乘风破浪的ARM计算产业

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    在全球的计算产业中,ARM计算机正作为逆袭者,快速崛起。近期,ARM计算生态捷报频传。6月22日,ARM超级计算机在最新一期的全球TOP 500超算榜单中首次拔得头筹,这是ARM计算机在超算领域的重大突破; 6月23日,苹果公司宣布,Mac将逐步采用自研ARM芯片,首款新产品预计于今年底面世。在中国,华为鲲鹏是ARM计算生态的扛旗者,自2019年以来快速的构建全国范围的计算产业版图,发展势头并未因贸易摩擦而受阻。

 

一、ARM计算产业近况:值得重视的两大事件

 

ARM大事件1:苹果公司Mac将逐步采用自研ARM芯片

 

    6月23日,苹果公司全球开发者大会WWDC2020通过线上的方式开幕。大会重头戏在于,苹果公司CEO库克宣布,Mac产品将逐步采用自研ARM架构的定制芯片,“这将会是Mac产品线真正具有历史意义的一天”,首款采用该芯片的Mac预计于今年年底面世,从Intel芯片到苹果公司自研芯片的过渡期约为两年。

   高性能、低功耗同步实现。苹果公司负责硬件技术的高级副总裁Johny Srouji表示,Mac改用自研ARM芯片后,将致力于结合台式电脑与笔记本电脑的优点,以同时实现高性能与低功耗,提升用户体验。

   基于ARM的共同架构赋能苹果公司生态圈建设。Johny Srouji还指出,自研芯片的可扩展架构包含多项定制技术,将会为Mac带来更大的创新,如先进的电源管理系统、高性能图形处理器、神经网络引擎等。同时,基于ARM的共同架构遍布苹果公司产品线,方便开发者为整个Apple生态编写程序。未来,Mac可直接运行iOS和iPadOS应用。

 

 

ARM 大事件 2ARM 超算首次位列全球榜单 NO.1

 

    6 月22日,新一期全球超级计算机 TOP 500 榜单公布:采用富士通48核ARM架构芯片A64FX SoC的日本Fugaku(富岳)超算夺得冠军,这是ARM超级计算机在该榜单中首次位列榜首,是ARM架构在高性能计算领域的里程碑突破。根据榜单,Fugaku超算的峰值计算速度达到513.9 petaflops,是第二名Summit的2.6倍;在超级计算机的LINPACK性能基准测试方面,Fugaku超算为415.5  petaflops,是第二名的2.8倍。

 

   

      Fugaku使用的ARM架构CPU,采用定制的ArmV8架构,依托7纳米FinFET制程技术生产。浮点运算部分是与ARM合作开发的SVE指令扩展,使用512 bit浮点运算单元,大幅强化运算能力。

 

二、X86ARM之争:移动互联时代的较量

 

     目前的CPU计算架构中,X86、ARM是最为主流的两种。CPU是电子设备的运算和控制核心,负责指令读取、译码与执行。指令集是CPU处理指令及数据的规范,可分为复杂指令集(CISC)与精简指令集(RISC),前者以X86架构为主,后者涉及ARM、MIPS、Alpha、Power等架构。

 

 

   

     X86架构领跑通用CPU(桌面与服务器CPU)市场

   

     X86架构CPU的两大产业核心是Intel、AMD。早在1978年,英特尔即推出第一代X86架构CPU——8086,用于PC,继而进军服务器领域。其优势在于高性能与完善的软硬件生态。

 

     1、性能领先。X86架构CPU设计的初衷在于高性能,覆盖通用计算场景,具备灵活的存储扩展以及高速网络接入能力,非常适用于具有多重业务负载的复杂基础设施环境,包括企业级部署、云环境部署、大数据应用环境等。

 

   2、软硬件生态完善。X86指令集是一个相对开放的指令集,在发展之初英特尔等供应商对独立软件开发商即进行指令集开放,对桌面软件兼容,发展至今,越来越多的玩家进入X86生态圈,形成了很深的护城河。

 

   X86服务器是目前市场的主流选择。2009年以来,X86逐步成为服务器市场的主流选择,规模优势相较于Non-X86不断扩大。根据Gartner的数据,2019年,全球X86服务器出货量和销售额分别为1249.7万台和693.6亿美元,远超Non-X86。X86服务器是云计算基础设施的主要构成元素,市场规模有望进一步扩大。

 

   

     移动互联时代,ARM架构迎来发展良机

   

     ARM架构CPU的应用始于低功耗、计算量小的移动场景,如消费电子等。ARM在移动端、IOT侧占据压倒性的市场及技术优势。ARM架构的优势在于低能耗、灵活性高。

 

    1、能耗低是ARM相较于X86的最大优势。X86架构采用效率低下的体系架构,功耗较高;而ARM采用精简指令集的设计理念,具有天生的计算高效能优势,性价比高。

 

     2、单位面积内核数更多、算力更强是ARM的重要特点。一个ARM核的面积仅为X86核的七分之一。同样尺寸下,ARM核数是X86的4倍以上。由于芯片尺寸限制,ARM的众核横向扩展更符合分布式业务需求。

   

     近年来,随着移动互联网的发展,ARM计算机的发展迎来良机。ARM阵营动作频频。ARM与X86在通用CPU市场的竞争值得关注。

   

     PC端:Windows生态中,微软与高通合作,积极探索ARM架构CPU,联想、三星、惠普等发布相关PC产品;Chromebook生态中,谷歌与三星、联发科等合作。目前,仍处于探索阶段,主要因为应用软件与新架构的适配需要较长周期,而苹果公司的入局有望增添新动能。

   

    服务器端:华为公司主打鲲鹏,AWS推出Graviton 2,Ampere、Marvell产品线也不断迭代。由于目前云端服务器多采用X86架构,而边缘侧采用ARM架构,异构问题越发凸显。随着缘数据的价值空前提升,计算边缘化成为不可阻挡的产业趋势,端边云协同快速发展,为ARM架构朝云端生态渗透带来机会。

 

 

 

三、华为鲲鹏:中国的ARM计算产业扛旗者

   

      华为鲲鹏作为中国市场ARM计算产业的扛旗者,自2019年以来快速崛起,发展势头并未因贸易摩擦而受阻。同时,华为公司以ARM V8架构为内核,围绕“鲲鹏+昇腾”双算力引擎,打造了“算、存、传、管、智”五个子系统的芯片族,努力实现计算芯片领域的全面自研。

 

 

     2019年1月,华为公司宣布推出鲲鹏920,以及基于鲲鹏920的TaiShan服务器。鲲鹏920采用7nm制造工艺,规格方面,支持64内核,主频可达2.6GHz。鲲鹏920主打低功耗、强性能,在典型主频下,SPECint Benchmark评分超过930,超出业界标杆25%;同时,能效比优于业界标杆30%。

 

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2020年6月30日 13:42
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