英偉達(dá)Arm攜手布局超算功耗難題將破?

顧鴻儒

個(gè)人電腦圖形芯片知名廠商英偉達(dá)與智能手機(jī)/平板電腦IP設(shè)計(jì)巨頭Arm再度攜手。日前，英偉達(dá)宣布。其芯片加速平臺(tái)將兼容Arm處理器，共同開(kāi)拓超級(jí)計(jì)算機(jī)市場(chǎng)。據(jù)了解，英偉達(dá)與Arm公司已是“老交情”。在此之前，兩家公司在自動(dòng)駕駛汽車(chē)、機(jī)器人、嵌入式芯片以及便攜式游戲等諸多領(lǐng)域已有近十年的合作基礎(chǔ)。目前，英偉達(dá)發(fā)布的超級(jí)計(jì)算機(jī)DGX SuperPOD位列全球最快超級(jí)計(jì)算機(jī)第22名，主要用于自動(dòng)駕駛汽車(chē)AI訓(xùn)練。

英偉達(dá)攜手Arm布局超算

此次兩家聯(lián)手，英偉達(dá)將于2019年底前，向Arm生態(tài)系統(tǒng)提供全堆棧的AI和高性能計(jì)算集群HPC軟件。

國(guó)際超級(jí)計(jì)算大會(huì)ISC 2019落下帷幕。在此期間，芯片巨頭公司英偉達(dá)推出了全球速度排名第22位的超級(jí)計(jì)算機(jī)DGX SuperPOD，其AI基礎(chǔ)設(shè)施可滿足自動(dòng)駕駛車(chē)輛的算力要求。據(jù)英偉達(dá)官方披露，DGX SuperPOD的運(yùn)算能力可以達(dá)到每秒9.4千萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算，主要工作為在自動(dòng)駕駛車(chē)輛訓(xùn)練數(shù)據(jù)中收集可用于道路規(guī)則訓(xùn)練算法的內(nèi)容。

在發(fā)布超級(jí)計(jì)算機(jī)DGX SuperPOD的同時(shí)，英偉達(dá)表示，其超級(jí)計(jì)算機(jī)的加速平臺(tái)將在今年年底前與Arm處理器兼容。英偉達(dá)加速計(jì)算部門(mén)副總裁伊恩·巴克認(rèn)為，Arm能夠?yàn)槌?jí)計(jì)算提供開(kāi)放架構(gòu)是促成此次合作的原因之一。

一直以來(lái)，英偉達(dá)深耕電腦圖形芯片，并在該市場(chǎng)具備強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。Arm則注重為手機(jī)芯片提供底層處理技術(shù)，受其技術(shù)授權(quán)，多家知名廠商用其架構(gòu)制造芯片。此次兩家聯(lián)手，英偉達(dá)將于2019年底前，向Arm生態(tài)系統(tǒng)提供全堆棧的AI和高性能計(jì)算集群HPC軟件。雙方在深入合作后，英偉達(dá)將能為包括x86、POWER，和Arm在內(nèi)的所有主流CPU架構(gòu)提供加速。

英偉達(dá)創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛表示，英偉達(dá)選擇與Arm合作，其可加速計(jì)算的運(yùn)算平臺(tái)CUDA和Arm的高能效CPU架構(gòu)相結(jié)合，將助力高性能計(jì)算集群HPC實(shí)現(xiàn)大幅提升，以達(dá)到百萬(wàn)兆級(jí)的算力。黃仁勛認(rèn)為，未來(lái)超級(jí)計(jì)算機(jī)是促進(jìn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的重要工具，建立百萬(wàn)兆級(jí)超級(jí)計(jì)算將能夠極大地?cái)U(kuò)展人類(lèi)知識(shí)的邊界。隨著傳統(tǒng)計(jì)算規(guī)模擴(kuò)展步伐的停止，功率也將成為所有超級(jí)計(jì)算機(jī)的限制因素。據(jù)了解，目前英偉達(dá)運(yùn)算平臺(tái)CUDA已用于英特爾、IBM等公司的處理器中，協(xié)助CPU完成大規(guī)模計(jì)算的加速任務(wù)。英偉達(dá)副總裁兼加速計(jì)算總經(jīng)理Ian Buck表示，英偉達(dá)在融合Arm產(chǎn)品后，使用者可以完成大量的高性能計(jì)算集群HPC仿真和AI所需的繁重計(jì)算，并且Arm可以使用快速單線程來(lái)執(zhí)行CPU。

