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Arm發(fā)布全新服務(wù)器芯片及路線圖,,進(jìn)一步叫板X86

2020-09-23
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: ARM 服務(wù)器 CPU

  Arm對(duì)服務(wù)器市場擁有巨大的野心是一件眾所周知的事實(shí),,但這是需要?dú)v經(jīng)數(shù)年才得以實(shí)現(xiàn)的愿望,。過去多年里,,雖然Arm陣營經(jīng)過許多懷疑和錯(cuò)誤的嘗試,,但到2020年的今天,,沒有人可以否認(rèn),,由該公司CPU IP驅(qū)動(dòng)的服務(wù)器芯片的確具有競爭力,,而且在多個(gè)指標(biāo)上實(shí)際上處于領(lǐng)先地位,。

  亞馬遜的 Graviton2—— 64核的Neoverse N1服務(wù)器芯片是這個(gè)另一庫第一款被廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品,它將推動(dòng)Arm服務(wù)器生態(tài)系統(tǒng)向前發(fā)展,,并積極進(jìn)攻目前由x86廠商(如英特爾和AMD)主導(dǎo)的基礎(chǔ)架構(gòu)CPU市場份額,。

  這段旅程雖然漫長,但其根源可以追溯到公司早在2018年制定的公開路線圖上,??爝M(jìn)到2020年,我們不僅看到帶有第一代Neoverse N1基礎(chǔ)架構(gòu)CPU IP的產(chǎn)品以商業(yè)和公開可用的形式進(jìn)入市場,,而且我們已經(jīng)看到該公司將其30%的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)收益提高了2倍,。

  Neoverse V1:全新的最高性能層基礎(chǔ)架構(gòu)CPU

  今天,我們已準(zhǔn)備好邁向下一代Neoverse平臺(tái),。Arm不僅展示了先前稱為Zeus的CPU微體系結(jié)構(gòu),,而且還展示了Neoverse N系列以外的全新產(chǎn)品類別:推出新的Neoverse V系列和Neoverse V1(宙斯),以及以Neoverse N2(Perseus)形式出現(xiàn)的新路線圖,。

  新的Neoverse V1將新的V系列引入Arm的基礎(chǔ)設(shè)施IP產(chǎn)品組合,,從本質(zhì)上講,這代表著該公司為追求更高的絕對(duì)性能而不考慮成本的努力。

  今年春季初,,我們介紹了該公司新的移動(dòng)Cortex-X1 CPU IP,,它代表著Arm的重要商業(yè)模式變更:過去,Arm只提供一個(gè)單一的,,適合所有人的CPU微體系結(jié)構(gòu),,被許可人必須采用更廣泛的設(shè)計(jì)和制造方案。但現(xiàn)在從性能方面,,我們已經(jīng)看到了微體系結(jié)構(gòu)的差異,,一種IP產(chǎn)品現(xiàn)在專注于純粹的最高性能(Cortex-X1),無論面積或功耗成本如何,;而另一種設(shè)計(jì)(Cortex-A78)專注于Arm的產(chǎn)品,。更傳統(tǒng)的最大化PPA(功率,性能,,面積)設(shè)計(jì)理念,。

  Neoverse V1形式的Zeus微體系結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是Arm在Hera Cortex-X1 CPU IP的移動(dòng)IP產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)應(yīng)物:專注于最大性能,而對(duì)功耗和面積的關(guān)注較少,。

  這意味著V1具有顯著更大的緩存,,內(nèi)核結(jié)構(gòu),使用了更多的面積和功能來達(dá)到前所未有的性能水平,。

  與我們今天在芯片中看到的Neoverse N1相比,,Arm的新架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了突破性的+50 IPC提升。這里的性能提升潛力是巨大的,,因?yàn)檫@僅是同一進(jìn)程的ISO頻率升級(jí),,并且由于V1通過制程節(jié)點(diǎn)的改進(jìn)而增加了頻率,因此基于V1的實(shí)際產(chǎn)品也很有可能還會(huì)獲得額外的性能提升,。

  如果以保守時(shí)鐘的Graviton2及其2.5GHz N1內(nèi)核為基準(zhǔn),,則理論上的3GHz V1芯片將使每核單線程性能提高80%。就單核性能而言,,這樣的性能提升不僅會(huì)大大超過服務(wù)器領(lǐng)域當(dāng)前的任何x86競爭者,,而且足以與當(dāng)今AMD和Intel當(dāng)今最好的高性能臺(tái)式機(jī)芯片相媲美(盡管我們必須記住它將與下一代Zen3 Milan和Willow Cove Sapphire Rapids產(chǎn)品競爭。

  Neoverse N2是英仙座:繼續(xù)PPA關(guān)注

  除了Neoverse V1平臺(tái),,我們還看到了以前沒有的路線圖插入,。英仙座(Perseus)的設(shè)計(jì)將成為Neoverse N2,并將成為N1的有效產(chǎn)品定位繼承者,。與N1相比,,這種新的CPU IP代表了40%的IPC提升,但是仍然保持著相同的設(shè)計(jì)理念,,即在最低功耗和最小面積內(nèi)實(shí)現(xiàn)性能最大化,。

  當(dāng)我們?cè)谶@里談?wù)摰奈Ⅲw系結(jié)構(gòu)世代時(shí),可能會(huì)有些混亂,因此我制作了一張圖表來說明我們可以稱呼Arm的移動(dòng)設(shè)備和服務(wù)器CPU IP之間的世代同級(jí)產(chǎn)品:

