來(lái)源：雷鋒網(wǎng)

摩爾定律持續(xù)發(fā)揮作用的幾十年間，無(wú)數(shù)應(yīng)用受益于芯片性能的快速提升，芯片市場(chǎng)的格局也在這個(gè)過(guò)程中逐步穩(wěn)定，x86 CPU在桌面和高性能計(jì)算市場(chǎng)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，ARM CPU統(tǒng)治移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。

然而，隨著摩爾定律的放緩，市場(chǎng)的格局也開(kāi)始發(fā)生變化。能效比優(yōu)勢(shì)明顯的ARM CPU經(jīng)過(guò)三年多的努力，已經(jīng)在x86 CPU統(tǒng)治的云計(jì)算、HPC市場(chǎng)取得了值得關(guān)注的成績(jī)。并且，正在快速增長(zhǎng)的DPU和5G市場(chǎng)，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(zhǎng)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(lái)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(zhǎng)可擴(kuò)展的N系列；提供最佳性能，相對(duì)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(guò)50%。

單核性能大幅提升的ARM Neoverse CPU今年接連交出成績(jī)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(guò)，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(qǐng)求。

在高性能計(jì)算領(lǐng)域，日本國(guó)立研究開(kāi)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(kāi)發(fā)的超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”連續(xù)第三次名列國(guó)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(chǎng)？

ARM接連交出的漂亮成績(jī)單背后，是市場(chǎng)需求的變化。

“面對(duì)未來(lái)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(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)未來(lái)針對(duì)服務(wù)器芯片的解決方案。其中，AWS Graviton2所帶來(lái)的強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)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(duì)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(kù)積極發(fā)展 ARM 平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)性能測(cè)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(lái)也會(huì)加大投入完善JDK對(duì)ARM架構(gòu)的支持。

“基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)變化非常快速，也在不斷發(fā)展，為了滿足這個(gè)市場(chǎng)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(guò)ARM IP定制服務(wù)器芯片，滿足特殊應(yīng)用場(chǎng)景需求。另一方面，也有大量企業(yè)客戶對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化ARM服務(wù)器芯片帶來(lái)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(lái)非常廣闊的市場(chǎng)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(duì)領(lǐng)先的成功。同時(shí)，在中國(guó)市場(chǎng)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(chǎng)。

03 加大軟件生態(tài)投入站穩(wěn)高性能CPU市場(chǎng)

5G的蓬勃發(fā)展，也給ARM帶來(lái)了新的機(jī)會(huì)。英偉達(dá)將在其5G平臺(tái)上擴(kuò)大對(duì)ARM架構(gòu)的支持。

另外，在即將爆發(fā)的DPU市場(chǎng)，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(guò) 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(chǎng)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(kāi)發(fā)人員所投入的研發(fā)時(shí)間超過(guò)了 1,000 萬(wàn)個(gè)人時(shí)。在ARMv9時(shí)代的十年，ARM軟件開(kāi)發(fā)人員的投入時(shí)間大概率會(huì)超過(guò)3,000萬(wàn)個(gè)人時(shí)。

具體到基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，鄒挺介紹，“通過(guò)過(guò)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(xiě)的容器鏡像數(shù)量超過(guò)10萬(wàn)。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(guò)100萬(wàn)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(kāi)發(fā)者預(yù)覽版也在中國(guó)落地。

ARM在云計(jì)算、HPC、5G所需的高性能CPU市場(chǎng)的軟件生態(tài)正在成熟，高性能計(jì)算CPU的市場(chǎng)也正在迎來(lái)新的變化。