ARM CPU雄起！x86被越甩越遠
2022-06-07 09:00:40 快科技經過近十年的生態建設之后，ARM高性能CPU終于在服務器市場嶄露頭角。
亞馬遜、Marvell都已經將ARM架構應用于云端，華為海思也推出了基于Neoverse N1設計的鯤鵬系列服務器，Ampere Computing在去年推出了首款云原生服務器CPU，已經展現出了性能和功耗的優勢。
近日，Ampere在2022 年度戰略和產品路線圖更新的分享中透露，Ampere將在今年發布自研核心的5nm CPU AmpereOne。
Ampere Computing 首席產品官Jeff Wittich表示：“AmpereOne也是以ARM ISA為基礎。客戶每年都期待有性能更高、能效更好，擴展性更好的CPU，通過開發和推出自研核CPU，能夠幫助我們把所有的注意力和重心都放在客戶的需求方面，也能夠去滿足他們相應的要求。”
也就是說，在獲得包括微軟Azure、阿里云、騰訊云等全球七大超大規模的數據中心客戶的認可之后，Ampere要將其CPU的性能和功耗表現進一步提升。
作為ARM高性能服務器CPU提供商的代表，Ampere進一步提升的產品也意味著ARM服務器CPU與x86服務器CPU的差距將進一步擴大。
靠高性能、低功耗、云原生搶食x86服務器市場
ARM架構服務器CPU相比x86服務器CPU一個顯著的特征就是更高性能和更低功耗。
根據Ampere給出的數據，其CPU的性能超越傳統x86處理器3倍，性能功耗比領先近4倍。
與 x86 服務器CPU相比，Ampere Altra 系列可用50%的能耗，提供200%的性能。
Altra CPU能夠實現高性能的關鍵是高核數。
Jeff Wittich解釋說：“我們128 核的產品目前在業內領先，是其它 CPU 的兩倍。每個核上僅運行一個單線程，并保持以一致的高頻率全核運行。同時，我們為每個核提供大容量低延遲的專用緩存，借助智能高帶寬Mesh互聯結構，將所有高性能核都連接在一起，打破了傳統的 CPU 在需求增加時會產生遞減回報的使用瓶頸。還采用先進的DDR和PCIe技術設計，可實現最大容量，擴展內存和 I/O 的帶寬。能夠有效避免用戶之間的相互干擾，同時提供優秀的可擴展性能，最終達到最大利用率。”
還有非常關鍵的一點，Ampere Altra系列是為云計算而生，作為云原生CPU，Ampere為了優化功耗和面積，去除了傳統架構不受云歡迎的特性，實現單核功耗比比傳統 CPU 低 67% 以上。
“傳統x86最大的一個劣勢是，它們并不是專門為數據中心所設計，也不是專門為云端、云業務所設計，過去被用于數據中心，也是由于當時除了x86 CPU沒有更好的選擇。” Jeff Wittich。
云原生處理器的優勢具體可以體現為，由于擁有高核心數量的優勢，每一個核心僅運行一個單線程，可以表現出比較好的性能和安全性，不用擔心工作負載數量、壓力的增加而導致性能的下降，也可以抵御很多用戶干擾。
Altra CPU也有比x86 CPU更好的可擴展性，對于云計算客戶也十分有用。
進一步拉大與x86 CPU的性能差距
Ampere Computing董事長Renee James透露：“我們已經就產品的性能和功能申請了數百項專利，最新的產品AmpereOne采用Ampere Computing自研核， 基于5nm 工藝，支持 PCIgen5 和 DDR5。新產品已經開始送樣，非常期待客戶的反饋。”
“我們即將推出的自研核AmpereOne，也是以ARM ISA為基礎，微架構與ARM提供的Neoverse有非常多區別，但目前還不能提供過多信息。”Jeff Wittich透露，“自研核AmpereOne能夠完美地與我們現在的產品Altra和Altra Max云原生處理器互相兼容。從用戶的角度，他們針對Ampere Altra/ Altra Max實現的優化，在我們的AmpereOne上也可以是完美適用的。除此之外，我們還與編譯器，例如GCC和LLVM進行過相應的合作，進一步確保我們所有產品的適配性。”
雖然還沒有更具體的信息，但Ampere的CPU會進一步提升性能和功耗，這無疑會進一步拉大與x86 CPU的差距。
不過，ARM高性能CPU還有一個明顯的短板，那就是軟件生態。
要完善ARM高性能計算生態，軟硬件都需要不斷提升，Ampere除了與云平臺以及硬件的ODM和OEM合作外，也和技嘉和凌華科技等合作伙伴的開發套件，用于人工智能和自動駕駛等多個場景，拓展應用場景。
Ampere強調，其高性能、低功耗的邊緣云原生處理器，還可將功率降至超低的40W (32C) 或低于70W (64C)。意味著Ampere Computing 32核處理器的功耗比同等的 x86 CPU 低 4.6 倍，能夠開辟其他競爭對手無法涉足的新領地，如 Cruise 的自動駕駛汽車。
當然，Ampere也在探索AI以及混合量子計算的方向。
另外，Ampere通過設立Ampere Developer Program 開發者計劃，希望吸引更多開發者，在開發者社區提供130 多個應用程序，并且每天在網站上進行回歸和更新，從數據庫到 AI 推理的各種解決方案。
“通過回歸測試，可以保證我們廣泛的適配性，同時在適配性的基礎上確保高性能的效果。” Jeff Wittich表示。
但無論如何，Ampere所選擇的ARM高性能計算生態，還需要更多企業和開發者共同建設，才能真正與x86 CPU在服務器市場一較高下。
全球綜合數據資料庫Statista預測，到2028年，ARM架構處理器在數據中心和云的市場規模將達到580億美元，是2019年的14倍多，市場份額也將從2019年的5%增長到25%。
ARM在數據中心的云市場仍然還有一段路要走。
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