升;面向深度学习应用中常见的图像识别、图像分类、语言处理等,DL Boost指令实现了1.45-1.74倍的性能提升。

“重整旗鼓”的Arm阵营

日前,Oracle云基础架构工程执行副总裁Clay Magouyrk发表了题为《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,市场正在发生变化,Arm处理器现在在智能手机、边缘设备上随处可见,并越来越多地用于PC、笔记本电脑和服务器,过去三年里,平均每年出货220亿颗基于Arm架构的芯片。

作为云技术供应商,Oracle看到了上述趋势,并加快了拥抱Arm服务器的进度。为此,Oracle宣布推出了全球首个正式全面启用Ampere Altra的云平台,并通过Oracle Cloud Infrastructure(OCI)向用户开放。按照Clay Magouyrk的说法,OCI的Ampere A1平台是云计算中的性价比的绝对领先者。基于行业标准SpecInt和SpecFP基准,Ampere A1的性价比是同类基于Arm的服务器实例的2.5倍,是同类基于x86的Intel Skylake或AMD Naples实例的4倍或更高。

另一家科技巨头亚马逊云科技(AWS)的动向也值得关注。自2020年5月开始上线基于Arm架构的自研Amazon Graviton2处理器的EC2通用计算M6g云实例产品后,又陆续推出为处理内存中大型数据集的工作负载的R6g实例,计算密集型应用程序的C6g,以及近日新上线的专为内存密集任务设计的执行实例X2gd等,使其支持的Amazon EC2实例组合愈加丰富。而且从目前客户的反馈中,性价比普遍提升40%以上,着实令众多云服务用户心动。

美国知名的CDN加速服务商Cloudflare不久前发布的博客中介绍了他们用自己的基准测试套件(基于开源的cf_benchmark)得到的Ampere Altra的性能,以及与AWS Graviton2的对比。与AWS Graviton2相比,Ampere Altra包含的物理核心多25%,运行频率高20%。由于Altra的核心数量和频率更高,无论是多核的整体性能还是单核,理论上Ampere Altra的性能都要比AWS Graviton2有优势。

神秘的“第三条道路”

然而正当业界为X86和Arm两大阵营的发展前景各执一词之时,前文提及的Ampere公司却释放了一些不寻常的消息——他们准备将从Arm的Neoverse内核切换到自己全新定义的CPU微架构上,并为此在过去三年中进行了大量准备工作。

这是个大消息!超出了很多人的预想。Ampere首席产品官Jeff Wittich不久前在接受媒体采访时对此进行了解释,他说作为Arm架构的授权方和重要合作伙伴,Ampere在早期产品中就已经使用了Arm IP,例如80核Altra和128核Altra Max均采用了Arm内核,性能表现非常出色,可预测的高性能、高可扩展性和高能效的特性是其最重要的三点,这也是对云原生非常重要的方面。但与此同时,Ampere也在开发自研的IP。

而之所以选择自研,据Ampere在今年产品路图宣讲会所公布的消息,是因为Ampere开发的产品是专门针对于云,而不是其他数据中心或者其他客户的应用,因此只能从微架构开始一直向上自己研发产品,才能给客户提供专门的定制化服务,才能满足客户的需求。

“从性能角度考虑,Ampere希望能够进一步地优化微架构,来实现更高层级的性能。” Jeff Wittich说目前可供选择的方法,包括持续增加内核数量;确保内核之间相互隔离,不会相互干扰;提供更低功耗,能够满足客户创新需求的云服务器性能;通过使用自研内核,加快处理速度,提高效率等等。

尽管没有透露更多新一代5nm处理器的细节,也没有与Arm Neoverse内核性能进行公开比较,但已知的消息显示,新产品将使用兼容Arm的自有内核,2022年送样,而且未来五年内,产品路线图会更富创新性,性能更高、功耗更低,并且为云端赋予更多独特的功能。

在回答“云原生时代Ampere将采取何种商业模式”时,Renee James表示,作为一家开放的公司,Ampere应云而生,不仅使用开源软件,同时还参与多个开源项目,持续优化C编译器、GCC和Linux kernel,并通过云与业界分享其所有的产品信息。以此为基础,Ampere在过去几年里和微软、腾讯、Oracle、UCloud和字节跳动等领先厂商建立了密切的合作关系。

目前Ampere推出的多款产品,在多个云原生计算的关键指标上都领先于X86系的产品,同时公开的新闻表示Ampere也已经与多家大厂达成合作。不仅如此,Ampere还将在明年发布自己的全新自研内核产品,使其成为了X86与Arm两大阵营不容忽视的新力量。

在X86与Arm的龙争虎斗中,Ampere能否真正成为云原生领域的第三条道路,还需等待明年的最终发布。

责编:Luffy Liu

 

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邵乐峰
ASPENCORE 中国区首席分析师。
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