來源：雷鋒網(wǎng)
摩爾定律持續(xù)發(fā)揮作用的幾十年間，無數(shù)應(yīng)用受益于芯片性能的快速提升，芯片市場的格局也在這個(gè)過程中逐步穩(wěn)定，x86 CPU在桌面和高性能計(jì)算市場占有絕對優(yōu)勢，ARM CPU統(tǒng)治移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)市場。
然而，隨著摩爾定律的放緩，市場的格局也開始發(fā)生變化。能效比優(yōu)勢明顯的ARM CPU經(jīng)過三年多的努力，已經(jīng)在x86 CPU統(tǒng)治的云計(jì)算、HPC市場取得了值得關(guān)注的成績。并且，正在快速增長的DPU和5G市場，ARM也雄心勃勃。
01 三年推兩代產(chǎn)品
2018年10，ARM推出了ARM Neoverse，這是面向云到邊緣基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品，ARM承諾Neoverse平臺(tái)效能30%的年增長率將持續(xù)到2022年及以后。要知道，那時(shí)候摩爾定律給傳統(tǒng)CPU帶來的提升已經(jīng)不足10%。
ARM Neoverse規(guī)劃了三個(gè)系列產(chǎn)品，同時(shí)考慮性能、功率、面積（PPA），擅長可擴(kuò)展的N系列；提供最佳性能，相對會(huì)消耗更多面積和功耗的V系列；主要關(guān)注效率，在功耗和面積的縮減上進(jìn)行優(yōu)化的E系列。
2019年，第一代Neoverse N1推出，性能相比Cosmos平臺(tái)提升60%，是2018年提出的目標(biāo)的兩倍。同時(shí)推出的還有Neoverse E系列處理器。
2020年發(fā)布的Neoverse N2，在保持相同水平的功率和面積效率之余，相比Neoverse N1單線程性能提升了40%。強(qiáng)調(diào)性能的Neoverse V1的單線程性能相比Neoverse N1更是提升超過50%。
單核性能大幅提升的ARM Neoverse CPU今年接連交出成績單。今年3月，安晟培半導(dǎo)體（Ampere Computing）發(fā)布 “首款云原生處理器”Ampere Altra，擁有80個(gè)64位ARM 處理器內(nèi)核，雷鋒網(wǎng)(公眾號(hào)：雷鋒網(wǎng))此前的文章介紹過，這是Ampere在2020年流片的產(chǎn)品。不久后，甲骨文就發(fā)布了Ampere A1 Compute。
到了7月，基于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施提供CDN內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)與減緩DDoS攻擊的服務(wù)提供商Cloudflare首次采用基于ARM架構(gòu)服務(wù)器進(jìn)行部署。據(jù)悉，相較于2013年設(shè)計(jì)的服務(wù)器，Cloudflare基于ARM架構(gòu)的系統(tǒng)可以安全地處理10倍以上的互聯(lián)網(wǎng)請求。
在高性能計(jì)算領(lǐng)域，日本國立研究開發(fā)法人理化學(xué)研究所（RIKEN）與富士通公司共同基于ARM架構(gòu)開發(fā)的超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”連續(xù)第三次名列國際超級(jí)計(jì)算機(jī)500 大（TOP500）排行榜的第一名。
02 ARM為什么能夠迅速拓展高性能計(jì)算市場？
ARM接連交出的漂亮成績單背后，是市場需求的變化。
“面對未來基礎(chǔ)設(shè)施的多樣化要求，傳統(tǒng)的通用解決方案已經(jīng)不再適用。云服務(wù)提供商和超大型互聯(lián)網(wǎng)公司正在推動(dòng)的創(chuàng)新達(dá)到了一個(gè)前所未有的水平。這些都在驅(qū)動(dòng)整個(gè)數(shù)據(jù)中心的優(yōu)化逐漸從上層應(yīng)用遷移到整機(jī)，并進(jìn)一步擴(kuò)展到服務(wù)器處理器。”ARM基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部全球高級(jí)總監(jiān)鄒挺進(jìn)一步表示。
“通過Neoverse，ARM和廣泛生態(tài)合作伙伴系統(tǒng)正在提供一個(gè)獨(dú)特的平臺(tái)，來實(shí)現(xiàn)未來針對服務(wù)器芯片的解決方案。其中，AWS Graviton2所帶來的強(qiáng)勁發(fā)展勢頭就是這個(gè)共同愿景的非常有力的證明。”
