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标题: 从行动到PC、HPC安谋加速侵吞英特尔x86霸权 [打印本页]

作者: BJFIO 时间: 2020-7-22 17:19
标题: 从行动到PC、HPC安谋加速侵吞英特尔x86霸权
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安谋(Arm)行动芯片架构多年来成为全球行动装置处理器架构主流，由苹果、高通、三星电子等几家芯片大厂定义了这个架构主流，让英特尔几年前在这块市场铩羽而归。
安谋除了取得全球行动芯片架构领导地位外，近来也逐渐在全球PC以及高效能运算(HPC)处理器领域显露头角、获得市场注目眼光，特别是在PC领域首度获得品牌大厂苹果的Mac产品线，未来两年将逐步导入自研ARM架构处理器，成为ARM架构打进PC领域x86架构一大指标性成就。
2020年6月底发布TOP 500全球超级计算机排名中，首次登上运算速度排名首位的日本富岳，也是全球首度见到ARM架构为基础超级计算机登上此排行榜第一位，其运算速度明显超越排名第二位的美国橡树岭国家实验室Summit超级计算机。Summit此前皆为TOP 500排名首位。
安谋也持续发布最新行动处理器、绘图芯片(GPU)以及人工智能(AI)加速器核心，如5月底发布新一代Cortex-A78 CPU核心、Mali-G78 GPU核心、以及AI加速器Ethos-N78神经处理单元(NPU)等。
此外，安谋更首度推出全新客制化设计倡议“Cortex-X Custom Program”(CXC)的Cortex-X1核心，提供与Cortex-A78不同的效能、功耗定位取向，藉此差异化核心产品线策略，有助满足更多元客制化行动装置开发需求。
虽然安谋在全球PC、服务器以及HPC领域的市场影响力，仍远不及英特尔的x86架构产品线，但随着苹果线决定押宝ARM架构，未来几年在PC、HPC等领域能否更大程度侵蚀x86霸权地位，值得持续观察。
微软、苹果相继出逃x86阵营
苹果在6月全球开发者大会(WWDC 2020)上，首度揭露旗下Mac产品线将以2年期，逐步改采自研ARM架构处理器，称之为“Apple Silicon”计划。这等于是在高通于COMPUTEX 2018首次揭露采ARM架构PC处理器平台、结合微软Windows系统的合作战略以来，ARM阵营进挑战x86处理器的另一举动。
事实上，微软同样加速拥抱ARM架构。如2020年微软推出搭载以高通Snapdragon 8cx SoC为基础所开发Microsoft SQ1处理器的Surface Pro X。微软与高通结盟，也衍伸出较低功耗、低成本8c、7c等高通SoC产品线，有助PC供应商开发低阶ARM架构PC。
这不会是立即性改变过程，但未来2年苹果会如何将A系列行动处理器研发经验，移植到Mac产品在线，将成为全球PC、半导体业界一大指标看点。若能在整体运算效能及功耗上一定程度超越x86处理器，不仅有效带动Mac产品线销量成长、甚至可能进一步带动更多PC制造商成为潜在ARM架构处理器需求方的机会。
对苹果及微软而言，拥抱ARM架构潜藏的潜在效益，确实值得冒这个投资风险，例如功耗优势让ARM架构在执行推论AI任务上，运算速度可比x86 PC更快，进而有助未来见到更轻薄、效能更强大、且电池续航力更佳的PC问世，苹果新MacBook产品线即具此一指标潜力。
藉此，未来Apple Silicon及Windows PC平台将变成全球高阶手机和平板计算机运算架构的延伸领域，可提供更多功能及近用更多应用程序(App)，开拓更大生态体系建构效益。目前苹果与微软皆正大举投入将软件转移至以安谋为基础PC领域，包括AI推论、虚拟实境(VR)，以及实时摄影、影视内容和音讯增强等。
安谋行动核心首见客制化转型
在行动领域，安谋持续深化核心产品线布局，首度将高阶Cortex核心产品线分为Cortex-A与Cortex-X两个系列，5月底发布既有Cortex-A77核心的后继新一代核心Cortex-A78，同时首度发布Cortex-X1客制化核心。
