芯片背后的故事:打造、測(cè)試“無(wú)所不能”的服務(wù)器芯片

有時(shí)候，提高績(jī)效的方法不是賦予更多的權(quán)力或能力，而是減少冗雜的工作量，使其專(zhuān)注于最擅長(zhǎng)的事情。

與其讓才華橫溢的主廚洗菜、切菜，不如給她雇個(gè)幫手，讓她花更多的時(shí)間烹飪美食。這樣，你將獲得品質(zhì)更高、也更具創(chuàng)意的佳肴。

英特爾高級(jí)院士兼至強(qiáng)總工程師Nevine Nassif介紹道，同理，對(duì)于全新的第四代英特爾^?至強(qiáng)^?可擴(kuò)展處理器來(lái)說(shuō)，“主廚”相當(dāng)于微處理器的內(nèi)核，而“助手”則是芯片上的專(zhuān)用加速器。

Nassif表示：“你不會(huì)希望這些功能強(qiáng)大的多用途內(nèi)核耗費(fèi)大量時(shí)間去做簡(jiǎn)單的壓縮加密算法或遷移數(shù)據(jù)——內(nèi)置加速器可以更快、更高效地完成這些工作，同時(shí)釋放內(nèi)核來(lái)完成更重要的任務(wù)。”

其直觀(guān)結(jié)果就是產(chǎn)品性能效率的飛躍。當(dāng)加速器成為處理工作的一部分時(shí)，英特爾1月發(fā)布的第四代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器（代號(hào)“Sapphire Rapids”）的每瓦性能幾乎是前代產(chǎn)品的3倍¹。

總工程師的首要任務(wù)：將想法轉(zhuǎn)化為芯片

巨大的收獲源自多年的積累。作為總工程師，Nassif從頭到尾見(jiàn)證了這一切。

首先，由首席架構(gòu)師根據(jù)市場(chǎng)和技術(shù)專(zhuān)家的意見(jiàn)及專(zhuān)業(yè)知識(shí)勾勒出芯片的功能，隨后總工程師組隊(duì)確定能否、以及如何構(gòu)建、測(cè)試并交付這些功能。

這就類(lèi)似行政總廚或酒店老板要求廚師長(zhǎng)在菜單上的法式海鮮燉菜上加點(diǎn)新花樣——即便這個(gè)要求已經(jīng)足夠明確了，但廚師長(zhǎng)仍需要弄清楚實(shí)際的配料和流程，才能持續(xù)穩(wěn)定地出品大量完美的菜肴。

早期的任務(wù)是利用可用的人才、工具和時(shí)間，將架構(gòu)轉(zhuǎn)化為實(shí)際設(shè)計(jì)。其后隨著產(chǎn)品的出現(xiàn)，這個(gè)角色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕膯?wèn)題解決者、協(xié)調(diào)者和傾聽(tīng)者。

Nassif強(qiáng)調(diào)：“我是一個(gè)非常樂(lè)觀(guān)的人，所以，我需要確保身邊有足夠多的人可以告訴我壞消息，讓我回到現(xiàn)實(shí)中，這點(diǎn)非常重要。”這也意味著團(tuán)隊(duì)需要接受來(lái)自各個(gè)方面的新想法。

“有些事情我非常了解，但也有很多事情我并不了解。我依靠其他團(tuán)隊(duì)伙伴來(lái)幫助我解決問(wèn)題，同時(shí)幸運(yùn)的是，我身邊確實(shí)有一群非常優(yōu)秀的人?！?/p>

Nassif在至強(qiáng)芯片開(kāi)發(fā)過(guò)程中求助于眾多“副廚”，他們是來(lái)自芯片特定領(lǐng)域、制造和組裝、測(cè)試和驗(yàn)證，以及全公司眾多其他領(lǐng)域的專(zhuān)家。

掃清障礙，打造即插即用的芯片

不同于以往，Sapphire Rapids項(xiàng)目極具挑戰(zhàn)性。該產(chǎn)品為英特爾首次引入了多項(xiàng)技術(shù)和制造工藝，如全新內(nèi)存、接口及加速器等。這也是首次通過(guò)將多個(gè)晶片組合在一個(gè)封裝上來(lái)打造至強(qiáng)芯片，之前曾被稱(chēng)為“像縫被子一樣做芯片”。

Nassif指出:“我們始終致力于能夠?qū)崿F(xiàn)芯片大規(guī)模的即插即用，即一個(gè)芯片由多個(gè)單獨(dú)調(diào)優(yōu)的芯粒組成。通過(guò)把特定的新或是更新的芯粒與經(jīng)過(guò)驗(yàn)證、現(xiàn)成可用的芯?；旌显谝黄鹩糜诔Ｒ?guī)功能，可以更快推出全新且種類(lèi)豐富的芯片。

Nassi表示：“Sapphire清除了技術(shù)上的障礙?！钡谒拇翉?qiáng)整合了四個(gè)相同的芯粒，把總體能力提升至新水平，基本上實(shí)現(xiàn)了即插即用的目標(biāo)。換句話(huà)說(shuō)，它采用了所有可能的選項(xiàng)來(lái)提高性能，即在引入新 “廚房助理”的同時(shí)，也加入了更多“主廚”。

掃清障礙不僅意味著要了解制造流程，也需要深諳測(cè)試詳情。然而，隨著現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴(kuò)大，上述流程也日益復(fù)雜化。Nassif認(rèn)為：“客戶(hù)常會(huì)以意想不到的方式應(yīng)用我們的產(chǎn)品，這也會(huì)時(shí)常讓我們感到驚訝?！?/p>

在大型云數(shù)據(jù)中心中的至強(qiáng)處理器幾乎從不休息，始終在不停歇地處理各種應(yīng)用。

發(fā)現(xiàn)舊bug和新限制

客戶(hù)會(huì)以新的方式推廣過(guò)往的產(chǎn)品，在推廣過(guò)程中偶爾會(huì)發(fā)現(xiàn)bug，如簡(jiǎn)單的打字錯(cuò)誤、兩個(gè)不相關(guān)組件之間的電氣干擾等，而這些bug可能也存在于新處理器中。Nassif指出:“只要我們了解到反饋，就會(huì)去查看。反思為什么會(huì)有疏漏？如何才能改變？”

Nassif解釋道，團(tuán)隊(duì)將在多代產(chǎn)品中運(yùn)行新的測(cè)試，現(xiàn)有的測(cè)試將在產(chǎn)品生命周期的每個(gè)步驟中進(jìn)行檢查并隨之改進(jìn)。她指出:“為盡早發(fā)現(xiàn)漏洞，我們一直在努力學(xué)習(xí)?！?/p>

隨著項(xiàng)目并行開(kāi)展，Nassif也是Sapphire Rapids后續(xù)產(chǎn)品Emerald Rapids的總工程師，因此可以汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

Nassif表示：“工程是極具創(chuàng)造性的，相當(dāng)大一部分是藝術(shù)。”

隨著每一個(gè)新挑戰(zhàn)的克服、每一個(gè)錯(cuò)誤的解決，以及流程、工具和人員的改進(jìn)，藝術(shù)變成了科學(xué)。但他們深知，下一個(gè)挑戰(zhàn)依然近在眼前。

Nassif表示：“為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，你必須接受?chē)L試新事務(wù)、并坦然面對(duì)失敗。這條路上沒(méi)有魔法，只有堅(jiān)持按照想法去實(shí)踐才能抵達(dá)終點(diǎn)。”

¹ 參見(jiàn)[E1]intel.com/processorclaims：第四代英特爾?至強(qiáng)?可擴(kuò)展處理器。結(jié)果可能有所不同。