隨著云計(jì)算的蓬勃發(fā)展,，各大IDC數(shù)據(jù)中心對(duì)服務(wù)器CPU的要求也是水漲船高,。每逢有算力更強(qiáng)、性能更穩(wěn),、成本更低的服務(wù)器CPU上市,，都會(huì)引發(fā)眾多數(shù)據(jù)中心用戶的高度關(guān)注。究其原因其實(shí)非常簡(jiǎn)單：不論是一個(gè)百分點(diǎn)的性能提升,，亦或是一個(gè)百分點(diǎn)的成本降低,，數(shù)據(jù)中心里那么多臺(tái)服務(wù)器日積月累下來(lái),，也會(huì)是一筆非常驚人的數(shù)字。
過(guò)去20年里,，云服務(wù)器CPU市場(chǎng)一直被英特爾的x86架構(gòu)統(tǒng)治,，市場(chǎng)份額甚至一度超過(guò)90％。近幾年中,，AMD一直緊隨后,，窮追不舍，進(jìn)攻英特爾市場(chǎng)?，F(xiàn)在,，服務(wù)器CPU領(lǐng)域風(fēng)云再起。
01
服務(wù)器CPU發(fā)展歷史
AMD和英特爾是PC制造領(lǐng)域最具標(biāo)志性的兩個(gè)名字,。幾十年來(lái),，他們一直在努力為游戲玩家、休閑網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和專業(yè)人士提供速度最快,、功能最強(qiáng)大,、功能最豐富的處理器。多年來(lái),，他們來(lái)來(lái)回回幾次激烈競(jìng)爭(zhēng),。AMD推出了突破性的設(shè)計(jì)，而英特爾則用自己的革命性芯片做出回應(yīng),。英特爾在2005年至2015年期間對(duì)旗艦性能保持了強(qiáng)有力的把握,，AMD真正扭轉(zhuǎn)了局面推出其Ryzen處理器。
自英特爾在1978年推出第一顆x86處理器8086后,，CPU的發(fā)展方向一直都是整合更多的指令集與外部控制器,，以及更高的主頻。單核性能的提升除了架構(gòu)以外很重要的一點(diǎn)是取決于頻率和緩存,，而頻率限于CPU溫度和功耗不可能增長(zhǎng)太快,，緩存限于CPU面積和成本同樣不能快速增長(zhǎng),，這樣頻率和緩存只能依靠半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步來(lái)逐步提升,。當(dāng)CPU的單核效能與頻率都到瓶頸之后，英特爾與AMD都開(kāi)始向多核發(fā)展,。
英特爾從單核到多核之路
2005年5月,，英特爾推出史上第一個(gè)雙核處理器Pentium D系列，采用90nm工藝核心,，每核心擁有1MBL2緩存,，均是800MHz的FSB，隨后還推出了帶超線程技術(shù)的Pentium Extreme Edition 840處理器,，雙核四線程,，F(xiàn)SB也提升到了1066MHz,，頻率也更高。
之后,，Pentium D處理器的繼任者是非常經(jīng)典的Core 2 Due處理器,，而且他們還用當(dāng)年炮制首款雙核處理器的手法造出了首款四核處理器Core 2 Quad。
2013年英特爾推出的Corei7－980X是首款6核處理器,，核心代號(hào)Gulftown,，它基于Westmere架構(gòu)，處理器每核心擁有256KB L2緩存,，共享12MB L3緩存,，主頻是3．33GHz，最高睿頻3．6GHz,。
桌面市場(chǎng)的第一顆真八核處理器是英特爾在2014年推出的Corei7－5960X,，屬于22nm的Haswell－E架構(gòu)，基礎(chǔ)頻率3GHz,，最高睿頻3．5GHz,，擁有20MBL3緩存，屬于HEDT的X99平臺(tái),。
后來(lái),，Core i7－6950X成為首款桌面的十核處理器，生產(chǎn)工藝從22nm升級(jí)到14nm,，核心數(shù)量從上代Core i7－5960X的8核增加到10核,，晶體管數(shù)量也從26億增加到32億。
2017年,，英特爾推出了第七代Core X系列處理器,，包括Skylake－X與Kabylake－X兩種不同架構(gòu)的處理器，SkylakeX處理器多了12核,、14核,、16核、18核的產(chǎn)品,，并且用Core i9取代Core i7成為英特爾消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)上最強(qiáng)處理器的代名詞,。
英特爾的Lakefield項(xiàng)目于2019年正式公開(kāi)，2020年正式上市,，這款產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)性質(zhì)很重,，它是首款采用英特爾Foveros 3D堆疊工藝的產(chǎn)品，也是首款采用混合架構(gòu)的x86五核處理器,。從此英特爾開(kāi)啟混合架構(gòu)新時(shí)代,。
