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如果你想了解Arm服务器,这篇一定不能错过!

2018-12-20
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来源:内容由 公众号 半导体行业观察(ID:icbank)编译自「wikichip」,谢谢。


回到Arm TechCon 2018年,Arm的首席执行官Simon Segars在其主题演讲中指出了他眼中的半导体行业未来,也就是他所说的第五波计算。第一波是大型机的时代,第二波是个人电脑,第三波是互联网,目前,我们处于第四波:移动和云。DNA我们正在进入第五波计算的时代。

Segars表示,虽然有点难以定义,但我们正在经历将先前技术融合的时代。“这是一个以数据为导向的计算时代。这是传统的算法计算让位于数据流经机器,并根据数据告诉我们决策的时代,Segars说。

Segars强调,第五次浪潮不仅让Arm受益,那些正在依赖于其技术,抓住机会的企业家和其他公司也将会从中获得巨大机遇。“设备中的计算能力很重要,但它不再是唯一的关注点。我们不应该再根据单个设备拥有多少gigaFLOPS,多少兆赫兹频率来判断一个产品的性能。 而是更应该去关注整个系统的计算能力,“Segars补充道。

他建议我们必须重新思考系统的运作方式。在哪里(边缘,网络,数据中心)完成了什么。“我们正在考虑端到端系统的工作方式,因为未来的计算机不仅仅是在你的桌子上或口袋里,它将无处不在。这样的组合计算能力就是我们所说的第五波浪潮。”

对Arm来说,第五波计算领域的一个重要组成部分是5G。在他们看来,当完整的5G部署完成后,它将启用万亿连接设备。“我们的估计是,到2035年将会有万亿个连接的东西,”Segars指出在。在他看来,为了在2035年之前支持万亿连接设备,生态系统和基础设施必须要齐头并进。

Arm Neoverse

Segars计算主题演讲的第五波为公司推出Neoverse以及随之而来的所有其他内容奠定了基础。

“我想非常清楚地说明一下,就数据中心而言,Arm正在倾其所有去打造新的技术,并和我们的合作伙伴进行了全面的合作,以实现高效和低成本的数据中心。”  Simon Segars说。

Arm从不断增长的基础设施需求中看到了巨大的机会,这也是他们所谓的第五次计算浪潮的一个明显特征。Arm也宣布了全新的Neoverse产品来迎接这种趋势。Arm的高级副总裁兼基础设施业务部总经理Drew Henry在他的主题演讲中宣布了Neoverse。他通过讨论Arm生态系统的规模及其对半导体行业的影响,开启了他的主题演讲。

Arm Neoverse是一个涵盖从云端到边缘的整个基础设施的新品牌。你可以将Neoverse视为与Cortex一样的品牌。从本质上讲,这与智能手机的那一套不一样,“Neoverse”的范围并不像Cortex品牌那样严格定义。Neoverse可以由使用基于Neoverse的服务器(例如,云解决方案),OEM,甚至是具有定制Arm微体系结构的公司(,例如Ampere,Cavium和Qualcomm)等合作伙伴使用。甚至IP和软件似乎属于该品牌。实际上,Neoverse似乎涵盖了与基础设施相关的任何事情。

在Supercompting 18,技嘉同时展出了基于高通Centriq和Cavium ThunderX2的主板。虽然很多人认为高通公司的服务器芯片已经寿终正寝,但技嘉表示他们将在明年年中发售基于高通芯片的主板。而高通公司与贵州人民政府合资的华新通半导体也将推出基于高通公司设计的定制芯片StarDragon 4800,该系列产品也于早些时候开始量产。

  • 可扩展性

Neoverse的应用相当广泛,涵盖了超大规模扩展到边缘。他们的目标的是为从各种边缘应用到非常大的云数据中心提供足够的灵活性。Drew Henry说:“我们将拥有非常庞大、使用128核或256核设计的云数据中心。它们将具有大型缓存系统和高级内存层次结构。到了边缘设备,则针对其需求,推出拥有更少内核、较小配置的设计。“在下面的一个幻灯片中,你可以看到一个拥有八个DDR通道,八个HBM堆栈,PCIe,CCIX和100 GbE支持的设计,则将为Arm合作伙伴合作提供支持。

