4 月 28 日報道，今日，英國芯片設(shè)計公司 Arm 公布了 Neoverse V1 和 N2 服務(wù)器芯片平臺的最新性能數(shù)據(jù)，其處理能力比上一代 N1 提高了 40%~50%。
Neoverse V1 平臺首次支持可伸縮矢量擴展（SVE），N2 平臺則率先采用全新 Armv9 架構(gòu)的平臺，擁有比 N1 更高的核心數(shù)、性能和能效。兩者都支持新的數(shù)據(jù)類型和指令集，并針對高性能計算和 AI 等工作負(fù)載做了優(yōu)化。
去年 9 月，Arm 發(fā)布新的 Neoverse N2 和 V1 平臺，但并未提及詳細(xì)性能。如今 Arm 正式公開兩款全新平臺的性能、能效、總擁有成本等細(xì)節(jié)，以及騰訊、阿里等合作伙伴采用該設(shè)計的案例，并宣布基于 N2 的芯片預(yù)計將在今年下半年推出。
盡管 Arm 并未直接對比 Neoverse 平臺與英特爾、AMD 產(chǎn)品的性能，但從圖中可以看到，Neoverse 系列芯片已經(jīng)非常有競爭力。
同時，Arm 也發(fā)布了構(gòu)建基于 Neoverse V1 和 N2 平臺高性能 SoC 的關(guān)鍵部件 ——CMN-700。
Arm 基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部高級副總裁兼總經(jīng)理 Chris Bergey 稱，Arm 想改變行業(yè)對部署基礎(chǔ)設(shè)施的思維，每一個創(chuàng)新者都不應(yīng)該被要求在性能與能耗之間進行抉擇，而 Neoverse 平臺提供了兩者兼得的最佳解決方案。
一、Arm Neoverse 已走過十年歷程
Arm 基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)高級副總裁 Chris Bergey 說：“現(xiàn)在是時候讓 Neoverse 跨越所有基礎(chǔ)設(shè)施了?！?/p>
從起步至今，Arm Neoverse 已經(jīng)走過十年歷程。
早期其基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)核是 Cortex-A72，有出色的能效比、媲美競爭對手的單核性能表現(xiàn)，通過合作伙伴的智能網(wǎng)卡、DPU、物聯(lián)網(wǎng)芯片在網(wǎng)絡(luò)及邊緣應(yīng)用場景中發(fā)揮價值。
隨后，2019 年，Neoverse N1 和 CMN-600 Mesh 網(wǎng)絡(luò)將線性性能擴展到非常高的內(nèi)核數(shù)量，更加適合云服務(wù)。據(jù)其分享，N1 單核性能已經(jīng)比肩或超過傳統(tǒng) SMT 線程的性能。
Arm 技術(shù)專家稱，盡管其競爭對手陸續(xù)推出新的芯片，但它們?nèi)詿o法與 N1 的單線程性能匹敵。
通過 Neoverse V1 和 N2，Arm 想進一步改變業(yè)界對部署基礎(chǔ)設(shè)施的看法，使得大家無需在性能與能效之間做選擇，而是兩者兼得。
Arm 還將幫助合作伙伴在單芯片或多芯片封裝中，都能以同質(zhì)或異質(zhì)的方式提供解決方案。
據(jù) Arm 技術(shù)專家介紹，Arm 與領(lǐng)先的晶圓代工廠深入合作，在多個先進的工藝節(jié)點上開發(fā)出了性能和功耗優(yōu)化的 POP IP。
隨著 Project Cassini 和 Arm SystemReady 啟動，Arm 的標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證項目計劃正持續(xù)推進，并逐步擴展到基礎(chǔ)設(shè)施和物聯(lián)網(wǎng)邊緣。
今天，Arm 正式揭曉 Neoverse V1 和 N2 平臺的技術(shù)細(xì)節(jié)。
二、Neoverse V1：機器學(xué)習(xí)工作負(fù)載可提升 4 倍
Neoverse V1 是 Arm 強調(diào)性能優(yōu)先的新型計算系列的第一個平臺，客戶可基于該架構(gòu)靈活地為大型數(shù)據(jù)中心服務(wù)器設(shè)計芯片。