性能的提升給有差異化需求的云計(jì)算提供商針對ARM高性能CPU進(jìn)行優(yōu)化的動(dòng)力。目前，百度智能云數(shù)據(jù)庫積極發(fā)展 ARM 平臺(tái)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，已經(jīng)完成ARM架構(gòu)的全棧代碼改造和性能優(yōu)化，性能打平傳統(tǒng)架構(gòu)平臺(tái)。
騰訊也持續(xù)在 ARM 架構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化與實(shí)踐工作，通過性能測試、數(shù)據(jù)交流、技術(shù)研討等形式不斷推動(dòng)JDK在ARM架構(gòu)的發(fā)展。據(jù)悉，KonaJDK團(tuán)隊(duì)目前完成了JDK8和JDK11等版本的優(yōu)化，后續(xù)也計(jì)劃支持JDK17等版本，未來也會(huì)加大投入完善JDK對ARM架構(gòu)的支持。
“基礎(chǔ)設(shè)施市場變化非常快速，也在不斷發(fā)展，為了滿足這個(gè)市場的多樣性與快速變化，必然會(huì)出現(xiàn)不同類型的計(jì)算解決方案。”鄒挺進(jìn)一步表示。
“一方面，我們看到超大型互聯(lián)網(wǎng)客戶通過ARM IP定制服務(wù)器芯片，滿足特殊應(yīng)用場景需求。另一方面，也有大量企業(yè)客戶對標(biāo)準(zhǔn)化ARM服務(wù)器芯片帶來的高性價(jià)比、優(yōu)異的TCO（總體擁有成本）表現(xiàn)有著很濃烈的興趣，這也給獨(dú)立的 ARM 服務(wù)器芯片廠商帶來非常廣闊的市場前景。”
鄒挺認(rèn)為，ARM在云領(lǐng)域上我們已經(jīng)取得了最相對領(lǐng)先的成功。同時(shí)，在中國市場ARM重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域是云數(shù)據(jù)中心/超大型互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域、和5G網(wǎng)絡(luò)/電信市場。
03 加大軟件生態(tài)投入站穩(wěn)高性能CPU市場
5G的蓬勃發(fā)展，也給ARM帶來了新的機(jī)會(huì)。英偉達(dá)將在其5G平臺(tái)上擴(kuò)大對ARM架構(gòu)的支持。
另外，在即將爆發(fā)的DPU市場，ARM Neoverse也被多款產(chǎn)品采用。兩個(gè)月前，Marvell 發(fā)布了基于Neoverse N2平臺(tái)的DPU。上月的英特爾架構(gòu)日，英特爾透露了其首款I(lǐng)PU產(chǎn)品的信息，讓人有些意外的是其款I(lǐng)PU集成了ARM Neoverse N1 CPU。
鄒挺認(rèn)為，DPU 連接到主機(jī)系統(tǒng)，并通過 PCI-Express 插槽供電，再加上DPU支持專用的工作負(fù)載加速器和數(shù)據(jù)包處理功能，所以DPU中的處理器能否提供出色的每瓦性能至關(guān)重要。Neoverse N系列能夠提供行業(yè)領(lǐng)先的每瓦性能表現(xiàn)，是DPU核心的最佳選擇。
有業(yè)內(nèi)人士也告訴雷鋒網(wǎng)，ARM能夠提供更加成熟的軟件工具鏈也是其在高性能CPU和DPU市場被采用的重要原因。
ARM當(dāng)然也看到了這一點(diǎn)，并且正在加強(qiáng)其在高性能CPU軟件生態(tài)方面的建設(shè)。據(jù)了解，在ARMv8時(shí)代的十年，ARM軟件開發(fā)人員所投入的研發(fā)時(shí)間超過了 1,000 萬個(gè)人時(shí)。在ARMv9時(shí)代的十年，ARM軟件開發(fā)人員的投入時(shí)間大概率會(huì)超過3,000萬個(gè)人時(shí)。
具體到基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，鄒挺介紹，“通過過去十年的努力，ARM現(xiàn)在擁有大量的OSS項(xiàng)目，ISV也已經(jīng)支持ARM 64位架構(gòu)。在Docker Hub上為ARM編寫的容器鏡像數(shù)量超過10萬。同時(shí)，在ARM硬件上進(jìn)行CI/CD構(gòu)建的時(shí)間已經(jīng)多達(dá)每個(gè)月超過100萬分鐘。”
企業(yè)級(jí)云原生軟件的支持上，ARM的合作伙伴紅帽近期也宣布其Openshift on ARM開發(fā)者預(yù)覽版也在中國落地。
ARM在云計(jì)算、HPC、5G所需的高性能CPU市場的軟件生態(tài)正在成熟，高性能計(jì)算CPU的市場也正在迎來新的變化。
