對話(huà)Ampere產(chǎn)品高級副總裁Jeff Wittich：云計算市場(chǎng)渴求新算力，服務(wù)器端CPU應變革

隨著(zhù)市場(chǎng)需求的增加和技術(shù)的發(fā)展，服務(wù)器產(chǎn)品從架構到軟硬件都在發(fā)生巨大變化，這要求整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈都需變革，Ampere抓住的正是這樣的機會(huì )。

云計算市場(chǎng)越來(lái)越大。

2019年開(kāi)始，隨著(zhù)全球各大傳統企業(yè)，包括商業(yè)銀行的全面上云，云計算開(kāi)啟了高速發(fā)展時(shí)代。從人類(lèi)歷史上的第一張黑洞照片到疫情期間的全民網(wǎng)課、線(xiàn)上會(huì )議與藥物研發(fā)，它在科研探索、教育等場(chǎng)景中扮演的角色越來(lái)越重要。

然而在應用需求猛增的情況下，產(chǎn)業(yè)底層廠(chǎng)商需要面臨的問(wèn)題也隨之而來(lái)：算力無(wú)止境加持下，如何順應市場(chǎng)需求，搭建新型大規模數據中心？以及如何最大程度控制成本？

作為業(yè)內資深工程師，Ampere產(chǎn)品高級副總裁Jeff Wittich對此也是感觸頗多，“如今的數據中心對延時(shí)、散熱、功耗等性能的需求已大不相同，機器學(xué)習、邊緣計算等需求日益強烈，市場(chǎng)需要一種新型的算力了。”

圖 | Ampere產(chǎn)品高級副總裁 Jeff Wittich

大勢所趨，云計算與傳統計算差異化愈加明顯

提起云計算，從互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代到如今AI時(shí)代，它的發(fā)展歷程就是共享經(jīng)濟在計算領(lǐng)域的演進(jìn)史。如今因為各類(lèi)場(chǎng)景數字化升級的推進(jìn)，其應用領(lǐng)域和應用層次也一直在不斷擴大。

如Jeff提到，因近兩年深度學(xué)習、機器視覺(jué)等技術(shù)的大規模應用，云計算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也來(lái)到了歷史的拐點(diǎn)。與過(guò)去傳統計算相比，如今云計算需要支撐的應用已然千變萬(wàn)化，相應地，其軟硬件（數據中心及相關(guān)平臺）構造復雜度也必須要有所顛覆。

“具體到性能上，與過(guò)去相比，如今云計算有著(zhù)容器和微服務(wù)快速轉變、部署密度高、能效低、高度支持AI和機器學(xué)習等要求，這給既有的解決方案提出了很大挑戰。”

以能效為例，有統計數據顯示，2019年數據中心電力消耗占據全球能耗的3%，而預計到2030年，其電力消耗占比將會(huì )持續增長(cháng)至11%。

類(lèi)比來(lái)看，該消耗量已經(jīng)可以與電力消耗巨大的行業(yè)（如航空）比肩了，而因電力消耗，數據中心運營(yíng)成本居高不下，這極大地妨礙全球算力的發(fā)展進(jìn)度。

接下來(lái)，5G商用、AI應用市場(chǎng)的擴大呈必然趨勢，云計算平臺技術(shù)的變革也因此迫在眉睫。

重新設計CPU，“80內核、單核單線(xiàn)程”高度匹配云計算

放眼市場(chǎng)，受需求變化影響，谷歌Kubernetes陣營(yíng)已越來(lái)越強大，谷歌、亞馬遜均開(kāi)啟了自研服務(wù)器芯片模式，而Arm也終于找到了x86市場(chǎng)的突破口，華為等廠(chǎng)商紛紛基于A(yíng)RM架構重建數據中心。

對于初創(chuàng )公司Ampere來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)機會(huì )也出現了。

Jeff指出，“因為需要滿(mǎn)足不同場(chǎng)景的需求，客戶(hù)對服務(wù)器芯片的要求也開(kāi)始多樣化，而它具體可以歸結為三類(lèi)：一是超高性能；二是全平臺可擴展；三是高密度和高能效。但目前市場(chǎng)上并沒(méi)有一款能夠解決這些問(wèn)題的芯片。”

因此，在瞄準了市場(chǎng)的需求之后，Ampere團隊打破既有桎梏，基于A(yíng)rmv8.2+架構，操刀設計了新一代服務(wù)器CPU，也是首款滿(mǎn)足這三類(lèi)需求的處理器芯片——Ampere Altra。

“Ampere Altra可以滿(mǎn)足上述三類(lèi)要求，非常適合現在的云環(huán)境，因此我們說(shuō)它是世界首款云原生處理器。”

