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動向 | 英偉達推出ARM架構(gòu)CPU,性能10倍領(lǐng)先

發(fā)布人:旺材芯片 時間:2021-04-14 來源:工程師 發(fā)布文章
還是熟悉的廚房、熟悉的皮衣,今天(4月13日)凌晨,NVIDIA GTC2021如約而至。NVIDIA創(chuàng)始人黃仁勛的主題演講作為GTC的重頭戲,果然沒有讓人失望,其在演講中重磅發(fā)布了多款產(chǎn)品,其中三款基于Arm IP打造的處理器尤為引人關(guān)注:


  • NVIDIA Grace:專為大規(guī)模人工智能和高性能計算應(yīng)用而設(shè)計
  • BlueField-3 DPU:首款支持第五代PCIe總線并提供數(shù)據(jù)中心時間同步加速的DPU
  • NVIDIA DRIVE Atlan:新一代AI自動駕駛汽車處理器,算力將達到1000TOPS


英偉達CPU問世


GTC大會期間,黃仁勛在接受集微網(wǎng)電話采訪時表示,英偉達收購Arm正在穩(wěn)妥有序進行。盡管收購尚未塵埃落定,但英偉達已經(jīng)開始了基于Arm IP的研發(fā),打造了一款專為大規(guī)模人工智能和高性能計算應(yīng)用而設(shè)計的CPU——NVIDIA Grace。


目前,絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心仍將繼續(xù)使用現(xiàn)有的CPU,而Grace主要將用于計算領(lǐng)域的細分市場。黃仁勛介紹道,“結(jié)合 GPU 和 DPU,Grace 為我們提供了第三種基礎(chǔ)計算能力,并具備重新定義數(shù)據(jù)中心架構(gòu),推進 AI 前進的能力?!?/span>


Grace 的名字來自于計算機科學家、世界最早一批的程序員,也是最早的女性程序員之一的格蕾絲 · 赫柏(Grace Hopper)。她創(chuàng)造了現(xiàn)代第一個編譯器 A-0 系統(tǒng),以及第一個高級商用計算機程序語言「COBOL」。計算機術(shù)語「Debug」(調(diào)試)便是她在受到從電腦中驅(qū)除蛾子的啟發(fā)而開始使用的,于是她也被冠以「Debug 之母」的稱號。

Grace CPU是NVIDIA首次使用下一代 Arm Neoverse 內(nèi)核的設(shè)計,采用了更為先進的 5nm 制程,在內(nèi)部通信能力上,它使用了英偉達第四代 NVIDIA NVLink,在 CPU 和 GPU 之間提供高達 900 GB/s 的雙向帶寬,相比之前的產(chǎn)品提升了八倍。整個SoC是由多個芯片組合構(gòu)成,它主要有三個部分,分別是CPU、GPU和內(nèi)存/IO子系統(tǒng)。


Grace是一款高度專業(yè)化的處理器,主要解決工作負載問題,例如訓練擁有超過1萬億個參數(shù)的下一代NLP模型。當與英偉達GPU緊密結(jié)合時,基于Grace CPU的系統(tǒng)將比當今最先進的基于英偉達DGX的系統(tǒng)(運行在x86 CPU上)的性能還要快10倍。


此外,Grace 還是第一個通過錯誤校正代碼(ECC)等機制利用 LPDDR5x 內(nèi)存系統(tǒng)提供服務(wù)器級可靠性的 CPU,同時提供 2 倍的內(nèi)存帶寬和高達 10 倍的能源效率。


對Grace的性能,黃仁勛如此總結(jié)道:“Grace能充分彰顯出Arm的強大?!?nbsp;


雖然是首次出現(xiàn)在大眾視野中,但目前Grace已經(jīng)找到了至少兩個客戶——瑞士國家超級計算中心(CSCS)將采用Grace,構(gòu)建一臺名為Alps的超級計算機,其算力可達20Exaflops;美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory)即將推出的超級計算機也將采用Grace。


三類芯片,逐年飛躍


在黃仁勛看來,CPU和GPU以及負責在數(shù)據(jù)中心傳輸和處理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理單元(DPU),將共同組成“未來計算的三大支柱”。


GTC2021上,除了推出首款CPU“炸圈”外,英偉達的DPU同樣值得關(guān)注?!拔覀兠磕甓紩l(fā)布激動人心的新品。三類芯片,逐年飛躍,一個架構(gòu)。”黃仁勛說,數(shù)據(jù)中心路線圖包括CPU、GPU和DPU這三類芯片,而Grace和BlueField是其中必不可少的關(guān)鍵組成部分。


英偉達全新推出的BlueField-3 DPU包含220億個晶體管,采用16個Arm A78 CPU核心、18M IOPs彈性塊存儲,加密速度是上一代的4倍,并完全向下兼容BlueField-2。