這是 Arm 迄今設(shè)計的最寬微架構(gòu)，Arm 預(yù)期它在多核配置中能勝過市場上其他產(chǎn)品。
Arm 為其加寬了微架構(gòu)，并增加了緩沖區(qū)和隊列的深度，因此在運行中能容納更多運行中的指令，支持高性能和百萬兆級計算等市場應(yīng)用。
與 N1 相比，Neoverse V1 帶來了 50% 的性能提升，在各種矢量工作負(fù)責(zé)中性能優(yōu)化約 1.8 倍，通過各種新的指令，機器學(xué)習(xí)工作負(fù)載最高可優(yōu)化 4 倍。
客戶可以自由選擇適當(dāng)?shù)?IO 尺寸，并利用芯片集和多芯片功能來提高內(nèi)核數(shù)量和性能，不過采用的方法是組合可提高良品率、降低成本的小型芯片。
法國芯片公司 SiPearl 和韓國電子通信研究所（ ETRI）的高性能計算（SoC）均可展現(xiàn)這些設(shè)計元素的優(yōu)勢，這被 Arm 看作是高性能計算的發(fā)展方向。
V1 新增的一個關(guān)鍵功能是 SVE，可使其在每核性能方面領(lǐng)先，使用 SVE 的代碼壽命更長，并為 SoC 設(shè)計者提供更好的靈活性。
SVE 為開發(fā)者提供了一套全新的矢量編程和數(shù)據(jù)操作工具，能直接取用相同代碼進行自動矢量化，處理速度相比 NEON 可提高 3.5 倍。
由于 SVE 與矢量長度無關(guān)，因此相同代碼不加修改即可在 V1 上運行，如果在 V1 上加倍 SVE 矢量的寬度，對應(yīng)處理速度也幾乎提速 1 倍。
三、Neoverse N2：單線程性能提升了 40%
另一種芯片微架構(gòu) Arm Neoverse N2 平臺，是第一個基于 Arm 公司最新 Armv9 架構(gòu)的內(nèi)核，也是第一個具備 SVE2 功能的平臺。
Neoverse N2 在安全性、能耗以及性能方面都有全面提升，并能為用戶減少 TCO 的每瓦性能表現(xiàn)。相比于 N1，N2 在保持相同水平的功率和面積效率的基礎(chǔ)上，單線程性能提升了 40%。
N2 具備良好的可擴展性，可以橫跨從高吞吐量計算到功率與尺寸受限的邊緣和 5G 應(yīng)用場景，并在這些應(yīng)用中帶來優(yōu)于 N1 的表現(xiàn)。例如，在云端上提升 1.3 倍的 NGINX，在 5G 邊緣應(yīng)用上提升 1.2 倍的 DPDK 數(shù)據(jù)包處理。
SVE2 是 Armv9 的重要特性之一，能顯著提升從云到邊緣的性能效率、可擴展性及安全性。
和 SVE 一樣，SVE2 也屬于與矢量長度無關(guān)的指令集，用戶只需編寫、編譯一次代碼，即可在各種硬件上運行，還能充分利用可用的矢量帶寬。
在機器學(xué)習(xí)、數(shù)字信號處理、多媒體、5G 系統(tǒng)等廣泛應(yīng)用場景中，SVE2 不僅帶來大幅性能提升，還帶來了 SVE 具備的編程簡易性及可移植性等優(yōu)勢。
四、新 Mesh 互連技術(shù)助力打造異構(gòu) SoC
構(gòu)建基于 V1 和 N2 高性能 SoC 的關(guān)鍵要素，就是 Arm Neoverse CMN-700 Mesh 互連技術(shù)。
CMN-600 為可擴展、高內(nèi)核數(shù)、高性能 SoC 奠定了基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，新一代 Arm Neoverse CMN-700 被 Arm 稱作是業(yè)界最先進的 Mesh 互連技術(shù)，在每個矢量上進一步提升了性能 —— 從內(nèi)核的數(shù)量、緩存的大小，到附加內(nèi)存和 IO 設(shè)備的數(shù)量和類型。
對于基于 V1 的高性能計算平臺而言，支持高帶寬 DDR5 和 HBM 內(nèi)存系統(tǒng)至關(guān)重要，而 CMN-700 即可實現(xiàn)這一點。
其另一個關(guān)注重點是對多芯片功能的助益，以便為數(shù)據(jù)中心資源池化的增長提供更多定制選項。CMN-700 中還增加了 CXL 功能，可為內(nèi)存擴展和智能一致性加速器構(gòu)建主機或端點設(shè)備。