具體去看，Ampere Altra處理器能夠提供可預測高性能，單路具備80核，支持兩路平臺；同時(shí)利用monolithic die（即單芯片設計）工藝，其所有的核在Mesh網(wǎng)絡(luò )互連下相互連結，保證了高帶寬和一致性互聯(lián)Mesh網(wǎng)絡(luò )；此外，它還能提供非常高的內存帶寬和內存密度。

除了高性能，在可擴展性上，Altra處理器可以根據不同環(huán)境適配邊緣到超大規模云需求，尤其在支持包括像容器、微服務(wù)等計算模型上，該芯片非常好用。

而為了實(shí)現高能效，除了高密度設計，設計團隊還專(zhuān)門(mén)為電源管理、散熱等相關(guān)服務(wù)配備了控制服務(wù)器，使其在云環(huán)境中有最佳的功耗表現。

當然，不僅僅是以滿(mǎn)足三類(lèi)需求為核心設計邏輯，在具體細節上，Ampere團隊也做了非?？b密的考量和布局。

Jeff舉例說(shuō)，“Ampere Altra處理器的80個(gè)64位ARM的CPU內核，每一個(gè)核最高的頻率是3.0G赫茲，所有內核都能在turbo模式下持續運行，可實(shí)現滿(mǎn)負荷的云計算工作流；同時(shí)除了每一個(gè)核專(zhuān)屬的L1和L2緩存之外，我們在系統級別還配備了一個(gè)32MB大緩存，可以顯著(zhù)減少延時(shí)、隔離干擾；另外，該芯片的整數運算和浮點(diǎn)運算性能都非常強大。而通過(guò)單核單線(xiàn)程的設計，我們消除了單物理核多線(xiàn)程設計中多用戶(hù)共享資源的爭奪引起的 “相鄰干擾” 問(wèn)題，實(shí)現提供100％的可預測性能核心。”

如此種種，作為首款面向云計算的CPU，Ampere Altra處理器還是足夠讓人印象深刻。

市場(chǎng)需求激增，新型服務(wù)器前景可觀(guān)

但是，出自初創(chuàng )公司團隊的手筆，這款新芯型片到底能不能夠開(kāi)辟屬于自己的市場(chǎng)？

Jeff認為完全不用擔心，“因為云計算的多樣性需求，我們發(fā)現客戶(hù)在部署大規模數據中心時(shí)，對硬件模塊多樣性的需求也十分強烈。如微軟和甲骨文，他們已經(jīng)在嘗試使用我們的芯片，我們收到的反饋也很好。”

事實(shí)上，如Jeff所言，隨著(zhù)云服務(wù)市場(chǎng)需求的增長(cháng)，數據中心規模愈趨于大規模，各類(lèi)硬件模塊也進(jìn)入了百家爭鳴時(shí)代，留給新型芯片的機會(huì )越來(lái)越多。而且全球云服務(wù)市場(chǎng)規模在不斷擴大，Ampere可以搶占的細分市場(chǎng)規模也很可觀(guān)。統計數據顯示，2019年云服務(wù)整體市場(chǎng)規模為1071億美元（7500億元），同比增長(cháng)37.6%，2020年預計達到1410億美元，依然能夠實(shí)現32%的增速，前景可期。

“此外，Altra處理器是基于ARM架構設計的，Arm強大的生態(tài)會(huì )降低我們進(jìn)入市場(chǎng)的門(mén)檻。我們都知道，Arm在終端上已經(jīng)形成了生態(tài)，但是除了終端，Arm在服務(wù)器端也有了大幅增長(cháng)。尤其是考慮市場(chǎng)對低功耗的需求和Arm自身技術(shù)的成熟，ARM架構在云計算市場(chǎng)其實(shí)已經(jīng)極具競爭力。”

確實(shí)，因ARM架構的技術(shù)趨于成熟，近兩年以華為、微軟為代表的巨頭已經(jīng)紛紛轉向了Arm。目前ARM架構也已經(jīng)可以支持包括Linux、BSD、Windows在內的所有大型操作系統、容器和虛擬化工具如Docker、VMware、KVM和Kubernetes等，以及CUDA、Java等語(yǔ)言。

最后

當然，產(chǎn)品售出后，客戶(hù)所憂(yōu)心的初創(chuàng )公司的持續性升級能力和服務(wù)問(wèn)題，Jeff也認為完全沒(méi)有擔心的必要，“對于云提供商來(lái)說(shuō)，Altra處理器的性能表現很重要，但我們認為更重要的是，Ampere有能力以一個(gè)固定的節奏持續升級處理器。”

值得一提，由于團隊強大的實(shí)力和背景，即便作為初創(chuàng )公司，一直以來(lái)Ampere在業(yè)內的受關(guān)注度絲毫不低。同時(shí)由凱雷集團（Carlyle Group）資助，在2019年4月，它還曾獲得Arm的二輪融資。

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