一个GPU总需要一个CPU,但CPU的选择已经不再单一,GPU的功能也不再“简单”,曾经稳固的关系,不再是单纯的合作 。四月份,英伟达发布了采用Arm架构的首款数据中心CPU Grace引发广泛关注 。本月,外媒Tomshardware报道,像CPU一样总需要一个CPU的谷歌自研视频编解码处理单元Argos VCU,预计可以替换3000-4000万个英特尔CPU 。
依赖CPU的GPU和VCU为什么会有替代CPU的势头?芯片巨头与互联网巨头间的竞合关系,是如何加深的?
CPU市场的双重变化
回答CPU与其它依赖CPU处理器关系变化之前,不妨先了解CPU市场本身的变化 。在很长一段时间,由于CPU的性能已经足够满足包括PC在内的各种应用需求,再加上内存和带宽成为CPU性能提升的瓶颈 。CPU王者英特尔在提升CPU性能动力不足,以及先进制程工艺进展不如预期的情况下,连续多代CPU性能提升幅度不大,被称作“挤牙膏” 。
英特尔在领先位置缓慢前进的几年间,AMD凭借Zen架构的迅速迭代以及台积电先进制造工艺的加持,性能迅速接近甚至超越英特尔酷睿和至强CPU的性能 。“AMD Yes”表达了消费者对于AMD产品迅速提升的认可 。
英特尔和AMD的x86 CPU是PC时代的标志,然而在性能提升陷入瓶颈,以及先进半导体制程提升难度越来越大的背景下,两家最具代表性的CPU公司表现相差甚远,并且开始在市场份额上有所体现 。
依旧有领先优势的英特尔感受到了老对手带来的竞争压力,因此无论是产品性能提升还是市场策略都更加积极 。然而,英特尔在服务器CPU市场除了要面临同为x86阵营AMD的竞争,Arm阵营的公司也来势汹汹 。
Ampere董事长兼首席执行官Renee James说:“我们知道未来将与过去不同,因为软件环境变了,不再是关于PC和PC服务器的业务,而是围绕云和云边缘 。现在,需要另一种不同的微处理器 。”
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Ampere基于Arm Neoverse N1内核,推出了80核的Altra CPU和128核Altra Max CPU,持续刷新服务器CPU核心数的纪录,突出与x86 CPU相比更高的核数以及在云原生市场的优势 。
同样是强调差异化优势,英伟达的Grace主要是面向数据密集型HPC和AI应用 。英伟达首席执行官黄仁勋称基于Grace的系统与英伟达GPU紧密结合,性能将比目前最先进的NVIDIA DGX系统(在x86 CPU上运行)高出10倍 。
无论是Ampere还是英伟达,其差异化高性能CPU的基础都是Arm 。而Arm也在今年三月推出了面向未来十年的新一代架构Armv9,Arm希望将其架构在智能终端的成功扩展到高性能计算市场,包括边缘、云端及5G等 。基于Armv9架构的Neoverse N2正是Arm向高性能市场拓展的关键产品 。
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整体看来,已经在PC和服务器CPU市场大获成功的x86阵营正开始一场激烈的竞争 。此时,面向云计算、AI的Arm架构CPU迅速发展,要在新兴市场分一杯羹 。未来,RISC-V CPU会以怎样的方式参与到CPU市场的竞争,也让人充满期待 。
异构时代,定制CPU优势突显
CPU市场发生双重变化的一个关键因素是市场需求,在市场的驱动下,CPU的价值也更多体现在异构系统中 。英伟达在今年四月发布Grace CPU的时候,也同时将其数据中心产品路线图升级为GPU+CPU+DPU的三类芯片,逐年飞跃,一个架构的策略 。在这个新的策略中,GPU和DPU性能的充分发挥依旧需要有CPU强大的性能,也就是说,CPU计算和控制的基础和核心作用没有改变 。
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变的是新兴应用对于算力的大幅快速增长,异构系统的性能是更重要的关注点 。“目前市场上每年交付的3000万台数据中心服务器中,有1/3用于运行软件定义的数据中心堆栈,其负载的增长速度远远快于摩尔定律 。除非我们找到加速的办法,否则用于运行应用的算力将会越来越少 。”黄仁勋说,“新时代的计算机需要新的芯片、新的系统架构、新的网络、新的软件和工具 。”
这也是英伟达推出DPU,并且将DPU归入其数据中心产品路线图的原因 。“现代超大规模云技术推动数据中心从基础上走向了新的架构, 利用一种专门针对数据中心基础架构软件而设计的新型处理器, 来卸载和加速由虚拟化、网络、存储、安全和其它云原生AI服务产生的巨大计算负荷 。BlueField DPU正是为此而生 。”黄仁勋此前表示 。
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