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入侵X86服务器芯片市场,ARM准备好了吗?

半导体行业观察  · 公众号  · 半导体  · 2017-03-14 08:29

正文

来源:内容来自 eetimes ,谢谢。


在近日于美国矽谷举行的开放运算计画 (OpenCompute Project OCP) 年会上,聚集了资料中心领域的重量级大咖;其中微软 (Microsoft) 透露正在测试来自凯为 (Cavium) 、高通 ( Qualcomm) 以及至少另一家晶片供应商的 ARM 伺服器处理器,为 ARM 阵营挑战主流英特尔 (Intel)x86 架构再添希望; Facebook 则发表了一系列全新伺服器。

Facebook 与微软都宣布了采用 NVLink 连结 8 Nvidia Pascal 晶片的加速器系统;此外 IBM 展示了第一批采用 Power 9 处理器的主机板,内含赛灵思 (Xilinx) FPGA 以及以色列业者 Mellanox 的乙太网路交换器,采用 Power 9 率先支持的最新 PCIe 4 连结介面。

整体看来,今年的 OCP 大会显示目前资料中心硬体领域活力充沛,但呈现多元发展的趋势;该计画目前有 195 家成员,其线上商店有 70 款产品,有部份还未将硬体设计档案开放,而即使是大咖成员如 Facebook 与微软的最新主机板,也是采用截然不同的设计。

微软开始评估 ARM 架构伺服器的举措,可说是今年 OCP 大会上最让众人跌破眼镜的讯息;该公司的测试是将来自 Azure 云端服务的一套生产应用程式,以及 .Net 应用程式架构、还有某个仅供内部使用的 Windows Server 作业系统版本移植到 ARM 伺服器。微软还协助高通与 Cavium 以其 Project Olympus 标准设计主机板。

在位于美国华盛顿州 Redmond 总部的实验室进行初步评估之后,微软将在位于亚洲的一个据点,以小规模的丛集测试超过 200 片新主机板;不过该公司未透露其早期评估结果,以及测试时间将为期多久。

微软的高层十分热衷于探索在资料中心广泛使用 ARM 处理器的潜力;在两年前加入微软资料中心部门、曾任职于 AMD 参与 ARM 架构处理器开发的 Leendert Van Doorn 表示:「我们进行了以云端服务与生产系统并行的评估,结果相当令人惊艳。」


微软与凯为、高通的合作将跨越数个世代的处理器;图为微软的 Leendert Van Doorn ( ) Kushagra Vaid OCP 年会上展示高通的 ARM 伺服器主机板(来源: EE Times

Van Doorn 表示,初步评估将涵盖 Bing 搜寻引擎、微软的 Cosmos 巨量资料分析、储存以及机器学习:「这些索引是我们资料中心容量的一半,因此相当有潜力;」而在另一方面:「我们并没有看到在我们内部应用程式之外以 ARM 伺服器执行 Windows Server 的任何机会,」因为一般企业用户会执行很多种的既有 x86 架构应用程式。

Facebook 与惠普 (HP) 都设计了一些早期的 ARM 伺服器系统,但都非常低调;那些新型处理器支援更多核心以及执行续,能媲美最新一代的英特尔 Xeon 晶片; Van Doorn 指出:「今年我们看到的伺服器真的很强,而以我们的工作量来说正需要那种强大性能,太弱的伺服器不行──产业界其他厂商也有类似的体验。」

Van Doorn 表示,有很多因素减轻了移植软体的繁重工作;微软控制自家的程式码基底 (code base) ,使用越来越多的无关 CPU(CPU-agnostic) 韧体以及限制数量的周边。

微软与凯为、高通的合作将跨越数个处理器世代,而微软对新一代记忆体架构以及处理器介面的兴趣也很浓厚,例如预计 2019 年问世的 CCIX Gen-Z Van Doorn 甚至猜测 ARM 将会扩展其指令集架构,让使用独立 16 32 64 位元作业系统程式码空间比英特尔架构更容易,因为后者有更多旧版本程式需要支援。

微软在网路伺服器主机版测试凯为处理器

「当我们因为无秩序的执行而耗尽精力,人们就会重新检视能让资料流执行以及各种东西,并催促我们迈向下一个阶段;」 Van Doorn 表示,相较于类似版本的 x86 架构:「第四版的 ARM ISA 相对简单多了。」

其他微软可能合作的处理器供应商,只有收购了 AppledMocro 以及其 ARM 处理器部门 X-Gene Macom 代表们有现身;但该部门准备要被出售。没出现的是两家中国厂商,一是华为 (Huawei) ,另一家则是新创公司飞腾 (Phytium)