路线图

随Neoverse的推出,Arm正在重整其基础设施的路线图

他们还宣布了三个新平台:Ares,Zeus和Poseidon。

Drew Henry表示,我们可以预期Arm自己的内核每代可以实现30%的或更高的性能提升。针对这个论调,我们向Arm做了一些求证。按照他们的说法,这些性能指的是平台级改进,因此它们来不同方面的贡献,例如新的流程节点,微架构更改,内存子系统的改进和内存技术等等。顺便说一句,他们认为这些数据是保守的,实际的系统级改进提升会远超过这个数字。Drew Henry还提到了他们Neoverse架构的合作伙伴 。他指出,架构合作采用Arm提供的架构,并针对他们认为适合市场的产品做自己的设计”,亨利说。典型的例子是Cavium和Ampere,另外还有很多如富士通这样的客户,后者专为HPC市场设计了一款名为A64FX的芯片。

一些更受欢迎的公司目前的Arm服务器路线图看起来像这样。

知名的Arm服务器公司的路线图

Cosmos

您可能想知道这个“Cosmos”平台是什么。我们也问了Arm同样的问题。但事实证明,这根本不是代号,而只是一个术语,他几乎囊括了所有在新Neoverse核心发布之前,用于基础设施的东西。换句话说,Cosmos包括目前基于Cortex-A72,A75等架构发布的任何基础架构解决方案。

目前的解决方案包含16,24和32个内核。市场上也有有很多产品,如Socionext基于Cortex-A53开发的24核 SC2A11 24和海思基于Cortex-A72开发的32核Hi1616。

让很多人感到意外的是,Cosmos平台其实已经取得了不错的成绩。根据Drew Henry的说法,“Arm的处理器是当今互联网基础设施中采用最多的方案”。当汇总包括路由器,架顶式交换机和服务器等。这些市场中有27%的产品是由Arm贡献的,那就意味着该领域采用了超过一百万个Arm处理器。

最近,Cosmos平台进入了公有云基础架构。在AWS re:Invent 2018上,亚马逊发布了他们自己的64位16核Arm芯片AWS Graviton。该芯片具有16个Cortex-A72内核,由亚马逊在2015年初收购的Annapurna Labs设计。目前,这些芯片已被亚马逊部署到其服务器中,消费者可通过亚马逊EC2 A1 instances访问。该公司表示,对于某些工作负载,A1 instances可能比x86 instances便宜40%。通过我们自己对A1 instances的体验,效果还是比较理想的。虽然机器在原始性能方面有点弱,但安装Linux和所有常用的软件堆栈(例如,nginx,PHP等),表现也没有调大问题。对于许多类型的工作负载,A1 instances也能做得很好。

Arm根据市场合作伙伴的需求向他们承诺了各种产品。这样的话合作伙伴就可以直接使用包括CMN结构和各种加速器在内的Arm IP。或者他们可以根据需求使用自己的定制设计。关键的一点是,有很多选择。


Ares

Ares平台是Arm首个针对基础架构优化核心。需要强调一点的是,这不是Cortex系列的衍生物,这是一个基于最新的7纳米工艺打造的一个新核心,面向服务器市场还设定了极具针对性的功耗和性能目标。Arm表示,明年我们可以从其合作伙伴处看到基于Ares平台开发阿德芯片。与当前的Cosmos平台一样,Ares依赖于当前的CMN-600来扩展核心数量,并且为其接口新添加了对CCIX接口。除此之外,我们从Arm提供的一些幻灯片可以看到,这个核心可能还有一个改进的中断控制器(GIC)和MMU,Ares还打算从单个DDR4通道扩展到8个通道。

事实上,在Supercomputing 2018中,我们认为我们已经看到了第一个Ares系统(值得注意的是,虽然最初我们被告知这个芯片使用了Ares核心,但我们收到了其他相互矛盾的信息)。有一段时间,WikiChip也曾被告知,华为的HiSilicon Hi1620将能实现性能的大幅提升。与每个芯片中包含32个Cortex-A72内核的Hi1616相比,Hi1620将芯片的核心数增加值至64,并使TDP增加一倍以上。且华为这款旗舰芯片还将具有8个DDR4通道,2个和4个SMP,40个PCIe Gen 4通道和CCIX支持。

Zeus

Zeus平台是Ares的继任者。该核心旨在充分利用7nm+工艺的额外优势,还有DDR5内存以及如HBM这样的高级内存技术,。Zeus将伴随着Arm的下一代CMN一起产生。

Poseidon

Arm公布的最终平台是Poseidon。预计它将在2021年接替Zeus,并以5纳米工艺节点为目标 。Poseidon旨在通过改进的CMN和更高的内存支持来实现进一步扩展。除此之外,他们没有透露更多的东西了。根据我在TechCon上做的笔记显示,这个架构可能会同时出现多线程(SMT)技术,但我不记得我在哪里听到这个,所以我并不是很确定。


