隨著5G、AI、IoT等確定性趨勢(shì)的來(lái)臨，智能計(jì)算將無(wú)所不及。特別是隨著5G落地，新一輪數(shù)據(jù)浪潮即將來(lái)襲，云計(jì)算作為主流的算力解決方案，將在5G時(shí)代迎來(lái)大發(fā)展。服務(wù)器作為產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)有望率先受益，與此同時(shí)，從基礎(chǔ)計(jì)算架構(gòu)開始的結(jié)構(gòu)性變化，以及相應(yīng)的市場(chǎng)格局震蕩不容忽視。

去年4月，Arm很罕見地投資了一家專注于服務(wù)器處理器的初創(chuàng)公司Ampere（安晟培），該公司成立于2017年10月，創(chuàng)始人是Intel前總裁Renee James。Ampere結(jié)合市場(chǎng)需求和自身優(yōu)勢(shì)，致力于打造面向云計(jì)算和邊緣計(jì)算的新一代處理器，研發(fā)目標(biāo)是專為云計(jì)算而生的服務(wù)器處理器。

為什么需要云原生處理器？

為什么服務(wù)器處理器發(fā)展到現(xiàn)在需要進(jìn)行變革？主要受三方面因素驅(qū)動(dòng)：第一，不同于傳統(tǒng)企業(yè)計(jì)算需求，云計(jì)算需求需要向容器、微服務(wù)這類計(jì)算模型迅速轉(zhuǎn)變；第二，邊緣數(shù)據(jù)中心在持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)于延時(shí)、功耗的需求不同于以往，對(duì)于CPU的部署密度和能耗要求越來(lái)越高；第三，機(jī)器學(xué)習(xí)和AI功能的增強(qiáng)，使得整體基礎(chǔ)設(shè)施都對(duì)計(jì)算能力產(chǎn)生了非常大的需求，包括數(shù)據(jù)中心、邊緣等，這也推動(dòng)了邊緣計(jì)算越來(lái)越向定制化方向發(fā)展，使得異構(gòu)型基礎(chǔ)設(shè)施要具備云計(jì)算的能力。

Ampere 產(chǎn)品高級(jí)副總裁Jeff Wittich認(rèn)為，除上述因素，新一代面向云的計(jì)算架構(gòu)需要更加開放才能產(chǎn)生更好的創(chuàng)新，新一代CPU不能有傳統(tǒng)的制約因素。現(xiàn)代云計(jì)算要求處理器具備確定性、可預(yù)測(cè)性的性能表現(xiàn)，使服務(wù)實(shí)現(xiàn)最低的延時(shí)；還有跨平臺(tái)的可擴(kuò)展性；以及高能效及部署密度。基于這些考慮，Ampere專為云環(huán)境打造了最新一代處理器芯片，即云原生處理器。

為云而生的80核服務(wù)器處理器

Ampere最新推出的基于Arm v8.2+架構(gòu)的80核服務(wù)器處理器Ampere Altra，號(hào)稱專為云環(huán)境塑造全新性能與能效標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)用于新一代云和邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)中心，為數(shù)據(jù)分析、人工智能、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、電信堆棧、邊緣計(jì)算、Web主機(jī)與云原生應(yīng)用等提供突破性的能效提升。

與傳統(tǒng)服務(wù)器CPU相比，Ampere Altra的優(yōu)勢(shì)是什么？Jeff Wittich介紹主要體現(xiàn)在三方面：首先是單線程，能夠提供穩(wěn)定、可預(yù)測(cè)的性能以及良好的安全隔離；二是基于Mesh網(wǎng)格化的內(nèi)核數(shù)量顯著高于同類產(chǎn)品，能夠提供很好的一致性和更高的效率；三是專為云計(jì)算而優(yōu)化的內(nèi)核能效，每一個(gè)核的功耗效率都得到了提升。

Ampere Altra特性

單路80個(gè)單線程內(nèi)核，雙路160個(gè)內(nèi)核；
臺(tái)積電7nm制程工藝；
2PDC，支持8 通道DDR4-3200內(nèi)存，單路內(nèi)存容量達(dá)4TB；
單路配置支持128 條PCIe Gen4 通道，雙路配置支持192條通道；
采用CCIX協(xié)議，支持加速器一致性互聯(lián)；
兩個(gè)128位SIMD單元；
使用int8和fp16運(yùn)算指令進(jìn)行AI推理加速；
服務(wù)器級(jí)RAS；
Arm v8.2+架構(gòu)，符合服務(wù)器基礎(chǔ)架構(gòu)規(guī)范（SBSA）4級(jí)。

尤其是運(yùn)行云原生工作負(fù)載場(chǎng)景下，如搜索、AI推理、多媒體轉(zhuǎn)碼、數(shù)據(jù)庫(kù)等，Ampere Altra優(yōu)勢(shì)明顯。在與AMD EPYC 7742和Intel Xeon Platinum 8280的性能對(duì)比中，是前者的1.04倍，后者的2.23倍。

功耗方面，Ampere Altra每瓦特的性能分別是AMD EPYC 7702的1.14倍、Intel Xeon Platinum 8276的2.11倍。隨著數(shù)據(jù)中心容量的不斷擴(kuò)大，以及向邊緣的擴(kuò)展，對(duì)于一些注重能耗的應(yīng)用，如Web應(yīng)用、存儲(chǔ)、云游戲、邊緣云等，Ampere Altra都是理想選擇。

