當(dāng)前，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展讓計(jì)算多樣化的趨勢(shì)分外明顯，對(duì)應(yīng)計(jì)算架構(gòu)也日趨多樣化，比如x86、Arm、Power等處理器產(chǎn)品在市場(chǎng)中“你追我趕”。

近日，安晟培半導(dǎo)體科技有限公司（Ampere Computing）正式發(fā)布全新一代Ampere Altra處理器，此款產(chǎn)品是業(yè)界首款搭載80個(gè)內(nèi)核數(shù)量的服務(wù)器中央處理器，同時(shí)也是首款應(yīng)用于新一代云和邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)中心的云原生中央處理器。

Ampere產(chǎn)品高級(jí)副總裁Jeff Wittich告訴記者，Ampere是一個(gè)成立兩年多的公司，團(tuán)隊(duì)成員富有激情，經(jīng)驗(yàn)非常豐富。Ampere致力于打造面向云計(jì)算和邊緣的新一代處理器。“我們研發(fā)的目標(biāo)是開發(fā)面向于云計(jì)算的新一代云原生CPU，這里講的‘云’是指從超大規(guī)模云到分布式邊緣云。與其他芯片廠商不同，我們的產(chǎn)品純粹針對(duì)云計(jì)算模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，并與行業(yè)里最廣泛的GPU、FPGA的供應(yīng)商進(jìn)行合作，能夠非常靈活地為客戶提供他們所需要的解決方案組合。”

云計(jì)算發(fā)展催生新型處理器平臺(tái)需求

毋庸置疑，我們現(xiàn)在處于云計(jì)算時(shí)代。如果我們看過(guò)去十到十五年，云計(jì)算的需求已經(jīng)與以前基于企業(yè)級(jí)計(jì)算演進(jìn)而來(lái)的云計(jì)算發(fā)生了很大的變化。

Jeff表示，從軟件的角度來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在的需求更多的是面云原生比如容器、微服務(wù)這類的計(jì)算模型快速轉(zhuǎn)變，而不是面向以前那種企業(yè)級(jí)內(nèi)部的計(jì)算模型。同時(shí)，超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心和邊緣數(shù)據(jù)中心越來(lái)越多，這兩類數(shù)據(jù)中心在延時(shí)、散熱、功耗等需求與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心不同，使得我們對(duì)于像CPU的部署密度和能耗的要求越來(lái)越高。

人工智能不斷發(fā)展，機(jī)器學(xué)習(xí)使得計(jì)算能力在整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施的各個(gè)地方都有非常大的需求，包括在數(shù)據(jù)中心和邊緣。越來(lái)越多的異構(gòu)型基礎(chǔ)設(shè)施要求有云計(jì)算的能力，能夠被定制，能夠提供確定性、可預(yù)測(cè)性的性能表現(xiàn)，使服務(wù)實(shí)現(xiàn)最低的延時(shí)。

“針對(duì)當(dāng)下云計(jì)算的需求，我們需要非常高效的CPU內(nèi)核，需要整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)非常低的功耗，而且具備非常好的擴(kuò)展性。面向云計(jì)算架構(gòu)的新一代CPU需要更加開放，因?yàn)橹挥懈娱_放，才能有更好的創(chuàng)新。”Jeff說(shuō)，“所以，Ampere選擇基于Arm構(gòu)建了全新的云原生處理器。”

為什么選擇Arm架構(gòu)？Jeff表示，在過(guò)去幾年的發(fā)展中，Arm架構(gòu)的綜合能力目前已經(jīng)具有領(lǐng)先的數(shù)據(jù)中心的性能和能效。能效很重要，不僅影響運(yùn)營(yíng)的成本，而且數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模部署、綠色可持續(xù)也是現(xiàn)在逐漸關(guān)注的全球性問(wèn)題。因?yàn)槟壳叭驍?shù)據(jù)中心的電力消耗總量已經(jīng)占據(jù)了全球電力使用量的3%，到2030年估計(jì)全世界的數(shù)據(jù)中心的耗電量大概將占全世界總耗能的11%。“未來(lái)數(shù)據(jù)中心進(jìn)一步擴(kuò)大，為了進(jìn)一步的節(jié)能，進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)中心溫室氣體排放量，我們需要搭建用于云端的更高能效的處理器，而Arm架構(gòu)相比其他處理器架構(gòu)更合適。”

此外，ARM軟件的生態(tài)現(xiàn)在基本上已經(jīng)成熟，所有運(yùn)行數(shù)據(jù)中心的這些軟件都是可以基于在ARM上進(jìn)行運(yùn)行，包括操作系統(tǒng)、中間件、容器、虛擬化、編程語(yǔ)言框架等等。ARM本身也在不斷成熟，精簡(jiǎn)指令集（RISC）提供非常好的性能，而且功耗非常低。“更重要的一點(diǎn)，臺(tái)積電現(xiàn)在已經(jīng)有7納米的先進(jìn)工藝制程技術(shù)。由于有了最領(lǐng)先的IP，有了成熟的ARM軟件生態(tài)，還有7納米先進(jìn)的制程，Ampere能夠?yàn)樾乱淮鷶?shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)最新的能效更好的CPU。”

Ampere Altra專為云計(jì)算而生

作為世界首款的云原生處理器，Ampere Altra具備諸多亮點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了可預(yù)測(cè)的高性能、高擴(kuò)展性和高能效，滿足云計(jì)算在性能、擴(kuò)展性、能效的需求。