ServerReady

不幸的是,Neoverse的关键部分之一ServerReady并没有获得过多的关注。但在我们看来,ServerReady是一个很最重要的公告,甚至比Neoverse本身还重要。Arm ServerReady计划的目标是能够推动整个行业的合规性,使每个人都能更轻松地围绕Arm构建平台和服务器解决方案。换句话说,ServerReady就是为了确保“一切正常”,就像典型的x86的系统方案一样。


Arm明白到服务器市场与当前的嵌入式等市场有一些不同。在服务器市场中,您必须拥有能运行通用软件的标准操作系统 ,这两者都可能超过芯片本身。最重要的是,安装过程需要简单地工作。 与嵌入式世界不同,修改操作系统以适应硬件并不是一个可行的选择。这就是ServerReady的用武之地,ServerReady确保一切都遵循硬件和固件的最小通用规则。


Arm的标准方法有四个组成部分:协作、标准、参与行业标准和开源项目,其中最重要的是协作。Arm于2011年成立了ARM服务器咨询委员会(ArmServerAC),目前这个委员会由来自整个行业的46个成员组成(当中包括云供应商,操作系统供应商,OEM供应商等)。该委员建立的初衷是为了定义Arm服务器的外观以及使其工作的条件。

标准

有一个完整的Arm服务器标准列表,但最主要的两个是SBSA和SBBR。还有其他规范,如用于电源管理的PSCI和用于调用可信固件的SMCCC。我们将在这里介绍两个主要的:

服务器基本系统体系结构(SBSA)涵盖了服务器的硬件要求。也就是说,如果您要设计服务器,那么操作系统和虚拟机管理程序将会对您的硬件提出一定的要求/属性,当中这包括核心架构要求和各种其他内容。如PCIe写入/接口,SMMU和GIC属性。该标准的目的是确保所有符合SBSA标准的系统能够执行大多数服务器上运行的系统软件和应用程序软件的至关重要的最低功能。

第二个主要规范是服务器基本引导要求(SBBR),这是固件要求集。该规范着眼于各种固件标准,例如UEFI,ACPI,SMBIOS,并定义了固件期望的最低要求。

值得注意的一件事是,这项计划已经筹划了7年之久。标准的第一个版本是在2014年。到去年,企业测试套件也已发布。今天,目前的SBSA规格为5.0,而SBBR为1.1。

合规

为了确保Arm和Neoverse合作伙伴符合上述规范,Arm开发了Architectural Compliance Suites(ACS)。这个合规套件是开源的,开发者可以在GitHub上找到。合规的目标是设计一套工具,以便公司自行检查他们的设计和操作系统供应商,以确保所有的部分工作正常。ACS主要测试的是SBBR和SBSA规范,主要通过基于UEFI的测试和基于操作系统的测试来完成。这当中许多测试都是由Arm编写的,但它还包含了一些其他测试,例如Canonical的固件测试套件(FWTS),它对固件(BIOS / UEFI / ACPI)执行完整性检查以尝试识别错误。

所有这些都回到了Arm ServerReady合规流程。Arm合作伙伴运行测试并在Arm的帮助下调试他们可能遇到的各种问题。这些测试包括SBSA和SBBR的体系结构合规性套件,它还包括引导标准Linux发行版和smoke testing等内容。通过该流程的合作伙伴将获得证书以及获得使用ServerReady徽标的权利。

根据Arm自己的宣布,华为,Ampere,Cavium和高通公司已获得Arm ServerReady 1.0版证书。

  • 顺应时势的计划

Arm的服务器计划在过去十年的大部分时间里一直都在运行。我们今天看到的任何事情都不是新的开始,而是多个组件的融合,只有这些组件能聚集在一起,才能实现目标。来自多个供应商,由多家公司部署Arm服务器已经在这里 了,但这还远远不够 。至少在Arm方面,目前的产品相当薄弱。解决这个问题方法的是刚宣布的三个新平台--Ares,Zeus和Poseidon,因为这三个平台所瞄准的都是“服务器级”的高性能。Arm的新路线图是他们积极进军服务器市场计划的重要一部分。

到目前为止,Arm已经做了很多正确的事情,如建立标准,形成基础,并规划更强大的核心。但一切正确并不一定意味着成功。Arm需要创造需求。他们需要从英特尔和AMD解决方案尚未涉及的地方获取额外的价值来实现这一目标。

至于Arm在这方面未来会有多成功,这还有待观察。


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