人們?nèi)粘＝佑|到的各類處理器芯片，通常是基于X86架構(gòu)或者ARM架構(gòu)。一般認(rèn)為，X86架構(gòu)用的是復(fù)雜指令集（CISC），強(qiáng)調(diào)高性能，更適合臺(tái)式機(jī)、服務(wù)器；ARM架構(gòu)用的是精簡(jiǎn)指令集（RISC），強(qiáng)調(diào)低功耗，更適合智能手機(jī)、平板電腦、物聯(lián)網(wǎng)等移動(dòng)端設(shè)備。X86做不到ARM的功耗，ARM做不到X86的性能，兩大陣營(yíng)看似井水不犯河水，但在上個(gè)世紀(jì)80年代就結(jié)下了梁子。

而且，近年來，在移動(dòng)端處理器市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位的ARM，從未放棄向個(gè)人電腦、服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的滲透。隨著越來越多的廠商開始擁抱ARM架構(gòu)，英特爾及其X86架構(gòu)似乎迎來了危機(jī)。特別是在近期，蘋果公司宣布，未來兩年，Mac電腦逐步改用基于ARM架構(gòu)的處理器。蘋果做出此舉，無疑成為ARM架構(gòu)打進(jìn)PC市場(chǎng)（X86架構(gòu)）的一大標(biāo)志性事件。

于2020年6月底發(fā)布的TOP500全球超級(jí)計(jì)算機(jī)排名中，首次登上運(yùn)算速度排名第一的日本富岳，在全球也是首次基于ARM架構(gòu)的超級(jí)計(jì)算機(jī)登上此排行榜第一名。富岳的運(yùn)算速度明顯超越排名第二的美國(guó)（橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）Summit超級(jí)計(jì)算機(jī)；此前，Summit占據(jù)著TOP500排行榜首位。

ARM不斷發(fā)布最新移動(dòng)處理器、繪圖芯片GPU以及人工智能AI加速器核心，如在5月底發(fā)布了新一代Cortex-A78 CPU核心、Mali-G78 GPU核心、以及AI加速器Ethos-N78神經(jīng)處理單元NPU等。此外，ARM還首度推出全新定制化設(shè)計(jì)倡議“Cortex-X Custom Program”的Cortex-X1核心，提供與Cortex-A78不同的性能和功耗，借此差異化核心產(chǎn)品線策略，有助滿足更多元定制化移動(dòng)設(shè)備開發(fā)需求。

雖然ARM在全球個(gè)人電腦、服務(wù)器以及HPC市場(chǎng)的影響力，仍遠(yuǎn)不及英特爾的X86架構(gòu)，但隨著蘋果決定押寶ARM架構(gòu)，未來幾年在PC、HPC等領(lǐng)域能否更大程度挑戰(zhàn)X86的霸權(quán)地位，值得外界持續(xù)觀察。

1、蘋果和微軟均出逃X86陣營(yíng)

蘋果在今年6月的全球開發(fā)者大會(huì)上，首次宣布旗下的Mac電腦產(chǎn)品將以兩年為期，逐步改用自研的ARM架構(gòu)處理器，蘋果稱之為Apple Silicon計(jì)劃。微軟同樣加速擁抱ARM架構(gòu)。如2020年微軟推出搭載以高通驍龍8cxsoc為基礎(chǔ)而開發(fā)的Microsoft SQI處理器，并用于Surface Pro X。微軟與高通結(jié)盟，也衍生出較低功耗、低成本8c、7c等高通SoC產(chǎn)品，顯然有助于PC供應(yīng)商開發(fā)基于ARM架構(gòu)的低端PC電腦產(chǎn)品。

未來兩年，蘋果會(huì)如何將A系列移動(dòng)處理器的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，移植到Mac產(chǎn)品線，將成為全球PC、半導(dǎo)體業(yè)界一大重要看點(diǎn)。若能在整體運(yùn)算性能及功耗上，并且在一定程度上超越X86處理器，不僅會(huì)有效帶動(dòng)Mac產(chǎn)品銷量增長(zhǎng)、甚至可能進(jìn)一步帶動(dòng)更多PC制造商成為潛在ARM架構(gòu)處理器的客戶。

對(duì)蘋果和微軟而言，擁抱ARM架構(gòu)的潛在經(jīng)濟(jì)效益巨大，所以值得為此冒險(xiǎn)。比如，功耗上的優(yōu)勢(shì)，讓ARM架構(gòu)在執(zhí)行推理AI任務(wù)時(shí)，運(yùn)算速度可比X86電腦更快，進(jìn)而有助未來見到更輕薄、性能更強(qiáng)大、且電池續(xù)航力更持久的個(gè)人電腦問世。事實(shí)上，蘋果的新MacBook產(chǎn)品便具有這樣的潛力。未來Apple Silicon和Windows PC平臺(tái)將變成全球高端手機(jī)和平板電腦運(yùn)算架構(gòu)的延伸領(lǐng)域，可提供更多功能及近用更多APP，開拓更大生態(tài)體系。目前，蘋果和微都在大舉投入，將軟件轉(zhuǎn)移至以ARM為基礎(chǔ)的PC領(lǐng)域。

