第11期 2021/06/30
Neoverse進展順利，Arm向數據中心發起強力沖擊
由于高能效、低功耗等特點，Arm在移動設備和物聯網市場得到廣泛應用，擁有龐大而且成熟的生態體系，而在傳統的以數據中心代表的基礎設施市場則是屬于英特爾的。能否把Arm的技術優勢復制到基礎設施領域?
在Arm看來，答案自然是肯定的。Arm正在做這件事情，而且已經做了超過10年了，Neoverse就是ARM進軍數據中心市場放出的大招。Neoverse是Arm 2018年首次對外宣布的一個全新產品系列，主要面向5G網絡和下一代云端到邊緣基礎設施，簡單地理解就是服務器市場。Neoverse架構有更高級別的性能、安全性和可擴展性，其從微架構設計到芯片、軟件和系統進行的全面創新以滿足整個計算領域多樣化且不斷變化的需求。
Neoverse包括三個系列，分別是V系列、N系列、E系列，其中V系列主要面向對計算性能要求比較高的場景，E系列主要面向對能耗要求比較高的場景，N系列主要面向對可擴展性要求比較高的場景。2019年上半年，Arm首先推出了Arm Neoverse平臺的兩款產品，即Neoverse N1平臺和E1平臺。去年9月Arm更新了Neoverse產品路線圖，新增了兩款產品，分別是V1和N2平臺。而這周Arm解密了Neoverse V1和N2平臺的產品細節，也同時發布了CMN-700，作為構建基于Neoverse V1和 N2平臺高性能SoC的關鍵部件。
Neoverse亮相2年來，在HPC、云計算以及5G等市場推廣很快，不僅在AWS有Graviton 以及Graviton2這樣的芯片正式投入商用，Oracle 也已經宣布計劃將 Ampere Altra 用于其云基礎設施，而在HPC領域，不僅有世界最快超級計算機日本富士通Fugaku這樣的用戶，而且印度也宣布研發基于Neoverse的超級計算機。
性能和能效可以兼得
在Arm Neoverse亮相之前，Arm在基礎設施市場已經耕耘超過10年。之前很長時間Arm在這個市場的主力是Cortex-A72，它具有非常出色的能效比，單核性能表現也很好，借助Marvell、英偉達、博通和恩智浦等合作伙伴，以智能網卡、DPU 和物聯網芯片等形式在網絡和邊緣應用場景中得到廣泛應用。
“我們的用戶希望Arm芯片能在基礎設施市場表現得更好，性能能進一步提高，并在大規模使用時保證性能。于是就有了現在的 Neoverse N1內核和 CMN-600 Mesh 網絡，它在核數增加時依然能保證線性性能擴展，也使得 Neoverse 更加適合云服務。”Arm基礎設施事業部高級副總裁兼總經理 Chris Bergey在接受記者采訪時表示。
據悉，Neoverse N1的單核性能現在已可以匹敵或超過傳統 SMT 線程的性能，而從能效的角度看，則可以節約2/3，從而大大增加了Arm在基礎設施市場的應用范圍。
如果說Neoverse N1開創了Arm芯片高性能、高能效和可擴展計算的新時代，那么 Neoverse V1 和 N2則讓Arm再上一天臺階。與N1相比，Neoverse V1有50%的性能提升、1.8倍的矢量工作負載優化以及4倍的機器學習工作負載優化，同時，Neoverse V1也是Arm強調性能優先的新型計算系列的第一個平臺。Neoverse V1 使芯片合作伙伴能靈活地為高度依賴CPU性能和帶寬的應用構建計算能力，并為其提供 SoC 設計的靈活性。
秉持性能至上的思維，Neoverse V1 的設計理念創造了Arm迄今為止設計過的最寬微架構。Neoverse V1寬而深的架構，加上SVE指令集使其在單核性能和通過SVE延長代碼存活期等方面占據領先優勢，并為芯片設計人員提供可實現的靈活性。
Arm在幾周前發布了ArmV9 架構，以滿足高性能、高安全的新一代計算需求。Neoverse N2平臺就是第一個基于Armv9架構的平臺，在安全性、能耗以及性能方面都有全面的提升。相比于N1，Neoverse N2在保持相同水平的功率和面積效率的基礎上，單線程性能提升了40%。Neoverse N2具備良好的可擴展性，可以橫跨從高吞吐量計算到功率與尺寸受限的邊緣和5G應用場景，并在這些應用中帶來優于N1的表現。
Neoverse N2平臺提供了優異的單線程性能和業界領先且能為用戶減少TCO的每瓦性能表現。Neoverse N2還是第一個具備SVE2功能的平臺，該功能可為云到邊緣的性能效率帶來巨大的提升。在諸如機器學習、數字信號處理、多媒體和5G等廣泛應用場景中，SVE2除了帶來大幅性能提升外，還具備了SVE的編程簡易性及可移植性等優勢。
而CMN-700是CMN-600的進一步提升，CMN-700在每個矢量上進一步提升了性能——從內核的數量、緩存的大小，到附加內存及 IO 設備的數量和類型。通過Arm對CCIX和CXL持續不斷的投入，更多的定制選項應運而生，進而使合作伙伴的解決方案具備總線和高核數的可擴展性特色。這將為突破傳統的硅限制提供新的機遇，并為緊密耦合的異構計算提供更大的靈活性。
不斷壯大的合作伙伴體系
Neoverse產品路線圖在去年9月的更新，證明了Arm對Neoverse的承諾。而在市場上，Arm 的Neoverse也得到廣泛認可，眾多合作伙伴加入到生態系統，其中不乏AWS、Oracle這樣的重量級合作伙伴。
AWS的Graviton值得一提。Graviton是基于Neoverse N1平臺研發的。目前，AWS Graviton 芯片已經部署于 AWS 的多個服務區域，在 AWS 全球77個區域中的70個區域已經啟用基于 Graviton 的 vCPU。對于一款正式發布不到一年的產品，這個進度應該說非常快。據悉，AWS去年新增實例中有近一半是基于 Graviton2 平臺。
實際上，不止是AWS，類似的云服務商還有甲骨文。甲骨文計劃在Oracle云基礎設施上采用Ampere Altra CPU，為各種工作負載提供最佳的性價比。
而在網絡方面，Marvell發布了基于Neoverse N2 的OCTEON系列網絡解決方案，并預計于2021年底前試產。相較于前一代的OCTEON解決方案，其性能提升高達3倍。
在超算上，Arm處理器也同樣收獲頗豐，不但有目前位列全球超算500強第一名的日本富士通超級計算機Fugaku這樣的成功案例，而且印度電子信息技術部（MeitY）已宣布將加入法國芯片公司 SiPearl 和韓國電子通信研究所（ ETRI）的行列，采用Neoverse V1驅動國家級百萬兆級高性能計算項目。
在中國，阿里云與騰訊云也已經參與到Arm的生態系統中，阿里云在即將上線的基于Arm架構ECS 實例上完成了測試，結果顯示在 SPECjbb 的測試數據中獲得了驚艷的表現，且基于Arm架構運行的 DragonWell JDK 性能提高了 50%。騰訊在硬件測試和軟件支持方面持續投入，使其在云應用上能采用 Arm Neoverse 技術。
隨著這些成功案例的不斷推出，后面也將有更多合作伙伴和用戶會加入到Arm生態，這些合作伙伴和Arm一起利用 Neoverse 平臺的特色，服務于基礎設施各個領域，從而在基礎設施領域形成X86架構之外新的一級。
本文章選自《AI啟示錄》雜志，閱讀更多雜志內容，請掃描下方二維碼