AMD從雙核到96核
AMD的雙核處理器Athlon 64 X2誕生于2005年5月。但與英特爾的PentiumD不同，AMD的Athlon 64 X2是在同一塊芯片內(nèi)整合了兩個(gè)K8核心,，兩個(gè)核心之間可透過(guò)System Request Queue實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通,，因此執(zhí)行效率遠(yuǎn)高于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)品。
2007年K10架構(gòu)的四核于11月11日發(fā)布,，它確實(shí)是首款原生四核處理器,，并且首次把L3緩存引入到消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)，但整體效能不如對(duì)手的Core 2 Quad,。主流平臺(tái)的八核處理器,，是2017年Zen架構(gòu)的第一代Ryzen7列處理器，它正式引發(fā)了英特爾與AMD在處理器市場(chǎng)的核心數(shù)量大戰(zhàn),。
2018年發(fā)布的第二代銳龍Threadripper,，最大核心數(shù)量已達(dá)到32核。到了銳龍Threadripper 3000,，CPU被拆分成CCD計(jì)算核心和IOD輸入輸出核心,，解決了每個(gè)核心之間訪問(wèn)內(nèi)存和PCI－E時(shí)延遲不一的問(wèn)題，于是2020年,，64核的銳龍Threadriper3990X從此誕生,。
最近，在AMD推出的新服務(wù)器CPU中,，其核心已經(jīng)提高至96核,。總的來(lái)看,，在高性能計(jì)算領(lǐng)域,，以盡可能得使用多核心處理器，獲取更高的性能,。
02
服務(wù)器CPU比拼激烈
在2022年投資者大會(huì)上,，英特爾首次披露了2022－2024年的全新英特爾至強(qiáng)產(chǎn)品路線圖。至強(qiáng)Xeon是主要用于＂中間范圍＂的企業(yè)服務(wù)器和工作站,。在英特爾的服務(wù)器主板上,，最多達(dá)八個(gè)Xeon處理器能夠共用100MHz的總線而進(jìn)行多路處理。
目前,，英特爾最新款服務(wù)器CPU仍舊是2021年推出的第三代至強(qiáng)（Xeon）可擴(kuò)展處理器（代號(hào)Ice Lake）,，其主要亮點(diǎn)包括：采用英特爾最新的10nm工藝，單個(gè)芯片最多包含40核,。與上一代20核Cascade Lake相比,，IPC性能提升20％,；在主流數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載上性能平均提升46％,；74％的AI推理性能增加；與5年前的老系統(tǒng)相比，平均性能提升2．65倍,。
來(lái)源：英特爾
從路線圖上看,，英特爾下一代面向服務(wù)器領(lǐng)域CPU代號(hào)名為Sapphire Rapids。Sapphire Rapids采用12／13代酷睿同款的Intel7制造工藝,，改用新的Socket E LGA4677封裝接口,，首次引入chiplet小芯片封裝，物理層面最多60個(gè)Golden Cove微架構(gòu)核心但首批只開(kāi)啟56個(gè)核心,，集成112MB三級(jí)緩存,，熱設(shè)計(jì)功耗350W。
其他方面,，內(nèi)存支持八通道DDR5－4800,，擴(kuò)展連接提供80條PCIe 5．0／4．0通道，可選集成最多64GB HBM2e內(nèi)存,，還會(huì)支持CXL 1．0高速互連總線,。
事實(shí)上，英特爾希望這款新處理器能憑借對(duì)DDR5,、PCIe Gen5和Compute Express Link等新技術(shù)的率先支持,，在市場(chǎng)上全面壓制住AMD的下一代Epyc芯片Genoa。
然而,，Sapphire Rapids的面世之路并不順?biāo)?。去?月，英特爾表示將把芯片的量產(chǎn)從2021年第四季度推遲至2022年第一季度,，并計(jì)劃在第二季度增加出貨量,。后來(lái)，英特爾又表示推遲計(jì)劃,，將在今年年底,。目前，英特爾最終確定發(fā)表時(shí)間為2023年1月,。
對(duì)此,，英特爾高級(jí)研究員Ronak Singhal之前做了解釋，他表示對(duì)英特爾這樣的公司來(lái)說(shuō),，優(yōu)先考慮的是下一代至強(qiáng)處理器的質(zhì)量,。