使用Ampere Altra處理器，單機(jī)架可部署3500多個(gè)內(nèi)核，單機(jī)架內(nèi)核密度比AMD EPYC 7702高38%，比Intel Xeon Platinum 8276高173%；單機(jī)架性能比AMD EPYC 7702高13%，比Intel Xeon Platinum 8276高120%。也正是如此，它能夠以更高的密度實(shí)現(xiàn)更大的機(jī)架容量，總體應(yīng)用成本TCO更低。

據(jù)透露，基于Ampere Altra的單路服務(wù)器與雙路服務(wù)器平臺(tái)現(xiàn)已向全球客戶發(fā)貨，其中包括全球頂級(jí)云服務(wù)提供商，微軟和Oracle都在已公開的名單之列。

Arm架構(gòu)大舉進(jìn)軍服務(wù)器是好時(shí)機(jī)嗎？

近十幾年來(lái)，試圖通過Arm架構(gòu)進(jìn)軍服務(wù)器的廠商不在少數(shù)，命運(yùn)各不相同，目前仍未撼動(dòng)大局。面對(duì)云計(jì)算催生下愈演愈烈的競(jìng)爭(zhēng)，現(xiàn)在是好時(shí)機(jī)嗎？

Jeff Wittich的答案是恰逢其時(shí)，其信心源于兩方面，一是自身產(chǎn)品的性能，二是Arm軟件生態(tài)在數(shù)據(jù)中心的成熟。相對(duì)于x86架構(gòu)，精簡(jiǎn)指令集（RISC）功耗更低，整體效率更高?，F(xiàn)在已有約1200億的Arm設(shè)備部署在移動(dòng)端、IoT終端和消費(fèi)電子領(lǐng)域等，生態(tài)系統(tǒng)龐大。而在服務(wù)器領(lǐng)域，Arm生態(tài)系統(tǒng)在過去幾年也大幅成熟，所有大型操作系統(tǒng)Linux、BSD、windows都能夠支持；容器化，包括虛擬化工具如docker、vmware、KVM和kubernetes都可以在Arm架構(gòu)上進(jìn)行支持；包括CUDA、Java等語(yǔ)言都能兼容。

Ampere還在2018年加入了綠色計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（OpenGCC），其董事長(zhǎng)兼CEO Renee James擔(dān)任該聯(lián)盟副理事長(zhǎng)。希望能與聯(lián)盟共同建立開源軟硬件開發(fā)社區(qū)，以便在超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心方面開展更加開放、環(huán)保的實(shí)施項(xiàng)目。

除了生態(tài)建設(shè)，產(chǎn)品保持迭代和更新的節(jié)奏也非常重要。據(jù)了解，Ampere的計(jì)劃是每年一款新產(chǎn)品，預(yù)計(jì)2021年推出Mystique，核數(shù)更多，性能更高；2022年推出Siryn，在內(nèi)核數(shù)量、性能、功耗方面會(huì)優(yōu)于前兩款產(chǎn)品，會(huì)包括更多基于云的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

云計(jì)算處理器新江湖

服務(wù)器處理器芯片一方面需要長(zhǎng)期的技術(shù)投入，另一方面離不開軟硬件生態(tài)系統(tǒng)的廣泛支持。這是橫亙?cè)诤髞?lái)者面前的兩座大山。強(qiáng)如AMD卷土重來(lái)的勢(shì)頭，在Intel的霸主地位面前，短時(shí)期內(nèi)也只能微幅成長(zhǎng)。根據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)Mercury Research最新數(shù)據(jù)，2019年第四季度的x86服務(wù)器市場(chǎng)，Intel份額從一年前的96.8％微跌至95.5％，AMD從3.2％增長(zhǎng)到4.5％。

除了x86架構(gòu)之上Intel與AMD的近身互搏，x86之外，Arm架構(gòu)一直是一個(gè)獨(dú)特的存在。它在嵌入式移動(dòng)端的足夠成功，吸引了前仆后繼的玩家試圖通過它在服務(wù)器市場(chǎng)大展拳腳，其中不乏高通、三星這樣的國(guó)際大廠。國(guó)內(nèi)廠商方面，從基于Arm架構(gòu)的具體部署和業(yè)務(wù)進(jìn)展來(lái)看，飛騰發(fā)展較早，產(chǎn)品和生態(tài)布局進(jìn)展較好；此外還有華為，正在通過全生態(tài)體系和產(chǎn)業(yè)鏈的整合能力高歌猛進(jìn)。

市場(chǎng)格局在微妙生變中，而云計(jì)算在加速激蕩原有的格局。當(dāng)前解決方案性能、能效的復(fù)合年增長(zhǎng)率已顯著放緩，數(shù)據(jù)中心的能耗和可持續(xù)發(fā)展問題也已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。這都直接指向需要高性能且高能效的處理器。

Arm架構(gòu)在服務(wù)器市場(chǎng)進(jìn)入了關(guān)鍵時(shí)期。一方面，IoT將是云計(jì)算未來(lái)的重要增長(zhǎng)點(diǎn)，而這是其優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域，也是Arm處理器芯片可以充分發(fā)揮價(jià)值的空間；另一方面，5G落地將對(duì)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈和服務(wù)器環(huán)節(jié)影響深遠(yuǎn)，基于5G的AIoT生態(tài)才是真正意義上的變革，諸多創(chuàng)新場(chǎng)景帶來(lái)的海量數(shù)據(jù)計(jì)算、存儲(chǔ)需求將孕育龐大的云服務(wù)市場(chǎng)，也對(duì)基礎(chǔ)計(jì)算架構(gòu)產(chǎn)生了真正的多元化的需求。是否恰逢其時(shí)，市場(chǎng)會(huì)給出答案，不過，這是一場(chǎng)馬拉松。

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