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PC上的ARM:功率還是效率?

h1654155971.8456 ? 來源:EDA365 ? 作者:EDA365 ? 2020-07-03 09:20 ? 次閱讀

正如人們普遍預期的那樣,蘋果最終宣布放棄英特爾CPU。在技術的過渡階段,蘋果在庫比蒂諾將該芯片項目稱為Apple Silicon。這樣,作為知名品牌,Apple將其業務擴展到了CPU,而且是基于ARM架構的處理器,由TSMC制造,該公司生產的芯片幾乎滿足了IT領域的所有知名人士的要求。

隨著蘋果的高調加入,ARM又獲得了一次“勝利”。實際上,高性能計算的“新巔峰”也是基于ARM處理器的。最近,富士通(Fujitsu)設計的超級計算機Fugaku,憑借峰值功率將近514 petaflops的算力,遠遠超過了競爭對手,成為本年TOP500超算的冠軍。值得注意的是,作為一個時代的標志-第一臺基于Intel的超級計算機僅排在第五位,算力約為101 petaflops。 ARM處理器在移動領域的主導地位一直是無可爭議的。而Fugaku在HPC領域的成功給那些一直認為ARM可以征服服務器世界的人們帶來希望。

PC上的ARM:功率還是效率?

讓我們從PC世界開始,以Apple為PC和服務器的ARM芯片制造商的假設模型。并將其與其他鮮為人知的服務器領域的ARM CPU制造商進行比較。蘋果已經表示,每消耗一瓦特的功率,蘋果硅處理器具有很高的功率,但從未宣稱它們將成為純功率的怪物。因此,注意力轉向了計算能力和能耗之間的關系。這一主題在移動世界中得到了很好的解決,但在PC世界中卻一直很艱難。 許多技術觀察家指出,對于蘋果公司,ARM在移動領域廣泛使用的Big.Little風格方法在PC領域已被“淘汰”。即生產混合CPU:具有許多核心,分為兩種類型。一些功能強大但消耗量很大,而其他一些能耗較低但性能也不是很強大。Big.Little模型提供了僅在執行非常苛刻的工作負載時才激活功能最強大的內核。在其余情況下,將使用消耗較少能量的內核。 相反,傳統方法將所有核心視為“通才”。最多可以變化的是活動核心的數量和峰值工作頻率(對于Intel Turbo Boost等系統)。總體而言,這些情況下的能源效率較低。面向混合CPU的方法是否可以在甚至必須執行苛刻工作負載的功能強大的PC上運行?服務器呢?業界一直被這些所困惑。

圖:2020年6月Top500排名的第一部分

這完全取決于具有混合CPU的PC或服務器的功能。隨著處理負載的增加,“性能”內核變得越來越普遍,因為它們是運行時間最長的內核。因此,如果我們設想PC或服務器長時間承受大量負載,則低能耗內核幾乎消失了。實際上,我們回到了傳統的運營模式。因此,混合型CPU 對于通用計算機,筆記本電腦或臺式機似乎是合理的。服務器?少得多。

數據中心的疑問

Fugaku的首要地位能否為ARM在服務器領域的普及提供積極信號?它本身當然是一個有趣的事件。但是,很難說可以從中再次推斷出什么。與實際上似乎相當穩定的方案相比:那些對擁有ARM服務器感興趣的人已經擁有了它們,其他人則留在了窗外。 Fugaku發送的信息是,對于ARM世界來說,專注于采用多核的方法是多么重要。Fugaku擁有730萬核。舉一個鏈接到更多標準ARM服務器(經典的兩個插槽機架模型)的示例,Ampere的服務器基于80核Altra CPU,而128核的Altra Max 處理器也將與今年年底問世。 擁有這么多內核并不一定意味著要在地面上投入如此多的力量。必須充分利用所有可用內核,以提高效率。因此,它們必須支持高度并行的應用程序。要么是因為它們被設計為具有它,要么是因為它們在可以預見的環境中運行。就像由大量容器管理的云原生應用程序。 同時保持數十個或數百萬個內核繁忙并不容易。除了工作負載并行性之外,還需要一些機制和技術,以使內核本身不會競爭訪問諸如內存和存儲之類的“慢”資源。此外,具有許多內核的處理器仍然很昂貴,并且在數據中心領域,這并不是節能的天才。 綜合考慮所有這些因素,并理解為什么AMD比英特爾更青睞多核,并且在芯片設計上似乎更加保守。傾向于“依靠”大量支持其處理器的GPU內核。相比之下,ARM解決方案本身更多地以CPU為中心。 應該強調的是,對于意大利人來說,2020年6月的Top500排名是不錯的選擇。現在,在十大超級計算機中,有美國和中國系統。這次也有兩個意大利的。ENI的HPC5在第六位-使其成為歐洲最強大的超級計算機 -和Cinoni的馬可尼-100在第九。因此,意大利是唯一在前十名中擁有兩臺超級計算機的歐洲國家。
責任編輯:pj

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