在手機領域大放異彩的芯片業(yè)者ARM觸角再向外延伸,其和微軟(Microsoft)、慧與科技(Hewlett Packard Enterprise;HPE)等大廠合作,搶攻英特爾(Intel)獨占的服務器市場,目標至2021年市占從零提高到25%,ARM與英特爾的人工智能(AI)戰(zhàn)爭即將開打。
HPE、微軟和英特爾在服務器市場是盟友關系,微軟與英特爾的關系起于1990年代,其結合傳奇性的Wintel聯(lián)盟,使得PC進入主流市場;HPE前身HP,則和英特爾攜手研發(fā)64bit處理器Itanium,陸續(xù)從大型服務器到PC都采用英特爾制的處理器,如今雙雙發(fā)布采用ARM架構的消息。
HPE于2017年5月發(fā)表新款計算機原型機The Machine,核心采用ARMv8-A系統(tǒng)芯片架構,操作系統(tǒng)為Linux的Thunder X2,40個節(jié)點可共享160TB存儲器,是目前最大的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
傳統(tǒng)計算機的架構建立在一系列的處理器,雖然可以實現(xiàn)更多的任務,但每顆處理器都只能依賴特定部分儲存資源,因此在彼此協(xié)商過程中,浪費大量的時間和資源。HPE采用稱之存儲器驅動計算(Memory-Driven Computing)的架構來研制這款百億億級的超級計算機,并給予所有處理器160TB共享儲存容量的權限。
The Machine由共通的高速接口連接處理器和存儲器,接口由HPE獨立開發(fā),接口規(guī)格透過Gen-Z聯(lián)盟(Gen-Z Consortium),來和其它業(yè)者建立業(yè)界標準。
Gen-Z聯(lián)盟成員除了ARM、HPE,還有三星電子(Samsung Electronics)、希捷(Seagate)、SK海力士(SK hynix)、華為、聯(lián)想等,幾乎英特爾以外的主要處理器及服務器業(yè)者都參與,目的在致力于高速光纖規(guī)格標準化,讓資料中心和服務器開放系統(tǒng)互聯(lián)。
微軟2017年3月在美國硅谷舉行的開放運算計劃(OCP Summit 2017),宣布正與高通(Qualcomm)子公司Qualcomm Datacenter Technologies(QDT)及Cavium打造基于ARM架構的資料中心服務器。
微軟2016年10月發(fā)表Olympus專案(Project Olympus),該專案是微軟新一代超大規(guī)模云端硬盤設計,也是已加入開放運算計劃的微軟,對開源碼硬件開發(fā)的承諾。
QDT與Cavium皆為微軟Olympus專案的合作伙伴,并各自在OCP高峰會上發(fā)表了可供ARM版Windows Server使用的主板與處理器。其中,QDT的主板采用基于10納米制程的48核心ARM服務器處理器Centriq 2400;Cavium展示的則適用于資料中心、云端及高效能運算的64位元ThunderX2 ARMv8-A服務器處理器。
目前微軟資料中心的服務器仍全數(shù)使用英特爾的x86服務器,但微軟已打造支持ARM的Windows Server,并進行內部測試,實際應用指日可待。
據(jù)在微軟云端服務Microsoft Azure的高級工程師表示,微軟采用ARM架構的服務器理由有三,一是業(yè)者爭相投入服務器用ARM處理器的研發(fā),選擇越來越多;二是ARM處理器相關的軟件生態(tài)系統(tǒng)已成形,及ARM處理器指令集架構性能已見改善。
ARM早在2011年就曾進軍服務器市場,其挹注新創(chuàng)業(yè)者Calxeda 1億美元,Calxeda于2011年推出搭載ARM處理器核心的低功耗服務器,唯當時ARM只有32位元架構,且性能比英特爾的X86差太多,市場表現(xiàn)不如預期,Calxeda甚至在2014年1月聲請破產。
隨著技術發(fā)展,ARM與X86的性能差距縮小,2012年ARM推出了64位元架構,而搭載ARM架構高通Snapdragon 835處理器的Windows 10個人計算機(PC)將在2017年下半上市,Windows 10 PC on ARM具備低耗能、全時聯(lián)網、體積小、且更為便宜的優(yōu)點,同時支持既有PC用的Win 32 App。
不只Windows系統(tǒng),蘋果(Apple)已在2016年推出的部分MacBook Pro,也采用ARM處理器。
而ARM所以能有突圍,關鍵在于徹底實施了水平分工。自1990年開始,ARM提供手機用的處理器核心,并擴及車載設備、連網裝置等領域,芯片公司將處理器核心交由ARM研發(fā),而將資源集中在外圍電路、開發(fā)套件等方面,長期下來,以ARM技術為基礎,打造出穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。
另方面,開源軟件(OSS)也積極助攻ARM,2010年成立的協(xié)作工程組織Linaro Ltd.,于2016年2月推出以ARM架構為基礎的開源軟件參考平臺。
不只水平分工,ARM本身的研發(fā)體制也很強,主要透過購并、異業(yè)結盟來做為強化手段,尤其近2年,ARM在資安、高階運算、醫(yī)療等領域的動作頻頻。
2015年7月ARM購并以色列網絡安全公司Sansa Security,Sansa Security主要業(yè)務為提供嵌入式芯片安全系統(tǒng)設計,完成購并后,ARM可望在旗下芯片增加更多安全功能,而ARM也致力提升自家網絡系統(tǒng)的安全性,如2016年10月將軟硬件解決方案TrustZone從手機用的Cortex-A系列處理器,延伸到小型物聯(lián)網(IoT)設備用的Cortex-M系列處理器。TrustZone在韌體更新時,能偵測軟件是否被竄改,或感染病毒。
目前ARM在高效能運算的技術研發(fā)是和伙伴關系的富士通(Fujitsu)為核心,富士通已表明,在下一代超級計算機Post-K將使用ARMv8架構,Post-K計劃于2020年推出。
放眼望去,能開發(fā)搭載超大核心處理器的公司,僅有英特爾等少數(shù)幾家,而富士通具有長年研發(fā)超大核心的經驗,若能由此提供ARM架構處理器,將可克服ARM過往服務器性能不如英特爾Xeon的問題,有利ARM推展服務器市場。
ARM在和富士通合作研發(fā)的高效能運算技術中,嵌入SIMD單指令多數(shù)據(jù)指令,因此,相較過往單精度32bit或雙精度64bit的運算,大幅降低了深度學習過程所需電力,而在手機用Cortex-A系列處理器,也加入適用人工智能演算的指令,以有效執(zhí)行影像、聲音辨識等的處理。
善于水平分工、廣結善緣的ARM,正式向英特爾宣戰(zhàn),而這場人工智能之戰(zhàn),誰勝誰負尚未得知,但可以確認,隨著競爭白熱化,云端運算、物聯(lián)網及人工智能等新技術的發(fā)展將更上一層樓。