微软的 JBOD 主机板采用高通的 ARM 伺服器处理器

在处理器议题上面面俱到的微软还展示了采用英特尔下一代 Skylake 处理器与 AMD Zen 架构 Naples 处理器的 Project Olympus 主机板 ( 下图 ) ,是在 OCP 首度亮相。


不过微软把采用英特尔 Skylake 处理器的主机板上之记忆体卡盖住了 ( 下图 ) ,也没有预先公布该晶片的功能;针对业界认为他们会采用英特尔 3D Xpoint 记忆体 (Optane 技术 ) 的预期,该公司的一位发言人婉拒发表任何评论。

而微软以及 Facebook 不约而同展示了加速器系统。

微软 (Microsoft) OCP 年会上展示了 HGX-1 GPU 加速器 ( 下图 ) ,采用了 4 96 通道的 PCI Express (PCIe) 交换器,以总数 32 GPU 连结最多四个机箱;该公司资料中心硬体事业群总经理 KushagraVaid 表示:「没有其他方案能提供这么高的扩展性。」


Facebook 的新一代 Big Basin 加速器 ( 下图 ) ,采用了充分发挥 Nvidia NVLink 高速互连介面的类似方案,将 8 Pascal 100 GPU 放进一个机箱,以 4 PCIe 交换器连结远端伺服器。


Facebook 升级 x86 系统

在微软朝多处理器架构迈进了一大步的同时, Facebook 伺服器则是以英特尔架构设计、偏向渐进式的演变;举例来说,采用新一代英特尔处理器的第二版 Yosemite 伺服器 ( 下图 ) ,支援一个单插槽 CPU 卡,能在不必关闭其他三个被封在单一节点 (sled) 之伺服器情况下进行替换。


还有双插槽的 Tioga Pass 伺服器 ( 下图 ) ,为先前的 Leopard 伺服器添加更多 PCIe 连结,并将乙太网路连结升级到 100 Gbits/s


在储存伺服器方面, Bryce Canyon 内含 72 个硬碟,比先前的 Open Vault 多了 20% ,并以英特尔的 Broadwell 处理器做为控制器; Lightning 快闪记忆体阵列采用新的金属托架,能以更佳散热效果支援更高密度的 M.2 快闪记忆体卡。

Facebook 技术策略总监 Vijay Rao 表示,就像先前协助为新一代的储存等级固态硬碟 (SSD) 开发软体,现在该公司也正在开发永久读取快取记忆体 (persistentread cache) 的程式码;不过 Facebook 并未透露任何关于去年问世之英特尔 3D Xpoint 记忆体方面的研发进展。

此外还有少数关于 48V 伺服器的新讯息,这是 Google 在去年推动的规格;有几个话题讨论了相关趋势,并至少有两家板卡制造商展示了支援该规格的 x86 系统原型,但看来 12V 系统仍然是今年 OCP 大会上的主流。



Facebook 还采用博通 (Broadcom) 100Gbit/sTomahawk II 晶片升级了网路交换器。上图的背板在 6U 机箱中搭载了 12 Tomahawk II 晶片,能做为枝叶 (leaf) 或是主干 (spine) 交换器;下图的置顶式交换器 Wedge 100S 则只用了一颗 TomahawkII 做为机顶 (top-of-rack) 交换器,并以升级的 Xeon 控制器来因应阻断式服务攻击。 Facebook 预期上述两款系统将于本季量产。


凯为 (Cavium) 与新创公司 Barefoot 也展示了采用自家晶片的 Wedge 交换器; Facebook 鼓励了不少网通领域的新厂商,包括台湾的新创公司擎发通讯 (Nephos) ,但是到目前为止 Facebook 还是只采用博通的晶片。

微软在去年推出了 Sonic 抽象层软体,旨在削弱底层晶片规格的重要性;微软的 Vaid 表示:「最后交换器可以更像是伺服器,」这将为新的连网应用程式以及白牌交换器供应商带来机会。

Power9 PCIe 4 齐亮相

IBM 在今年 OCP 大会上展示了配备去年发表之 Power 9 处理器的第一款双插槽主机板样本 ( 下图 ) ;该款为云端服务业者 Rackspace 打造的 Barrel Eye 2 支援最多 4 Nvidia NVLink GPU ,以及 OpenCAPI PCIe 4 。赛灵思 (Xilinx) Mallanox 则分别发表了也支援 PCIe 4 的一款 Virtex FPGA 以及







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