Arm首席執(zhí)行官Simon Segats表示，基于Arm的SoC正在完成前所未有的計(jì)算性能提升，實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)兆級(jí)的算力。目前高性能計(jì)算集群HPC已經(jīng)部署了Arm技術(shù)?！巴ㄟ^(guò)與英偉達(dá)合作，將CUDA加速引入Arm架構(gòu)，這一舉措對(duì)于HPC社區(qū)來(lái)說(shuō)，可謂是一大重要里程碑?！盨i-mon Segars說(shuō)。

“Arm作為全球智能設(shè)備第一大主流芯片架構(gòu)提供商，全球超過(guò)90%的智能設(shè)備采用了Arm的芯片架構(gòu)。英偉達(dá)一直是Arm的客戶。此次合作，是英偉達(dá)聯(lián)合Arm這一生態(tài)合作伙伴，構(gòu)筑自身在人工智能芯片等領(lǐng)域的生態(tài)系統(tǒng)、提高自身核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要的一步。”賽迪顧問(wèn)人工智能產(chǎn)業(yè)研究中心分析師李振說(shuō)。

Arm獲得超算門(mén)票

英偉達(dá)在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域還是具有一定的影響力，再加上Arm架構(gòu)的開(kāi)放性，勢(shì)必將推動(dòng)高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。

與Arm合作，并不是英偉達(dá)在超級(jí)計(jì)算機(jī)上唯一的布局。早在今年年初，英偉達(dá)以69億美元的價(jià)格收購(gòu)以色列芯片制造商Melhnox，每股支付125美元現(xiàn)金。Mellanox主要生產(chǎn)高速網(wǎng)絡(luò)芯片，可將小型計(jì)算機(jī)連接成大型計(jì)算機(jī)，一些功能最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)中也使用這種芯片。英偉達(dá)收購(gòu)的因素之一，便是Mellanox可以在大型計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)堆棧中優(yōu)化大規(guī)模數(shù)據(jù)中心。專(zhuān)家稱(chēng)這一收購(gòu)是英偉達(dá)持續(xù)整合芯片制造商的舉措之一，因?yàn)槌?jí)計(jì)算機(jī)制造芯片商正是云服務(wù)時(shí)代下關(guān)鍵的一環(huán)。

英特爾也曾對(duì)Mellanox感興趣，據(jù)傳現(xiàn)金報(bào)價(jià)已達(dá)到以約60億美元。作為芯片大廠，英特爾一直在服務(wù)器數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭。然而，Arm從未放棄過(guò)英特爾壟斷的市場(chǎng)。早在數(shù)年前，Arm就發(fā)誓，將在2021年拿下服務(wù)器領(lǐng)域25%的市場(chǎng)份額，隨后AMD、高通、Marvell等重量級(jí)元老先后開(kāi)始采用Arm架構(gòu)，開(kāi)發(fā)服務(wù)器CPU，但效果慘不忍睹?，F(xiàn)今，AMD和Marvell相繼退出;高通Falkor Arm服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計(jì)的靈魂人物Bhandarkar離職，團(tuán)隊(duì)解散。剩下的其他幾家采用Arm架構(gòu)的公司，在英特爾的圍剿下苦苦支撐。在服務(wù)器數(shù)據(jù)中心的戰(zhàn)場(chǎng)上，Arm進(jìn)展緩慢，“25%的市場(chǎng)份額”——這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)似乎頗具難度。