<img src="http://editerupload.eepw.com.cn/202007/4a0ea5d28b1fe76c5298bbb386d1a137.3億臺(tái)左右。不過，前提是，假設(shè)X86芯片供應(yīng)商未來幾年在設(shè)計(jì)和工藝戰(zhàn)略上都未能有顯著突破，且蘋果和微軟持續(xù)大舉投資發(fā)展基于ARM架構(gòu)的PC平臺(tái)、以及自有軟件生態(tài)統(tǒng)。

Wikibon預(yù)估，未來幾年推出的、各類基于ARM架構(gòu)的PC產(chǎn)品，將可見到更輕薄化設(shè)計(jì)、運(yùn)算性能更強(qiáng)大、熱設(shè)計(jì)功耗更低、并支持異構(gòu)運(yùn)算架構(gòu)的特性，進(jìn)而可支持各類型工作負(fù)載。同時(shí)，未來幾年全球X86 PC電腦出貨量將大幅下降。

研究顯示，在相同運(yùn)算性能表現(xiàn)下，ARM架構(gòu)處理器的成本和功耗要求僅約X86處理器的25％。業(yè)界認(rèn)為，造成如今ARM在核心運(yùn)算、功耗和成本效益上超越X86的一大主因，與當(dāng)前芯片產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)、制造分工有關(guān)。如臺(tái)積電、三星等聚焦晶圓制造，ARM專注于處理器核心設(shè)計(jì)，這有助于形成更快的產(chǎn)品開發(fā)周期，比X86快上約1倍。

目前，蘋果、亞馬遜、谷歌、英偉達(dá)、微軟、高通甚至特斯拉等大廠，均各自開發(fā)出針對(duì)自有軟件的ARM架構(gòu)處理器。

4、ARM核心首奪超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算第一寶座

多年來，X86處理器和Linux主導(dǎo)著全球超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算硬件和操作系統(tǒng)，但到了2020年開始出現(xiàn)戲劇性變化，Linux雖仍是TOP500超級(jí)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)霸主，但X86處理器卻第一次失去TOP500運(yùn)算性能最佳超級(jí)計(jì)算機(jī)的第一寶座，取而代之的是基于ARM架構(gòu)的日本富岳超級(jí)計(jì)算機(jī)。

富岳搭載約15.2萬顆富士通48核心A64FX處理器，合計(jì)多達(dá)730萬個(gè)CPU核心，每顆SoC配有32GB HBM2存儲(chǔ)器。富岳高性能Linpack達(dá)到415.5 petaflop，比排名第二名的美國(guó)Summit超級(jí)計(jì)算機(jī)高出約2.8倍；在峰值運(yùn)算性能上，富岳突破1000 petaflop。富岳部署于日本神戶理化學(xué)研究所運(yùn)算科學(xué)中心。

A64FX由富士通與ARM共同開發(fā)。富士通過去用的是SPARC架構(gòu)，轉(zhuǎn)而開發(fā)基于ARM架構(gòu)的A64FX處理器以來，持續(xù)從事超高速芯片的研發(fā)工作，A64FX也是首款采用ARMv8-A SVE的處理器。ARMv8-A SVE，是專門面向超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算延伸出的ARM指令集。

AMD與Cray目前也與美國(guó)能源部、橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，合作打造一臺(tái)Frontier超級(jí)計(jì)算機(jī)，搭載AMD的EPYC處理器以及Radeon Instinct GPU，預(yù)計(jì)可在2021年突破1000 petaflop大關(guān)，有望成為富岳超級(jí)計(jì)算機(jī)的新勁敵。

TOP500最新排名第二、三的超級(jí)計(jì)算機(jī)分別是Summit、Sierra，均搭載Power9 CPU和英偉達(dá)Tesla VI00 GPU。

雖然最新TOP500排名中，采用X86架構(gòu)超級(jí)計(jì)算機(jī)達(dá)481臺(tái)，但排名前五的超級(jí)計(jì)算機(jī)中，卻只有1臺(tái)是基于英特爾的X86架構(gòu)。ARM架構(gòu)處理器雖在最新TOP500中僅有4部超級(jí)計(jì)算機(jī)采用，但第一名即是ARM架構(gòu)超級(jí)計(jì)算機(jī)，具有相當(dāng)重要的意義；而且此次，共有3臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)搭載富士通的A64FX處理器。