多芯片功能的一項重要升級是針對傳統(tǒng)多插槽設(shè)計和新的芯片集或多芯片集成提高性能和優(yōu)化功能，這為突破傳統(tǒng)的硅掩膜版限制提供新的機遇，同時也使得緊密耦合的異構(gòu)計算能擁有更大的靈活性。
五、騰訊、阿里均已測試 Neoverse 平臺，服務(wù)器性能提升明顯
基于 Neoverse 平臺的新功能，Arm 合作伙伴及客戶能更加順利地實現(xiàn)從云端到邊緣的部署。
Honeycomb.io 證實說，他們在 15 小時內(nèi)便完成將其接收量應(yīng)用程序移植到 AWS Gravition2 上，同時工作流程的實例使用量減少了 30%。
在云服務(wù)方面，騰訊與 Arm 持續(xù)合作，騰訊在硬件測試和軟件支持方面持續(xù)投入，使其在云應(yīng)用上能采用 Arm Neoverse 技術(shù)，每瓦性能表現(xiàn)出色，軟件部分既支持已編譯和解譯的代碼庫，也支持為這些代碼庫提供支撐的微服務(wù)框架。
騰訊專項測試技術(shù)中心總監(jiān)黃聞欣（Victor Huang）說，通過 TencentBench 測試框架發(fā)現(xiàn)，得益于更多可擴展的 CPU 核心數(shù)，Arm 服務(wù)器比傳統(tǒng)的服務(wù)器性能表現(xiàn)更強勁，尤其在 AI 推理和圖片處理領(lǐng)域優(yōu)勢非常明顯。
阿里云在即將上線的基于 Arm 架構(gòu) ECS 實例上完成了測試，并在 SPECjbb 測試數(shù)據(jù)中表現(xiàn)出色，通過雙方緊密合作，基于 Arm 架構(gòu)運行的 DragonWell JDK 性能提高了 50%。用戶及開發(fā)者現(xiàn)可到阿里云網(wǎng)站上注冊，獲取 Arm 系列實例的受邀測試。
亞馬遜云科技（AWS）通過收購 Annapurna Labs 部門成為 Arm Neoverse 的早期使用者，其自研服務(wù)器芯片 AWS Gravition 正快速布建于 AWS 的各個服務(wù)區(qū)域。而過去 AWS 推出的新實例中，有近一半是基于 Graviton2 平臺的。
除了在主流應(yīng)用用例中，Graviton2 和 Neoverse 也被應(yīng)用于更多專用處理的應(yīng)用場景。例如在 EDA 方面，Arm 獲得了所有主要工具供應(yīng)商的支持，并且詳細(xì)計劃了 Arm 如何將 EDA 的工作負(fù)載移上云端。
甲骨文（Oracle）已宣布計劃在 Oracle 云基礎(chǔ)設(shè)施上采用 Ampere Altra CPU，為各種工作負(fù)載提供最佳的性價比。
在高性能計算（HPC）方面，今年 4 月，印度電子信息技術(shù)部（MeitY）宣布將加入法國芯片公司（SiPearl）和韓國電子通信研究所（ETRI）的行列，采用 Neoverse V1 驅(qū)動國家級百萬兆級高性能計算項目。
在通信方面，Marvell 發(fā)布了基于 Neoverse N2 的 OCTEON 系列網(wǎng)絡(luò)解決方案，預(yù)計將于 2021 年底前試產(chǎn)，比上一代 OCTEON 的性能提升 3 倍。
結(jié)語：Arm 正大舉攻向服務(wù)器芯片市場
對于目前運行的各種工作負(fù)載和應(yīng)用程序，Arm 正嘗試推出能兼顧高算力和低功耗的計算解決方案，這對于主導(dǎo) x86 架構(gòu)的服務(wù)器處理器供應(yīng)商英特爾和 AMD 無疑正造成新的沖擊。
但 Arm 表示，意味著，“一刀切”計算方法不再是合適的解決方案。這是對使用 x86 架構(gòu)的主要服務(wù)器供應(yīng)商英特爾和 AMD 一次攻擊。
今天 Arm 新公布的訊息還只是冰山一角。總體來看，Arm 正在提高其在計算機市場的競爭力。隨著 Arm 處理器大量走向云端服務(wù)器，已經(jīng)壟斷絕大多數(shù)手機處理器市場的 Arm，將會無處不在。
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