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摩爾定律持續(xù)發(fā)揮作用的幾十年間，無數(shù)應用受益于芯片性能的快速提升，芯片市場的格局也在這個過程中逐步穩(wěn)定，x86 CPU在桌面和高性能計算市場占有絕對優(yōu)勢，ARM CPU統(tǒng)治移動互聯(lián)網(wǎng)市場。

然而，隨著摩爾定律的放緩，市場的格局也開始發(fā)生變化。能效比優(yōu)勢明顯的ARM CPU經(jīng)過三年多的努力，已經(jīng)在x86 CPU統(tǒng)治的云計算、HPC市場取得了值得關注的成績。并且，正在快速增長的DPU和5G市場，ARM也雄心勃勃。

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設施產(chǎn)品，ARM承諾Neoverse平臺效能30%的年增長率將持續(xù)到2022年及以后。要知道，那時候摩爾定律給傳統(tǒng)CPU帶來的提升已經(jīng)不足10%。

ARM Neoverse規(guī)劃了三個系列產(chǎn)品，同時考慮性能、功率、面積(PPA)，擅長可擴展的N系列;提供最佳性能，相對會消耗更多面積和功耗的V系列;主要關注效率，在功耗和面積的縮減上進行優(yōu)化的E系列。

2019年，第一代Neoverse N1推出，性能相比Cosmos平臺提升60%，是2018年提出的目標的兩倍。同時推出的還有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%。強調(diào)性能的Neoverse V1的單線程性能相比Neoverse N1更是提升超過50%。

單核性能大幅提升的ARM Neoverse CPU今年接連交出成績單。今年3月，安晟培半導體(Ampere Computing)發(fā)布 “首款云原生處理器”Ampere Altra，擁有80個64位ARM 處理器內(nèi)核，雷鋒網(wǎng)(公眾號：雷鋒網(wǎng))此前的文章介紹過，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)絡基礎設施提供CDN內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡與減緩DDoS攻擊的服務提供商Cloudflare首次采用基于ARM架構服務器進行部署。據(jù)悉，相較于2013年設計的服務器，Cloudflare基于ARM架構的系統(tǒng)可以安全地處理10倍以上的互聯(lián)網(wǎng)請求。

在高性能計算領域，日本國立研究開發(fā)法人理化學研究所(RIKEN)與富士通公司共同基于ARM架構開發(fā)的超級計算機“富岳”連續(xù)第三次名列國際超級計算機500 大(TOP500)排行榜的第一名。

ARM為什么能夠迅速拓展高性能計算市場?

ARM接連交出的漂亮成績單背后，是市場需求的變化。

“面對未來基礎設施的多樣化要求，傳統(tǒng)的通用解決方案已經(jīng)不再適用。云服務提供商和超大型互聯(lián)網(wǎng)公司正在推動的創(chuàng)新達到了一個前所未有的水平。這些都在驅(qū)動整個數(shù)據(jù)中心的優(yōu)化逐漸從上層應用遷移到整機，并進一步擴展到服務器處理器。”ARM基礎設施事業(yè)部全球高級總監(jiān)鄒挺進一步表示。

“通過Neoverse，ARM和廣泛生態(tài)合作伙伴系統(tǒng)正在提供一個獨特的平臺，來實現(xiàn)未來針對服務器芯片的解決方案。其中，AWS Graviton2所帶來的強勁發(fā)展勢頭就是這個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算提供商針對ARM高性能CPU進行優(yōu)化的動力。目前，百度智能云數(shù)據(jù)庫積極發(fā)展 ARM 平臺數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，已經(jīng)完成ARM架構的全棧代碼改造和性能優(yōu)化，性能打平傳統(tǒng)架構平臺。

騰訊也持續(xù)在 ARM 架構上進行優(yōu)化與實踐工作，通過性能測試、數(shù)據(jù)交流、技術研討等形式不斷推動JDK在ARM架構的發(fā)展。據(jù)悉，KonaJDK團隊目前完成了JDK8和JDK11等版本的優(yōu)化，后續(xù)也計劃支持JDK17等版本，未來也會加大投入完善JDK對ARM架構的支持。

“基礎設施市場變化非?？焖?，也在不斷發(fā)展，為了滿足這個市場的多樣性與快速變化，必然會出現(xiàn)不同類型的計算解決方案。”鄒挺進一步表示。

“一方面，我們看到超大型互聯(lián)網(wǎng)客戶通過ARM IP定制服務器芯片，滿足特殊應用場景需求。另一方面，也有大量企業(yè)客戶對標準化ARM服務器芯片帶來的高性價比、優(yōu)異的TCO(總體擁有成本)表現(xiàn)有著很濃烈的興趣，這也給獨立的 ARM 服務器芯片廠商帶來非常廣闊的市場前景。”

鄒挺認為，ARM在云領域上我們已經(jīng)取得了最相對領先的成功。同時，在中國市場ARM重點關注的領域是云數(shù)據(jù)中心/超大型互聯(lián)網(wǎng)領域、和5G網(wǎng)絡/電信市場。

加大軟件生態(tài)投入站穩(wěn)高性能CPU市場

5G的蓬勃發(fā)展，也給ARM帶來了新的機會。英偉達將在其5G平臺上擴大對ARM架構的支持。

另外，在即將爆發(fā)的DPU市場，ARM Neoverse也被多款產(chǎn)品采用。兩個月前，Marvell 發(fā)布了基于Neoverse N2平臺的DPU。上月的英特爾架構日，英特爾透露了其首款IPU產(chǎn)品的信息，讓人有些意外的是其款IPU集成了ARM Neoverse N1 CPU。

鄒挺認為，DPU 連接到主機系統(tǒng)，并通過 PCI-Express 插槽供電，再加上DPU支持專用的工作負載加速器和數(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重要。Neoverse N系列能夠提供行業(yè)領先的每瓦性能表現(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市場被采用的重要原因。

ARM當然也看到了這一點，并且正在加強其在高性能CPU軟件生態(tài)方面的建設。據(jù)了解，在ARMv8時代的十年，ARM軟件開發(fā)人員所投入的研發(fā)時間超過了 1,000 萬個人時。在ARMv9時代的十年，ARM軟件開發(fā)人員的投入時間大概率會超過3,000萬個人時。

具體到基礎設施領域，鄒挺介紹，“通過過去十年的努力，ARM現(xiàn)在擁有大量的OSS項目，ISV也已經(jīng)支持ARM 64位架構。在Docker Hub上為ARM編寫的容器鏡像數(shù)量超過10萬。同時，在ARM硬件上進行CI/CD構建的時間已經(jīng)多達每個月超過100萬分鐘。”

企業(yè)級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開發(fā)者預覽版也在中國落地。

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