據(jù)悉,BlueField-2能夠卸載相當于30個CPU核的工作負載,而BlueField-3實現(xiàn)了10倍的加速計算性能提升,能夠替代300個CPU核,以400Gbps的速率對網(wǎng)絡(luò)流量進行保護、卸載和加速。該處理器也是首款支持第五代PCIe總線并提供數(shù)據(jù)中心時間同步加速的DPU。


此外,黃仁勛還發(fā)布了英偉達新一代AI自動駕駛汽車處理器——NVIDIA DRIVE Atlan,其算力將達到1000TOPS,約是上一代Orin處理器的4倍,超過了絕大多數(shù)L5無人駕駛出租車的總計算能力。


黃仁勛提出,“對于汽車而言,更高的算力意味著更加智能化,開發(fā)者們也能讓產(chǎn)品更快迭代。TOPS就是新的馬力。”


該SoC采用下一代GPU的體系結(jié)構(gòu)、新型Arm CPU內(nèi)核、新深度學習和計算機視覺加速器,并內(nèi)置為先進的網(wǎng)絡(luò)、存儲和安全服務(wù)的BlueField DPU,網(wǎng)絡(luò)速度可達400Gbps。同時,這也是DRIVE平臺首次集成DPU,通過Arm核為自動駕駛汽車帶來數(shù)據(jù)中心級的網(wǎng)絡(luò)。


除了NVIDIA Grace、BlueField-3 DPU、NVIDIA DRIVE Atlan這三款基于Arm IP打造的處理器外,黃仁勛還提到了AI-on-5G計算平臺,這是一款專為邊緣設(shè)計、將5G和AI相結(jié)合的新型計算平臺,將采用NVIDIA Aerial軟件開發(fā)套件與NVIDIA BlueField-2 A100,將GPU和CPU組合成“有史以來最先進的PCIE卡。”目前,富士通、谷歌云、Mavenir、Radisys和Wind River等合作伙伴都在開發(fā)適用于NVIDIA AI-on-5G平臺的解決方案。


布局Arm生態(tài)


在完成Arm收購后,英偉達將打造完整的數(shù)據(jù)中心芯片產(chǎn)品線,雖然收購案懸而未決,但在本次GTC大會上,NVIDIA仍宣布了一系列與Arm處理器設(shè)計商的合作進展,包括將為亞馬遜AWS Graviton2 CPU提供GPU加速、為科學和AI應(yīng)用開發(fā)提供支持的全新HPC開發(fā)者套件、提升邊緣視頻分析和安全功能、打造新一類基于Arm并搭載NVIDIA RTX GPU的新款PC等。


從自研三類芯片到GPU合作伙伴,從云、高性能計算、邊緣計算到PC,不難看出英偉達對于Arm生態(tài)的重視程度。


  • 為亞馬遜AWS Graviton2 CPU提供GPU加速

2021年下半年,基于AWS Graviton2的Amazon EC2實例將與NVIDIA GPU相結(jié)合,在云端部署,可實現(xiàn)降低成本、支持更豐富的游戲串流體驗、優(yōu)化云上安卓游戲和人工智能推理、以更低成本提供更高的AI推理性能等優(yōu)勢。

  • 為科學和AI應(yīng)用開發(fā)提供支持的全新HPC開發(fā)者套件

NVIDIA全新HPC開發(fā)者套件為超級計算機提供了一個高性能、高能效的平臺,該平臺結(jié)合了1個Ampere Altra CPU(包含80個Arm Neoverse核,運行頻率高達3.3GHz)、雙NVIDIA A100 GPU(每個GPU可提供312TFLOPS的FP16深度學習性能)、兩個用于加速網(wǎng)絡(luò)、存儲和安全的NVIDIA BlueField-2 DPU。


  • 提升邊緣視頻分析和安全功能

NVIDIA正擴大與Marvell的合作,將基于Arm的OCTEON DPU與GPU相結(jié)合,加速AI工作負載,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和安全。


  • 打造新一類基于Arm并搭載NVIDIA RTX GPU的新款PC

NVIDIA將與聯(lián)發(fā)科合作,共同打造一個采用Arm核與NVIDIA顯卡、支持Chromium、Linux和NVIDIA SDK的參考平臺,將GPU的性能及先進的AI、光線追蹤圖形等技術(shù)帶入Arm PC平臺。


寫在最后


黃仁勛在NVIDIA GTC2021上公布了多項最新成果與研發(fā)進展,首款數(shù)據(jù)中心CPU的發(fā)布,也宣告著英偉達數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品線正式集齊了“未來計算的三大支柱”——CPU、GPU、DPU,從英偉達在Arm身上“下的功夫”便不難看出其在CPU領(lǐng)域的野心。


英偉達每年在GTC大會上發(fā)布的新品已經(jīng)成為了行業(yè)發(fā)展的重要指向,而正如黃仁勛所說,“新時代的計算機需要新的芯片、新的系統(tǒng)架構(gòu)、新的網(wǎng)絡(luò)、新的軟件和工具?!辈恢裉爝^后,芯片圈的風向要怎么變呢?
來源:物聯(lián)網(wǎng)智庫


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