姓名：呂烜威? ? ?學號：20021210973? ? ?學院：電子工程學院
轉(zhuǎn)載自：ARM兩大全新平臺誕生：性能飛躍4倍！?
【嵌牛導讀】CPU，是IT行業(yè)的制高點，既是各大IT公司角力的主戰(zhàn)場，背后還是各國政府科技競賽的競技場，40年江湖，你方唱罷我登場，好不熱鬧。在進入CPU時代前的史前時代,?是計算機從發(fā)明到大發(fā)展的計算機時代,?包含機械計算機、電動計算機、電子管計算機、晶體管計算機、集成電路計算機等幾個次世代,?這是一個屬于IBM的光輝時代,?也標志著人類進入電腦逐步解放人腦的智能時代。
【嵌牛鼻子】處理器? ARM? 計算機? ? ARMv9指令集
【嵌牛提問】ARMv9指令集的發(fā)布帶來了哪些影響?
【嵌牛正文】ARM兩大全新平臺誕生：性能飛躍4倍！
3月底，ARM正式發(fā)布了ARMv9指令集，號稱十年來最重要的創(chuàng)新，在兼容現(xiàn)有ARMv8的基礎上，重點強化了安全性、矢量計算、機器學習、數(shù)字信號處理，同時繼續(xù)加強性能，IPC提升幅度高達30％。
現(xiàn)在，ARM又發(fā)布了第一個基于ARMv9指令集架構(gòu)的平臺“ARM Neoverse N2”，在安全性、能耗、性能等方面都有全面的提升，可為新一代基礎設施核心鋪平道路。
Neoverse N系列平臺最為注重性能的擴展性、平衡性，特別針對單位功耗、單位面積的性能，以及單位功耗、面積的核心數(shù)。
相比主要搭檔7nm工藝的上代平臺N1，新一代N2最佳搭檔是5nm，兩相對比在保持相同水平的功率、面積效率的基礎上，N2的IPC同頻性能(約等于單線程性能)可提升達40％，而頻率也可以提高10％。
N2平臺可以橫跨從高吞吐量計算到功率與尺寸受限的邊緣、5G應用場景，且性能提升明顯，例如在云端上提升1.3倍的NGINX，在5G和邊緣應用上提升1.2倍的DPDK數(shù)據(jù)包處理，以及提升1.4倍的SPECint2006。
N2平臺內(nèi)部集成了ARMv9.0-A CPU核心、指令集單元、64KB一級指令緩存、64KB一級數(shù)據(jù)緩存、512KB/1MB ECC二級緩存、異步橋接(Async Bridges)、AMBA 5 CHI直接連接、CoreSight等模塊，微架構(gòu)全方位改進，重點增強基準測試、實際服務器工作負載。、
而在外部系統(tǒng)連接中，它可以支持DDR5內(nèi)存、PCIe 5.0總線、HBM3高帶寬內(nèi)存，等等。
N2還是第一個具備SVE2功能的平臺，可為云到邊緣的性能效率帶來巨大的提升，比如機器學習、數(shù)字信號處理、多媒體、5G等場景中，還具備編程簡易性、可移植性等優(yōu)勢。
SMT同步多線程是如今處理器架構(gòu)設計的一個核心要素，不過另一方面，在云端等共享環(huán)境中，專屬內(nèi)核可以提供更具可預測性、確定性的性能，而且更有利于抵御常見的側(cè)信道攻擊，這也是N2的理念。
同時，它維持了相同的功耗、面積效率，加入了性能定義功耗管理(PDP)。
N2平臺起步就是32核心32線程，最多可以做到128核心128線程，對比N1平臺翻了一番，同時比傳統(tǒng)架構(gòu)的64核心128線程更具競爭力。
生態(tài)方面，Marvell美滿電子已經(jīng)發(fā)布了基于Neoverse N2平臺的OCTEON系列網(wǎng)絡解決方案，預計2021年底前試產(chǎn)，相比上代性能提升高達3倍。
阿里云在即將上線的Arm架構(gòu)ECS實例上已經(jīng)完成測試，SPECjbb測試數(shù)據(jù)表現(xiàn)驚艷，而且基于ARM架構(gòu)運行的DragonWell JDK性能提高了 50%。
騰訊也在硬件測試和軟件支持方面持續(xù)投入，云應用上已經(jīng)可以采用ARM Neoverse技術(shù)。
同時，ARM今天還發(fā)布了全新的計算平臺“ARM Neoverse V1”。
這是ARM設計的第一個支持SVE(可伸縮矢量擴展)的內(nèi)核，可為高性能計算、機器學習帶來大幅度的性能提升。
ARM N系列是注重平衡性、高能效的平臺，ARM V系列則是追求極致性能，具備更大的緩沖、緩存、窗口、隊列設計，擁有更大的帶寬、面積、功耗。
基于性能至上的理念，V1平臺創(chuàng)造了ARM迄今為止最寬的微架構(gòu)，可容納更多運行指令，支持高性能和百萬兆級計算，再加上SVE功能，V1在單核性能上優(yōu)勢十分明顯，全方位碾壓N2平臺。
而在強化單核性能的同時，V1平臺也支持強大的多核心擴展，最多可以做到96核心96線程，工藝上可以使用7nm、5nm，還支持DDR5內(nèi)存、PCIe 5.0總線、HBM2e高帶寬內(nèi)存、CCIX 1.1互連標準等。
