ARM 正式进军服务器处理器

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2010-08-26 11:44

在移动大行其道和绿色贯穿生活的今天,ARM 架构处理器不断攻城略地——在立足智能手机、掌上设备(PSP 除外)后,ARM 已经向上延伸至 intel 的地盘——平板机。这几乎就是没有键盘的上网本了。但是 ARM 的野心不仅限于此,他们下一步看中的居然是 intel 的老巢——服务器。
近期有消息传出,社交网络大鳄 Facebook 准备在美国俄勒冈州兴建新数据中心时,使用 ARM 架构服务器,替代传统的 x86 产品。消息称来自美国得克萨 斯州奥斯丁的芯片设计公司 Smooth-Stone 将承担为 Facebook 定制 ARM 服务器处理器的任务,而 SuperMicro 则会提供服务器主板。Facebook 意图很简单,用 ARM 代替 X86 CPU,实现高性能和低功耗。

一、极高的性能功耗比

小小的 ARM 核心连看 1080p 高清视频都应付不了(iPhone3GS 和 iPhone4 看 1080P 是调用的 SOC 芯片中的视频硬解码模块),能对付服务器?别说 ARM 核心,就是现在最顶级 intel i7 extreme980 6 核 12 线程也入不了 Facebook 的法眼。不过服务器从来就不是一个人的战斗。看看最近的超级计算机 50,排名末尾的机器也使用以万为单位 CPU 核心。这说明如果依靠数量,ARM 核心同样有潜力匹敌专业服务器 CPU 阵列。

下面一段由于本人疏忽,将 Atom 的系统功耗(还包括南北桥,内存,硬盘)当作处理器功耗给出,混淆了各位,请多多包涵。特别更正(蓝色),请各位继续查错,继续关注,谢谢!而新的 Atom 能解码双 1080p,其实使用的是集成在芯片组中的解码模块,而不是 Atom 本身。

同时不要小看 ARM 的性能功耗比。对比 Atom,两类处理核心依靠软解码都仅能处理 480p 的视频,但是 Atom 需要消耗 35w 以上的功率,而 ARM 仅需要不到 0.5w(广泛使用的 1GHz 的 Snapdragon8250)。70:1 的功耗换来相似的性能,如果优化得当,相信不需要 70 颗 ARM 处理器就能赶上专业服务器 CPU 的性能。

同时不要小看 ARM 的性能功耗比。对比 Atom,两类处理核心依靠软解码都仅能处理 480p 的视频。按照朴素的算法,笔者的 Milestone(65nm 工艺)使用 1300mAH 能够看完 3 个小时的视频。那么整个系统的功耗应该是 1300÷3×3.6=1560mW=1.56W,抛开占大头的 LCD、GSM 基带模块、内存卡功耗,相信 ARM 核心+内存控制器+内存的总功耗不足 1W。而网络测试中 Atom(45nm)电脑系统满载的总功耗在 30w,抛开硬盘 10W,集成图形 10W,Atom 处理器+内存控制器+内存的总功耗不足 10W。 10:1 的功耗换来相似的性能,加上 ARM 核心运行频率仅仅 550MHz,而 Atom 达到 1.6GHz,相信如果多个提高频率的 ARM 核心组成阵列,性能将大幅提高,而功耗以为维持在低位。

再来看看负责该服务器处理器设计任务的 Smooth-Stone。该公司刚刚宣布已经从多家芯片公司和投资机构募集 4800 万美元资金,这些投资者包括 ARM、TI、阿布扎比政府投资公司 ATIC,以及风险投资公司 Battery Ventures、Flybridge Capital Partners 和 Highland Capital Partners。看看这些金主:

搞设计的 ARM,intel 未来的死对头

搞芯片设计的 TI,它是 Milestone,DroidX 的处理器制造商,DSP 的老大

玩芯片制造的 ATIC,它是从 AMD 手上买过工厂,成立 GlobalFoundry,收购新加坡特许半导体的石油大亨

这帮大佬如今 “秘密” 嵌入到这个新兴行业,准备迂回包抄 intel 了。而 Smooth-Stone 首席执行官是巴里·埃文斯 (Barry Evans),曾在 intel 生产 ARM 架构芯片的部门任职。当初 intel 买来 ARM9 的技术然后自己改成 Xcale,相信此君对于 ARM 架构的特点和 intelCPU 的优势必定烂熟于心。后来 intel 将该部门出售给 Marvell,埃文斯 2008 年从 Marvell 离职,创办 Smooth-Stone。有技术、有授权、有制造、有钱,现在加上 Facebook 连未来市场也确定了,就算不大红大紫,杀出一条血路是不成问题的。

二、软件

虽然 Wintel 中的微软从未在桌面和服务器版的 Windows 操作系统中加入对 ARM 的支持,仅仅局限于移动的 WinCE 和 WindowsMobile。不过看看最近的 Top500 超级计算机 OS 分布图吧

Linux 系统已经占据主流,而这也就是目前最完美支持 ARM 的 OS。

可惜的是在(一)中的投资集团中明显的缺乏了软件厂商,如熟悉的 Redhat,这让 ARM 服务器处理器的应用蒙上一层阴影。毕竟如何将成千上万个 ARM 集中调用起来发挥高性能,多线程的能力,这和将 Linux 定制成 Android 完全是两个不同世界的工作。相信 Facebook 的工程师不一定能胜任该工作。好吧,我不隐瞒我的想法,这就是 Google 将会,或者已经暗地潜入协助该项目了。

目前 Google 拥有超过 100 万台服务器,占据了全球 2% 的服务器数量。每年的电费成本十分高昂。不说具体数据了,就拿 google 更换 SSD 来说,都知道 SSD 的价格和传统 HDD 不可同日而语,但是在 Google 的计算中,SSD 能剩下的电费就能抵消其成本。所以如果高性能低功耗的 ARM 服务器处理器面试投入使用,其省下的电费将远远大于 SSD 的数量。省钱就是赚钱,这个道理 Google 不会不知道。

三、通用化

还有一项技术未来可能帮助 ARM 服务器处理器快速出位——OpenCL,开放计算语言。如果这玩意今后能普及,那么只要符合该设计标准的 CPU、GPU、ARM 都能最大程度的共享软件,实现 OpenCL 下框架下的跨平台作业。那样一来,Nvidia 笑了,他家的 Tesla 终于等到了;ARM 也笑了,我终于打进核心圈子了。

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