AMD和英特爾在服務(wù)器CPU上的比拼從未停止。此前就有分析指出,，AMD將以高于同行的速度增長(zhǎng),，繼續(xù)從競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手英特爾手上奪取市場(chǎng)份額，包括個(gè)人計(jì)算和服務(wù)器市場(chǎng),，這一趨勢(shì)將在今年和明年持續(xù),，預(yù)計(jì)至少會(huì)保持到2024年末,。AMD之所以能保持上升趨勢(shì)，很大程度得益于EPYC處理器在服務(wù)器市場(chǎng)的表現(xiàn),。
與英特爾第三代至強(qiáng)Ice Lake叫陣的是AMD Milan,。Milan是7nm，具有64個(gè)內(nèi)核和128個(gè)線程,，可容納高達(dá)4TB的內(nèi)存容量,，并提供128個(gè)PCIe通道。Milan在其更新的微架構(gòu)中打破了羅馬,，支持小芯片連接,，并導(dǎo)致更多的L3緩存和減少的延遲。相較上一代性能提升19％,；峰值功率增加17％,。
對(duì)于下一代服務(wù)器CPU的競(jìng)爭(zhēng)方面，英特爾宣布了推遲發(fā)布時(shí)間,，但AMD依舊選擇了在今年11月交出了其Epyc處理器系列的第四個(gè)版本,，發(fā)布了代號(hào)Genoa（熱那亞）的第四代EPYC9004系列處理器，基于Zen4架構(gòu),，最多96核心192線程,，支持12通道DDR5內(nèi)存、128條PCIe5．0,。
根據(jù)路線圖,，AMD還準(zhǔn)備了一個(gè)Zen4c版本，產(chǎn)品代號(hào)Bergamo（貝加莫）,，主打多核心與高密度計(jì)算,，最多128核心256線程、12通道DDR5,，使用和Genoa同樣的SP5接口,，互相兼容。第四代Epyc使用5nm制造（以及用于內(nèi)存的小芯片6nm）將900億個(gè)晶體管封裝到處理器中,。AMD CTO Mark Papermaster近日接受采訪時(shí)透露,，Bergamo將在明年上半年正式發(fā)布。
可以看到,，英特爾的Sapphire Rapid與AMD 128核Bergamo的發(fā)布時(shí)間均在明年上半年,，這其中火藥味十足。
03
服務(wù)器CPU涌向Arm
對(duì)服務(wù)器領(lǐng)域的追逐從未停止的,，不僅有X86架構(gòu),，還有Arm陣營(yíng)。2018年10月,，Arm首次宣布推出面向云到邊緣基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品Neoverse及其初步路線圖,，并承諾平臺(tái)效能30％的年增長(zhǎng)率指標(biāo)將持續(xù)到2022年及以后,。2020年9月，Neoverse再度進(jìn)階,，新增兩個(gè)全新的平臺(tái)—Neoverse V1平臺(tái)以及第二代的N系列平臺(tái)Neoverse N2。
ArmNeoverse平臺(tái)路線圖
Omdia的數(shù)據(jù)顯示,，二季度Arm已拿下全球7．1％的服務(wù)器CPU市場(chǎng),。去年，阿里旗下的平頭哥發(fā)布自研云芯片倚天710,，它基于Arm架構(gòu),，官方稱之為“全球性能領(lǐng)先的云原生處理芯片”，性能超過(guò)業(yè)界標(biāo)桿20％,，能效比提升50％以上,。
日本RIKEN實(shí)驗(yàn)室的“Fugaku”使用的Arm架構(gòu)CPU，采用定制的ArmV8架構(gòu),，依托7納米FinFET制程技術(shù)生產(chǎn),。浮點(diǎn)運(yùn)算部分是與Arm合作開(kāi)發(fā)的SVE指令擴(kuò)展，使用512bit浮點(diǎn)運(yùn)算單元,，大幅強(qiáng)化運(yùn)算能力,。
最近，亞馬遜旗下云計(jì)算部門(mén)AWS宣布推出全新基于Arm架構(gòu),、自研的高性能計(jì)算服務(wù)器CPU芯片Graviton 3E,。運(yùn)算性能比上一代多出35％，可組成最多64組虛擬CPU,，并具有128GB存儲(chǔ)容量,，最快將在2023年初開(kāi)始布署應(yīng)用。
AWS高級(jí)副總裁彼得·德桑提斯（PeterDeSantis）更表示,，這款處理器在某些高性能計(jì)算能力上是現(xiàn)有Graviton芯片的兩倍,，和其他AWS技術(shù)結(jié)合時(shí)，新芯片的性能還能再提高20％,，他更直言,，和購(gòu)買(mǎi)英特爾、英偉達(dá),、AMD芯片相比,，Graviton3E可以提供性價(jià)比更好的算力。
服務(wù)器CPU的領(lǐng)域,，開(kāi)始了新一輪的較量,。
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