ARM V1平臺仍然基于ARMv8.4-A CPU指令集，不過整體架構(gòu)、模塊組成和基于ARMv9指令集的非常類似，有諸多相通之處，同時也有全方位的微架構(gòu)改進，針對基準測試、服務器/高性能計算工作負載的全面增強，當然也不會不計代價地拉高功耗，同樣在電源、功耗、發(fā)熱管理方面做了強化。
相比于N1，作為Arm強調(diào)性能優(yōu)先的新型計算系列的第一個平臺，V1帶來了50％的性能提升、1.8倍的矢量工作負載優(yōu)化、4倍的機器學習工作負載優(yōu)化，可以靈活地為高度依賴CPU性能、帶寬的應用構(gòu)建強大的計算能力，SoC設計也非常靈活。
生態(tài)方面，法國芯片公司SiPearl、韓國電子通信研究所(ETRI)，都在打造基于V1平臺的高性能SoC。
印度電子信息技術(shù)部(MeitY)夜間采納V1平臺，打造國家級百萬兆級高性能計算項目。
另外，ARM今天同步發(fā)布了Arm Neoverse CMN-700，這是業(yè)界最先進的Mesh網(wǎng)格互連技術(shù)，能充分發(fā)揮V1、N2平臺的性能、能效優(yōu)勢。
在上一代CMN-600的基礎上，CMN-700在每個矢量上都進一步提升了性能，包括核心數(shù)量、緩存大小、附加內(nèi)存及IO設備的數(shù)量和類型等等。
另外，還記得嗎？月初的GTC大會上，NVIDIA宣布推出自研的ARM處理器Grace，這是一款面向數(shù)據(jù)中心的高性能處理器，性能會非常強大，將用于制造2千億億次超算“ALPS”(阿爾卑斯山)。
NVIDIA押注ARM處理器也是近年來的一個趨勢，ARM架構(gòu)已經(jīng)開始侵蝕高性能計算市場，跟x86搶地盤了，前不久ARM還推出了全新的ARMv9指令集架構(gòu)，官方處理器Neoverse N2的單核性能提升40%，頻率提升10%，最多可以做到128核256線程。
ARM來勢洶洶，那AMD是否會重新進入ARM市場？畢竟前幾年AMD可是把ARM視為重點來抓的，還自研了K12 ARM處理器，可以兼容x86平臺。
在昨天的財報會議上，AMD CEO蘇資豐也回應了分析師有關ARM處理器的提問，她表示AMD對ARM很熟悉，同時把ARM公司視為重要合作伙伴，會在自己的產(chǎn)品上使用ARM IP核心。
不過蘇姿豐表示，如果說到特定的定制ARM產(chǎn)品，那AMD現(xiàn)在沒有。
如果是說AMD是否應該做半定制ARM設計，那答案也是肯定的，畢竟這就是半定制業(yè)務的意義。
蘇姿豐表示，這個問題不是ARM與x86的競爭，更多地是看在滿足客戶需求的過程中使用正確的IP核心，這就是我們看待ARM的立場。
蘇媽的回答非常官方，滴水不漏，簡單來說她的意思就是ARM之前嘗試過ARM處理器，但是現(xiàn)在不打算自己做ARM處理器了，畢竟自家的高性能Zen架構(gòu)在各個市場表現(xiàn)都很好。
當然，蘇媽也沒把話說死，暗示如果客戶有需求，那AMD也可以在半定制處理器上集成ARM的IP核心。
哦對了，NVIDIA對于ARM的收購，看起來非常麻煩，很懸。
在前不久的GTC 2021大會上，NVIDIA CEO黃仁勛還表示400億美元收購ARM一事進展良好，相信各國會放行這筆交易。
不過這幾天傳出了不太好的消息，英國政府也發(fā)出了公共利益干預通知(PIIN)，確認會基于國家安全干預這筆交易。
英國方面現(xiàn)在只是表態(tài)會干預收購交易，尚無明確的同意或者拒絕，但是此舉已經(jīng)給NVIDIA收購ARM蒙上陰影。
英國方面提出干預是很正常的 ，ARM雖然在2016年就賣給了日本軟銀，但總部依然在英國倫敦，重要的研發(fā)中心、技術(shù)人才也都來自于英國，考慮到ARM CPU未來在移動、PC及數(shù)據(jù)中心市場的重要地位，英國不會輕易讓它被外國公司掌控。
NVIDIA原本預期在18個月內(nèi)完成收購，但是英國此番表態(tài)之后，花旗銀行的分析師們也在重新思考這件事，最新報告中指出這次的收購交易接近失敗，因為NVIDIA前不久推出了自己的數(shù)據(jù)中心處理器Grace，此后被各國批準的可能性只有10%了。
NVIDIA的Grace處理器細節(jié)還沒公布，但性能非常強大，又有先進的連接技術(shù)加持，配LPDDR5X內(nèi)存可提供超過500GB/s的帶寬，而且支持ECC錯誤校驗，通過緩存一致性NVLink總線連接自家GPU，帶寬可超過900GB/s，同時兩顆CPU之間的帶寬超過600GB/s。
當然，花旗這份報告并非單純唱衰NVIDIA，反而是認為在沒有ARM的情況下，NVIDIA會發(fā)展的更好，銷售自己的CPU產(chǎn)品要比授權(quán)IP更有錢賺。
