80核心!128核心!ARM處理器狂奔不止

2020-12-26 電子工程專輯

ARM架構如今紅得發紫,不但在移動領域絕對統治,還在數據中心、雲服務、高性能計算領域高歌猛進,不少廠商都發布了多核心、高頻率的ARM處理器,當今世界第一超算新貴也是ARM架構,就連蘋果都在用ARM架構自研晶片。

今天,Ampere Computing(安培計算)發布了自己的第一代Altra系列處理器,主要面向大型雲服務商,號稱業界首款80核心原生雲處理器家族,年底還會衝到128個核心。

Ampere Altra處理器基於ARM Neoverse N1企業級內核架構,四發射超標量亂序執行,支持ARM v8.2指令集,並借鑑了ARM v8.3、v8.5的部分特性,具備兩個SIMD 128位單元,支持FP16浮點、INT整數運算,臺積電7nm工藝製造。

所有核心通過Mesh網格網絡串聯在一起,每個核心具備64KB一級指令緩存、64KB一級數據緩存、1MB二級緩存,所有核心共享32MB三級緩存,而且各級緩存都支持ECC。

內存支持八通道DDR4-3200 ECC,每通道最多兩條,總計單路最多16條,最大容量4TB

它支持單路或雙路並行,每顆提供128條PCIe 4.0總線,其中32條用於彼此互連、96條對外,雙路就可以提供192條PCIe 4.0。

Altra系列提供了多達11款型號,型號命名堪稱行業楷模,代號加核心數加頻率,簡單明了,比如旗艦級的「Q80-33」就是80核心(80線程)、3.3GHz,熱設計功耗250W——Q對應代號「QuickSilver」(漫威人物快銀)。

另外三款80核心分別為3.0GHz/210W、2.6GHz/175W、2.3GHz/150W,還有一款72核心、四款64核心、一款48核心、一款32核心,熱設計功耗最低45W——32核心如果裝滿4TB內存熱設計功耗會升至58W。

接下來,Ampere將推出加強版的Altra Max系列,代號「Mystique」(漫威人物魔形女),新的晶片設計,仍然是網格網絡,最多核心數達到128個,內存、PCIe等規格不變,第四季度出樣,明年年中量產。

面相未來,Ampere還在設計全新的第二代「Siryn」(漫威人物音波女),製造工藝升級5nm,核心數量已經確定(未公布),有望支持DDR5、PCIe 5.0,測試晶片已完成流片,預計明年底出樣。

說起ARM,蘋果今天宣布在桌面市場上放棄Intel x86架構、轉向基於ARM架構的自研處理器,大家都被各種信息轟炸了,但這裡仍然有必要回顧一下。

今天的發布會上,蘋果開場用了很長時間介紹自己在處理器研發上的歷程,iPhone、iPad、Apple Watch都使用了自己研發的處理器,其中手機的性能從最初到現在提升了100倍,iPad的GPU性能提升了1000倍,蘋果已經出貨20億自研晶片。


說回蘋果自己的計劃,對晶片來說,性能及功耗是永恆的話題,所以目前有臺式機、筆記本兩種選擇,而蘋果自研晶片的Mac電腦定位有所不同,在二者之間。

與傳統的CPU廠商不同,蘋果在自研晶片上積累了很多技術,他們推出的自研晶片實際上整合了大量子單元,除了CPU、GPU之外還有NPU、音頻、視頻等等,更重要的是蘋果還可以將自家的軟體整合在一起。

在自研晶片的Mac電腦上市的第一天,Mac OS 10.16 Big Sur中的預裝APP就會適配升的蘋果晶片,包括要求最高的Final Cut Pro、Logic Pro等專業軟體。

實際上前面演示的Mac OS系統Big Sur就已經使用了蘋果的晶片,目前還是在用的iPad Pro上的A12Z Bionic,搭配16GB內存。

在這套平臺上,蘋果演示了微軟的Office中的Word、Excel、PPT以及Adobe的Lightroom、Photoshop等應用,處理大型文件及3路視頻都毫無壓力,確實讓人驚奇。

不僅如此,蘋果自研晶片的Mac還會支持虛擬機,可以運行Linux、Docker等專業工具,還可以直接運行iOS及iPad OS上的APP,移動端與PC端這次真的合體了,這個功能也是期盼多年了。

最後是問世時間,今年底推出首款自研晶片Mac,蘋果這個過渡時間長達2年,但最主要的部分就是留給開發者遷移,蘋果除了準備了全新的Xcode、Rosetta 2等遷移工具之外,還推出了DTK平臺,類似iMac Mini那樣的開發平臺,集成了A12Z處理器、16GB內存及512GB SSD,還有大量開發工具,方便開發者上手新的Mac平臺,可以通過Quick Start計劃申請。

不過蘋果並沒有完全放棄Intel平臺的Mac,未來還會繼續推出Intel版的Mac,兩種平臺會並行發展,具體多久就要看蘋果自研的晶片能走多遠了。

相比之前,大家都認為ARM只適合低功耗市場,比如智慧型手機、平板等產品,如今ARM在桌面、高性能計算市場上翻身,可以說是歷史性的一天。

這一消息發布之後,安信證券分析師發表了最新報告,稱所有蘋果產品建立共同的ARM架構是統一生態體驗的必然趨勢,Mac走向蘋果自研晶片,是蘋果將其生態掌控力推向極致的必然趨勢,更重要的是將在所有蘋果產品中建立一個共同的架構,使開發者更容易為整個生態系統編寫和優化他們的應用程式,開發者為iOS和iPadOS所寫的App,也可以在Mac中運行,使得ARM生態從移動端延伸到PC端,實現所有終端的大一統。

過去20年,世界計算架構發生根本性變化,2000年X86佔據市場第一的份額,總算力輸出達到了70%。到了2020年,算力架構發生了逆轉,全球最大算力架構變成了ARM平臺,基於ARM指令的處理器總算力輸出達到了全球82%。

ARM成為半導體產業的主要驅動力,基於ARM的產品形態更加豐富多彩,在ARM平臺上的軟體越來越多。

值得一提的是,在指出蘋果ARM處理器突飛猛進的時候,分析師也提到華為,因為華為也有著蘋果類似的戰略,開始在桌面PC、伺服器等領域嘗試使用自研的鯤鵬處理器取代x86,同時還在研發自己的鴻蒙OS系統。

考慮到他們倆家都是ARM陣營的,此舉對推動ARM生態發展還是極有幫助的,特別是蘋果對開發者的影響力很大,有助於ARM處理器進一步擴展主流的桌面甚至伺服器領域。

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