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誰更強？64核、7nm、300億晶體管，最強Arm服務(wù)器芯片對標英特爾至強處理器

2019-12-06 12:56:04 EETOP

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周二在拉斯維加斯舉行的re：Invent2019大會上，亞馬遜（AWS）宣布了其第二代基于Arm的自主研發(fā)處理器Graviton2。這顆采用7nm制程，集成了300億個晶體管的64核處理器的核心數(shù)是之前被成功應(yīng)用的A1實例的4倍，將為亞馬遜的第六代EC2實例提供動力。AWS聲稱，與基于Intel的M5實例相比，M6g實例在性能和成本效率方面有了顯著提升。

Graviton2

Graviton2處理器是AWS設(shè)計的定制芯片，基于7nm構(gòu)建，具有300億個晶體管。它基于Arm的Neoverse N1內(nèi)核。亞馬遜聲稱與上一代基于Graviton的A1實例相比，它們的性能提升了7倍。

回顧一下Graviton A1是基于16nm Neoverse平臺的2015年64位Armv8 Cortex-A72微體系結(jié)構(gòu)。它具有四個四核群集，每個群集具有2MB的L2緩存，總共有16個內(nèi)核，運行頻率為2.3GHz。

Graviton2基于第二代7nm Neoverse平臺，代號為Ares。Arm在2月詳細介紹了Ares的4寬Neoverse N1微體系結(jié)構(gòu)，并稱其在相同頻率下的功率效率提高了30％，IPC提升了60％，同時每個核的浮點SIMD性能也提高了兩倍。雖然雖然Arm的數(shù)據(jù)令人印象深刻，但很大程度上類似于 ARM 面向消費級市場的Cortex-A76 微體系架構(gòu)。Arm在描述其架構(gòu)時說：

NeoverseN1處理器的架構(gòu)采用了4發(fā)射讀取/解碼設(shè)計，流水線深度有11級，在出現(xiàn)分支未命中時會縮短，ARM將其稱為“手風琴”流水線。三個完整的64位整數(shù)ALU和專用分支單元。Neon Advanced SIMD流水線更寬，具有雙128b數(shù)據(jù)路徑。提供SIMD引擎的能力也大大擴展到具有解耦的地址/數(shù)據(jù)的雙128位加載/存儲管道，從而實現(xiàn)了2x128的持續(xù)性能。”

Arm表示N1可以擴展到128個內(nèi)核，但是Graviton2具僅有64個內(nèi)核，通過2TB / s網(wǎng)狀架構(gòu)連接。由于具有8個DDR4-3200通道，因此每個內(nèi)核的L2緩存數(shù)量也增加了一倍，內(nèi)存速度提高了5倍，并且始終進行加密。它支持64個PCIe 4.0通道，還支持FP16和INT8數(shù)字。

最有趣的是AWS對基于Intel的M5實例的比較。亞馬遜聲稱這些實例的成本降低了20％，性能提高了40％。更具體地說，Amazon 在M5實例上提供了以下每個vCPU性能改進：

SPECjvm®2008：+ 43％（估計）
SPECCPU®2017整數(shù)：+ 44％（估計）
SPEC CPU 2017浮點數(shù)：+ 24％（估計）
使用Nginx的HTTPS負載平衡：+ 24％
內(nèi)存緩存：性能提高+ 43％，延遲時間更短
X.264視頻編碼：+ 26％
用Cadence Xcellium進行的EDA模擬：+ 54％

從表面上看，這些性能提升似乎令人印象深刻：Graviton2都具有更高的內(nèi)核數(shù)和每個虛擬內(nèi)核的更高性能。但是，應(yīng)該注意的是，英特爾的CPU具有超線程功能，因此每個內(nèi)核有兩個vCPU。這意味著這些測試僅使用英特爾一個線程中每個內(nèi)核可用的兩個線程。但總的來說，如果AWS采用更標準的方法對整個系統(tǒng)進行基準測試那就更好了。

Graviton2將用于通用M6g，計算優(yōu)化的C6g和內(nèi)存優(yōu)化的R6g EC2實例中，具有512GiB的內(nèi)存和高達25 Gbps的網(wǎng)絡(luò)帶寬。Graviton2 EC2實例現(xiàn)已可用于非生產(chǎn)性工作負載，并將在2020年提供更多實例，并將全面可用。

結(jié)論

從基于Neoverse N1的Graviton2處理器的體系結(jié)構(gòu)可以明顯看出，它不是在IPC上競爭，而是在核心數(shù)量和價格上競爭。

首先，作為全球領(lǐng)先的云服務(wù)，AWS正以領(lǐng)先的地位成為基于Arm的服務(wù)器處理器的領(lǐng)先提供商。經(jīng)過其他公司多年嘗試以Arm架構(gòu)在服務(wù)器市場上試圖站穩(wěn)腳跟，但大部分都失敗之后，Arm看來終于在AWS中找到了一個有價值的盟友。

這就提出了一個問題：AWS投資于一系列實例是否會威脅到英特爾？

盡管數(shù)據(jù)中心是一個重要且不斷增長的市場，但實際上，亞馬遜僅占英特爾整體業(yè)務(wù)的一小部分。

從一些數(shù)字來看，英特爾上個季度的收入約為710億美元。其數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)占其中的230億美元，根據(jù)提供的信息，英特爾的云計算業(yè)務(wù)約占110億美元。亞馬遜大約占據(jù)了云計算市場33％的份額，據(jù)估計，英特爾從云計算巨頭那里獲得了36億美元的收入，或者可能占其收入的5％。即使Graviton的采用率達到25％，英特爾的收益也只有10億美元左右受到影響。

采用Arm的軟件兼容性依然是最大的問題呢。盡管如此，Amazon的Graviton2，Arm或許擁有迄今為止在服務(wù)器市場站穩(wěn)腳跟的最可靠解決方案。

關(guān)鍵詞： Arm 英特爾