英偉達(dá)推出性能10倍領(lǐng)先ARM架構(gòu)CPU

還是熟悉的廚房、熟悉的皮衣，前幾日凌晨，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(jì)算應(yīng)用而設(shè)計(jì)

BlueField-3 DPU：首款支持第五代PCIe總線并提供數(shù)據(jù)中心時(shí)間同步加速的DPU

NVIDIA DRIVE Atlan：新一代AI自動(dòng)駕駛汽車處理器，算力將達(dá)到1000TOPS

英偉達(dá)CPU問世

GTC大會(huì)期間，黃仁勛在接受集微網(wǎng)電話采訪時(shí)表示，英偉達(dá)收購(gòu)Arm正在穩(wěn)妥有序進(jìn)行。盡管收購(gòu)尚未塵埃落定，但英偉達(dá)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(jì)算應(yīng)用而設(shè)計(jì)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(jì)算領(lǐng)域的細(xì)分市場(chǎng)。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(jì)算能力，并具備重新定義數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，推進(jìn) AI 前進(jìn)的能力。”

圖源：機(jī)器之心

Grace 的名字來自于計(jì)算機(jī)科學(xué)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(gè)編譯器 A-0 系統(tǒng)，以及第一個(gè)高級(jí)商用計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言「COBOL」。計(jì)算機(jī)術(shù)語(yǔ)「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(hào)。

Grace CPU是NVIDIA首次使用下一代 Arm Neoverse 內(nèi)核的設(shè)計(jì)，采用了更為先進(jìn)的 5nm 制程，在內(nèi)部通信能力上，它使用了英偉達(dá)第四代 NVIDIA NVLink，在 CPU 和 GPU 之間提供高達(dá) 900 GB/s 的雙向帶寬，相比之前的產(chǎn)品提升了八倍。整個(gè)SoC是由多個(gè)芯片組合構(gòu)成，它主要有三個(gè)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(fù)載問題，例如訓(xùn)練擁有超過1萬(wàn)億個(gè)參數(shù)的下一代NLP模型。當(dāng)與英偉達(dá)GPU緊密結(jié)合時(shí)，基于Grace CPU的系統(tǒng)將比當(dāng)今最先進(jìn)的基于英偉達(dá)DGX的系統(tǒng)（運(yùn)行在x86 CPU上）的性能還要快10倍。

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

對(duì)Grace的性能，黃仁勛如此總結(jié)道：“Grace能充分彰顯出Arm的強(qiáng)大?！?/p>

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(gè)客戶——瑞士國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心（CSCS）將采用Grace，構(gòu)建一臺(tái)名為Alps的超級(jí)計(jì)算機(jī)，其算力可達(dá)20Exaflops；美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Los Alamos National Laboratory）即將推出的超級(jí)計(jì)算機(jī)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(fù)責(zé)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(jì)算的三大支柱”。

GTC2021上，除了推出首款CPU“炸圈”外，英偉達(dá)的DPU同樣值得關(guān)注。“我們每年都會(huì)發(fā)布激動(dòng)人心的新品。三類芯片，逐年飛躍，一個(gè)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。

圖源：智東西

英偉達(dá)全新推出的BlueField-3 DPU包含220億個(gè)晶體管，采用16個(gè)Arm A78 CPU核心、18M IOPs彈性塊存儲(chǔ)，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(dāng)于30個(gè)CPU核的工作負(fù)載，而BlueField-3實(shí)現(xiàn)了10倍的加速計(jì)算性能提升，能夠替代300個(gè)CPU核，以400Gbps的速率對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行保護(hù)、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(shí)間同步加速的DPU。

此外，黃仁勛還發(fā)布了英偉達(dá)新一代AI自動(dòng)駕駛汽車處理器——NVIDIA DRIVE Atlan，其算力將達(dá)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(jì)算能力。

黃仁勛提出，“對(duì)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?！?/p>

圖源：智東西

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(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)視覺加速器，并內(nèi)置為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和安全服務(wù)的BlueField DPU，網(wǎng)絡(luò)速度可達(dá)400Gbps。同時(shí)，這也是DRIVE平臺(tái)首次集成DPU，通過Arm核為自動(dòng)駕駛汽車帶來數(shù)據(jù)中心級(jí)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(jì)算平臺(tái)，這是一款專為邊緣設(shè)計(jì)、將5G和AI相結(jié)合的新型計(jì)算平臺(tái)，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(jìn)的PCIE卡?！蹦壳埃?a href="http://wenjunhu.com/tags/富士通/" target="_blank">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(tái)的解決方案。

布局Arm生態(tài)

在完成Arm收購(gòu)后，英偉達(dá)將打造完整的數(shù)據(jù)中心芯片產(chǎn)品線，雖然收購(gòu)案懸而未決，但在本次GTC大會(huì)上，NVIDIA仍宣布了一系列與Arm處理器設(shè)計(jì)商的合作進(jìn)展，包括將為亞馬遜AWS Graviton2 CPU提供GPU加速、為科學(xué)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(jì)算、邊緣計(jì)算到PC，不難看出英偉達(dá)對(duì)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(shí)例將與NVIDIA GPU相結(jié)合，在云端部署，可實(shí)現(xiàn)降低成本、支持更豐富的游戲串流體驗(yàn)、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(shì)。

為科學(xué)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(jí)計(jì)算機(jī)提供了一個(gè)高性能、高能效的平臺(tái)，該平臺(tái)結(jié)合了1個(gè)Ampere Altra CPU（包含80個(gè)Arm Neoverse核，運(yùn)行頻率高達(dá)3.3GHz）、雙NVIDIA A100 GPU（每個(gè)GPU可提供312TFLOPS的FP16深度學(xué)習(xí)性能）、兩個(gè)用于加速網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和安全的NVIDIA BlueField-2 DPU。

提升邊緣視頻分析和安全功能

NVIDIA正擴(kuò)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(fù)載，實(shí)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(gè)采用Arm核與NVIDIA顯卡、支持Chromium、Linux和NVIDIA SDK的參考平臺(tái)，將GPU的性能及先進(jìn)的AI、光線追蹤圖形等技術(shù)帶入Arm PC平臺(tái)。

寫在最后

黃仁勛在NVIDIA GTC2021上公布了多項(xiàng)最新成果與研發(fā)進(jìn)展，首款數(shù)據(jù)中心CPU的發(fā)布，也宣告著英偉達(dá)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品線正式集齊了“未來計(jì)算的三大支柱”——CPU、GPU、DPU，從英偉達(dá)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(dá)每年在GTC大會(huì)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(shí)代的計(jì)算機(jī)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(fēng)向要怎么變呢？

編輯：jq