两款核心市场取向截然不同。Cortex-A78诉求持续提升功耗效率、空间效率，以及维持在各类运行条件下的稳定效能表现，适合持续更轻薄化设计且运算效能再提升的更新一代行动装置采用。
反观Cortex-X1核心设计目标面向立即需要运算效能的高强度、突发性工作负载运算市场需求。因此Cortex-X1诉求的是短周期、单线程基准测试专用运算需求；Cortex-A78则面向长期工作负载所需，适合行动装置日常使用所需。
ARM架构PC销售量估2024年起飞
市场研究公司Wikibon预期，ARM架构PC将更具生产力、重振苹果及微软PC平台销售，自2024年开始全球销售量将加速。预估2025~2030年全球ARM架构PC出货量将显著成长，至2030年全球出货量可达约2.31亿台，前提是假设x86芯片供应商未来几年在设计和制程战略上未能有显著突破，且苹果及微软持续大举投资发展ARM架构PC及自有软件生态系统。
Wikibon预估，未来几年所推出ARM架构PC各类产品，将可见更轻薄化设计、运算效能更强大、热设计功耗更低、并支援异质运算(Heterogeneous Compute)架构的特性，进而可支援各类型工作负载，如虚拟实境等。同时未来几年全球x86 PC出货量将大幅下降。
研究显示，在相同运算效能表现下，ARM架构处理器成本及功耗要求仅约x86处理器的25%。业界认为造成如今ARM核心运算、功耗及成本效益超越x86一大主因，与如今处理器产业设计、制造分工有关，如台积电、三星等聚焦晶圆制造，安谋专注于处理器核心设计，这有助形成更快的产品开发周期，比x86快上约1倍。
发展至今，目前苹果、亚马逊网络服务(AWS)、Google、NVIDIA、微软、高通旗下Qualcomm Technologies、甚至Tesla等大厂，均各自开发出针对自有软件的ARM架构处理器。
安谋核心首夺超级计算机运算龙头
多年来，x86处理器和Linux主导全球超级计算机运算硬件与作业系统发展，但到了2020年首度出现戏剧性变化，Linux虽仍是TOP 500超级计算机的作业系统霸主，但x86处理器却首度失去TOP 500运算效能最佳超级计算机龙头宝座，首度由采ARM架构的日本富岳超级计算机夺下运算效能龙头。
富岳搭载约15.2万颗富士通(Fujitsu)48核心A64FX SoC，合计多达730万个CPU核心，每颗SoC配有32GB HBM2存储器。富岳高效能Linpack(HPL)达到415.5 petaflop，较排名第二位IBM Summit的HPL高出约2.8倍；峰值运算效能富岳更突破1,000petaflop。富岳部署于日本神户理化学研究所(RIKEN)运算科学中心。
A64FX由富士通与安谋共同开发。富士通过去采SPARC架构，转而开发以ARM架构为基础A64FX处理器以来，持续从事超高速芯片研发工作，A64FX也是首款采用ARMv8-A SVE的CPU。ARMv8-A SVE是专门针对超级计算机运算延伸的ARM指令集。
超微与Cray目前也与美国能源部(DOE)及橡树岭国家实验室，合作打造一台Frontier超级计算机，搭载超微Epyc处理器以及Radeon Instinct GPU，预计可于2021年突破1,000petaflop大关，有望成为富岳新劲敌。TOP 500最新排名第二、三的超级计算机分别是Summit及Sierra，均搭载Power9 CPU及NVIDIA Tesla V100 GPU。
虽然最新TOP 500排名中，采x86架构超级计算机达481部，但排名前五的超级计算机中，却只有1部是基于英特尔x86架构。ARM架构处理器虽在最新TOP 500中仅有4部超级计算机采用，但第一名即是ARM架构超级计算机，具相当重要意义；此次共3部超级计算机搭载富士通A64FX处理器。（作者：杨智家/编辑：HQBUY.com）

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