與英偉達(dá)在超級(jí)計(jì)算機(jī)市場(chǎng)的合作，為Arm提供了發(fā)展機(jī)遇。一直以來(lái)，Arm在終端設(shè)備的主流芯片架構(gòu)領(lǐng)域極具份量。但是在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，與英特爾相比，Arm并沒(méi)有很大的影響力。在多次進(jìn)軍服務(wù)器領(lǐng)域失利后，英偉達(dá)與Arm的此次合作，或?qū)锳rm提供邁入超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的門(mén)票。“畢竟，英偉達(dá)在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域還具有一定的影響力，再加上Arm架構(gòu)的開(kāi)放性，勢(shì)必將推動(dòng)高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。”李振說(shuō)。

英偉達(dá)有望實(shí)現(xiàn)超算最低功耗

此次合作將推動(dòng)超級(jí)計(jì)算機(jī)在功耗方面向前邁進(jìn)一大步。英偉達(dá)攜手Arm在功耗上完成了業(yè)內(nèi)最節(jié)約的標(biāo)準(zhǔn)。

一直以來(lái)，在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)上，英偉達(dá)及其產(chǎn)品扮演著重要角色，但其重心依舊圍繞在游戲和圖形領(lǐng)域的處理器。在此領(lǐng)域之外，英特爾和Arm的處理器非常具有代表性。在全球微處理器指令架構(gòu)中，英特爾x86和Arm架掏主宰了半壁江山。英特爾x86主要以PC、服務(wù)器等高算力市場(chǎng)為主，Arm則專(zhuān)注于手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)等低功耗市場(chǎng)。

在PC領(lǐng)域，Arm再次躍躍欲試。2017年，高通、微軟、惠普、華碩等多家廠商共同合作推出了基于Arm架構(gòu)的Win10筆記本電腦。在此之前，由于Arm架構(gòu)處理器難以兼容Windows應(yīng)用，因此微軟、惠普、華碩等筆記本廠商一直猶豫不決。高通的加入為Arm獻(xiàn)上了“臨門(mén)一腳”，高通Arm架構(gòu)的驍龍芯片，目前可以搭載微軟的完整版Windows，這在很大程度上解決了Arm架構(gòu)芯片筆記本兼容Windows應(yīng)用的問(wèn)題。而此次英偉達(dá)與Arm的合作，目的在于“打造超級(jí)計(jì)算機(jī)”，而且是百萬(wàn)兆級(jí)AI超級(jí)計(jì)算機(jī)。

“多年來(lái)，英偉達(dá)一直在布局于高性能計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)，此次合作，英偉達(dá)將在高性能軟件等多領(lǐng)域，支持英國(guó)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司Arm設(shè)計(jì)的處理器。此次合作將為英偉達(dá)這一產(chǎn)業(yè)巨頭，在超級(jí)計(jì)算機(jī)功率這一主要性能強(qiáng)化方面助力賦能。同時(shí)，這也是高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)的一次重大技術(shù)進(jìn)步?！崩钫裾f(shuō)。

對(duì)于超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，目前面對(duì)的最大問(wèn)題便是功耗，如何在支持強(qiáng)大的算力性能的同日寸，做到低功耗，是包括英特爾、IBM、英偉達(dá)等在內(nèi)的眾多企業(yè)考量的重要因素之一，而此次英偉達(dá)與Arm的合作，或?qū)樾袠I(yè)帶來(lái)一些突破?！皩?duì)于Arm來(lái)說(shuō)，英偉達(dá)是其重要下游客戶。此次合作，將推動(dòng)超級(jí)計(jì)算機(jī)在功耗方面向前邁進(jìn)一大步。英偉達(dá)攜手Arm推出的超級(jí)計(jì)算胡產(chǎn)品，有望在功耗上完成了業(yè)內(nèi)最節(jié)約的標(biāo)準(zhǔn)?！崩钫裾f(shuō)。