Ampere Altra憑借其單核單線程的內(nèi)核設(shè)計(jì)將提供可預(yù)測(cè)的高性能、用戶的安全隔離、全平臺(tái)的靈活擴(kuò)展性以及全新水平的高能效。Ampere Altra處理器具有80個(gè)內(nèi)核和210W的功耗，為日新月異發(fā)展的前沿科技領(lǐng)域如數(shù)據(jù)分析、人工智能、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、電信堆棧、邊緣計(jì)算、Web主機(jī)與云原生應(yīng)用等提供突破性的能效提升。

Ampere Altra單路多達(dá)80個(gè)單線程內(nèi)核，雙路多達(dá)160個(gè)內(nèi)核，能夠提供可預(yù)測(cè)的非常高的性能。并且Ampere Altra利用Monolithic die（即單芯片設(shè)計(jì)）工藝，所有的核在Mesh網(wǎng)絡(luò)互連下相互連結(jié)，提供供非常高的內(nèi)存帶寬、內(nèi)存密度和一致性互聯(lián)Mesh網(wǎng)絡(luò)。

此外，Ampere Altra還能夠提供多路的支持，還能夠提供非常靈活的IO連接以及高帶寬。比如Ampere Altra支持8通道DDR4-3200內(nèi)存，單路內(nèi)存容量多達(dá)4TB；單路配置支持128 條PCIe Gen4 通道，雙路配置支持192條通道。

面對(duì)人工智能等新型工作負(fù)載，推理越來(lái)越重要，Ampere Altra采用CCIX協(xié)議，支持加速器一致性互聯(lián)；兩個(gè)128位SIMD單元；使用int8和fp16運(yùn)算指令進(jìn)行AI加速。

Jeff說(shuō)，Ampere Altra具備非常強(qiáng)大的整數(shù)運(yùn)算性能，非常適合現(xiàn)在云計(jì)算所需要的計(jì)算模型，包括容器、微服務(wù)，函數(shù)即服務(wù)等。“Ampere Altra每一個(gè)核最高的頻率是3.0GHZ，夠?qū)崿F(xiàn)四寬的超標(biāo)量的主動(dòng)無(wú)序執(zhí)行。我們還設(shè)計(jì)了單核單線程來(lái)保證他的性能是最好的，還能保證安全隔離，消除‘相鄰干擾’。”

針對(duì)云計(jì)算的擴(kuò)展性需求，Ampere Altra依據(jù)行業(yè)最領(lǐng)先的每核功耗提供最高的可擴(kuò)展性，從邊緣到超大規(guī)模云不同部署環(huán)境下提供多種可選的處理器配置。

Jeff表示，Ampere Altra功耗非常低，單核功耗更低或者說(shuō)每瓦性能是業(yè)內(nèi)最高的。Ampere Altra具備先進(jìn)的系統(tǒng)安全、電源管理系統(tǒng)，提供服務(wù)器級(jí)RAS，Arm v8.2＋架構(gòu)符合服務(wù)器基礎(chǔ)架構(gòu)規(guī)范（SBSA）4級(jí)，讓服務(wù)器更具可管理性，云提供商可以非常簡(jiǎn)單地把Ampere Altra處理器整合到他們的云環(huán)境當(dāng)中。

特別是針對(duì)云應(yīng)用場(chǎng)景，比如搜索、AI推理、音視頻解碼、云游戲、數(shù)據(jù)庫(kù)等，Ampere Altra性能更高，功耗也更低，滿足從超大規(guī)模到邊緣的擴(kuò)展性，在相同功率范圍下最大化數(shù)據(jù)中心容量，每一個(gè)機(jī)架能夠部署3500多個(gè)Altra的內(nèi)核。由于性能更好，功耗更低，所以Ampere Altra處理器的總體應(yīng)用成本（TCO）也更低。

Ampere一直與全球眾多伙伴合作，提供在性能、可擴(kuò)展性和能效上領(lǐng)先于市場(chǎng)，并持續(xù)優(yōu)化的云計(jì)算軟件系統(tǒng)。此外，Ampere 提供多種工具與硬件平臺(tái)，可將Ampere Altra應(yīng)用在裸金屬服務(wù)器、虛擬機(jī)、容器化等各類云計(jì)算場(chǎng)景中。

基于Ampere Altra的單路服務(wù)器平臺(tái)與雙路服務(wù)器平臺(tái)現(xiàn)已向全球的客戶發(fā)貨，其中包括許多全球頂級(jí)云服務(wù)提供商，比如微軟和甲骨文。目前，客戶正在對(duì)Ampere Altra進(jìn)行軟件堆棧測(cè)試，從云端推動(dòng)性能及能效的優(yōu)化。

Jeff說(shuō)，對(duì)于云提供商來(lái)說(shuō)，針對(duì)于云專署的云原生處理器很重要，更重要的是Ampere后續(xù)會(huì)持續(xù)演進(jìn)和迭代產(chǎn)品，使得處理器的性能在不斷的提升。除了Altra，Ampere會(huì)在2021年推Mystique產(chǎn)品。Mystique核數(shù)更多，性能更好，與現(xiàn)在的Altra平臺(tái)能夠兼容。2022年還會(huì)推出Siryn新產(chǎn)品。“我們的專家團(tuán)隊(duì)夠始終在性能，擴(kuò)展性和能效等方面保持領(lǐng)先，一直投入進(jìn)行不斷的創(chuàng)新，并與生態(tài)伙伴一起合作共贏，從而贏得客戶。”
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