  盡管這只是Arm產(chǎn)品的總體概況,,但需要注意的是,,在設(shè)計(jì)期間的同一時(shí)間串聯(lián)開發(fā)的Cortex和Neoverse產(chǎn)品之間存在相似之處。Neoverse N1是與Cortex-A76一起開發(fā)的,,因此這兩個(gè)微體系結(jié)構(gòu)可以視為兄弟設(shè)計(jì),,因?yàn)樗鼈兙哂泻芏嘞嗨浦帯?/p>

  Neoverse V1可以看作是Cortex-X1的同級(jí)設(shè)計(jì),可能共享許多為這兩個(gè)旗艦CPU開發(fā)的超大型內(nèi)核結(jié)構(gòu),。

  Neoverse N2較為特殊,,因?yàn)樗砹讼乱淮鶦ortex-A內(nèi)核的兄弟姐妹設(shè)計(jì),這是A78的后續(xù)產(chǎn)品,。Arm表示,,他們將在今年年底前獲得該“ Perseus”設(shè)計(jì)的許可,并且客戶已經(jīng)在使用beta RTL ,,我們很可能在明年的TechDay活動(dòng)中聽到更多有關(guān)這一代產(chǎn)品的信息。N2將比V1落后一年,,隨后將需要更多時(shí)間才能在產(chǎn)品中看到這一點(diǎn),。

  需要注意的是,以上所有設(shè)計(jì)均基于Austin,,并且可以視為與Cortex-A76相同的微體系結(jié)構(gòu)家族,。如果我沒記錯(cuò)的話,下一代“波塞冬”設(shè)計(jì)將采用Arm的Sophia-Antipolis設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)開始的全新的微體系結(jié)構(gòu),,盡管Arm確實(shí)指出,,如今不同團(tuán)隊(duì)之間存在更多的協(xié)作和模糊化。在這里,,Arm已經(jīng)注意到,,這一代設(shè)計(jì)的IPC提升了30%,且有可能在2023年投放市場,。

  帶有SVE的未公開架構(gòu):Armv9,?

  Neoverse V1和N2的一個(gè)非常顯著的特征是它們現(xiàn)在支持SVE(可伸縮矢量擴(kuò)展),其中V1具有兩個(gè)原生256位流水線,,而N2是2x128位設(shè)計(jì),。SVE與其他SIMD ISA相比的優(yōu)勢在于,其中寫入的代碼可以隨著微體系結(jié)構(gòu)的執(zhí)行寬度的變化而擴(kuò)展,,而這對(duì)于當(dāng)今的Neon或AVX SIMD指令來說是無法實(shí)現(xiàn)的,。

  迄今為止,富士通的A64FX芯片和定制核心微體系結(jié)構(gòu)是唯一宣布的且可與SVE一起使用的CPU,,這意味著V1和N2將是Arm實(shí)際實(shí)施SVE的第一個(gè)自己的設(shè)計(jì),。

  今天有關(guān)V1和N2 CPU這部分內(nèi)容的公告引起了更多的疑問,但沒有答案,因?yàn)樵摴静辉竿嘎洞酥С质欠裆婕暗谝淮鶶VE指令集,,或者它們是否已經(jīng)支持SVE2,。

  實(shí)際上,無論是Armv8設(shè)計(jì)還是后續(xù)迭代之一,,該公司甚至都不會(huì)確認(rèn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)架構(gòu),。對(duì)于公司而言,這是非常不尋常的,,因?yàn)樗贗P的這些基本方面一向都是透明的,。

  我認(rèn)為這里發(fā)生的是V1和 N2可能都是 Armv9設(shè)計(jì),并且該公司將最遲在今天宣布到明年年中的某個(gè)時(shí)候公開披露新的ISA迭代,,當(dāng)然,,這只是我自己的猜測,因?yàn)锳rm拒絕對(duì)此話題發(fā)表評(píng)論,。

  更新:實(shí)際上,,似乎Arm 早在6月就已經(jīng)將上游的初始編譯器條目公開提交給GCC for Zeus,從而確認(rèn)至少Neoverse V1是Armv8.4 + SVE(1)設(shè)計(jì),。我仍然認(rèn)為N2可能是v9 + SVE2設(shè)計(jì),。

  歸根結(jié)底,我們得出的是兩個(gè)極其引人注目的新微體系結(jié)構(gòu),,它們極大地推動(dòng)了Arm在基礎(chǔ)設(shè)施市場中的地位,。Neoverse N2是一個(gè)顯而易見的設(shè)計(jì),著重于Arm的PPA指標(biāo),,該公司認(rèn)為客戶設(shè)計(jì)的產(chǎn)品主要側(cè)重于需要大量CPU內(nèi)核的“橫向擴(kuò)展”工作負(fù)載,。在這里,我們可以看到多達(dá)128個(gè)內(nèi)核的設(shè)計(jì),。

  Neoverse V1將看到較少的內(nèi)核數(shù)設(shè)計(jì),,因?yàn)镃PU更大,功耗更高,。Arm認(rèn)為被許可人最有可能采用64到96范圍的設(shè)計(jì),。這些頂級(jí)產(chǎn)品將與英特爾和AMD所能提供的最好的產(chǎn)品相抗衡,如果性能預(yù)測得以實(shí)現(xiàn)(如通常對(duì)Arm所做的那樣),,那么我們將與我們進(jìn)行激烈的競爭我見過,。

  SiPearl的“ Rhea”芯片是第一個(gè)被確認(rèn)采用新Neoverse V1內(nèi)核的公共設(shè)計(jì),該芯片希望在7nm TSMC工藝節(jié)點(diǎn)中具有72個(gè)內(nèi)核,。Ampere的“ Siryn”設(shè)計(jì)還將成為應(yīng)用V1微體系結(jié)構(gòu)的候選對(duì)象,,該微體系結(jié)構(gòu)的目標(biāo)是2022年在臺(tái)積電的5nm節(jié)點(diǎn)上發(fā)布。

  


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