華為發布了基於ARM的鯤鵬920雲計算晶片,ARM是何方神聖呢
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華為震撼發布新一代晶片鯤鵬,將成另一關鍵自有技術生態。
鯤鵬 920 集成了 64 個核心,頻率為 2.6 GHz。
該晶片組集成了 8 通道 DDR4,內存帶寬超過現有產品的 46%。
通過兩個 100G RoCE 埠,系統集成也顯著增加。
Kunpeng 920 支持 PCIe 4.0 和 CCIX 接口,總帶寬為 640 Gbps。
此外,單槽速度是現有產品的兩倍,有效地提高了存儲和各種加速器的性能。
鯤鵬 920 是業界性能最高的基於 ARM 的伺服器 CPU。
採用最先進的 7nm 工藝, CPU 由華為獨立設計,基於 ARMv8 架構授權。
它通過優化分支預測算法,增加 OP 單元數量和改進內存子系統架構,顯著提高了處理器性能。
在典型時鐘速度下,昆騰 920 CPU 在 SPECint 基準測試中得分超過 930,比行業基準高出 25%。
與此同時,電力效率比行業同行提高 30%。
鯤鵬
920 為數據中心提供了更高的計算性能,同時降低了功耗。
ARM架構,過去稱作高級精簡指令集機器(英語:Advanced RISC Machine,更早稱作Acorn精簡指令集機器,Acorn RISC
Machine),是一個32位精簡指令集(RISC)處理器架構,其廣泛地使用在許多嵌入式系統設計。
但在其他領域上也有很多作為,由於節能的特點,ARM處理器非常適用於移動通信領域,匹配其主要設計目標為低成本、高性能、低耗電的特性。
另一方面,超級計算機消耗大量電能,ARM同樣被視作更高效的選擇。
至2009年為止,ARM架構處理器占市面上所有32位嵌入式RISC處理器90%的比例[4],使它成為占全世界最多數的32位架構之一。
ARM處理器可以在很多消費性電子產品上看到,從可攜式設備(PDA、行動電話、多媒體播放器、掌上型電子遊戲和計算機)到計算機外設(硬碟、桌面型路由器),甚至在飛彈的彈載計算機等軍用設施中都有他的存在。
在此還有一些基於ARM設計的衍伸產品,重要產品還包括Marvell的XScale架構和德州儀器的OMAP系列。
2011年,ARM的客戶報告79億ARM處理器出貨量,占有95%的智慧型手機、90%的硬碟驅動器、40%的數位電視和機上盒、15%的微控制器、和20%的移動計算機[5]。
在2012年,微軟與ARM科技生產新的Surface平板電腦,AMD宣布它將於2014年開始生產基於ARM核心的64位伺服器晶片,2016年,日本富士通公司宣布下一代「京」超級計算機將採用ARM架構。
2016年7月18日,日本軟銀集團斥資3.3萬億日元(約合311億美元)將設計ARM的公司ARM Holdings收購。
ARM公司本身並不靠自有的設計來製造或出售CPU,而是將處理器架構授權給有興趣的廠家。
ARM提供了多樣的授權條款,包括售價與散播性等項目。
對於授權方來說,ARM提供了ARM內核的集成硬體敘述,包含完整的軟體開發工具(編譯器、debugger、SDK),以及針對內含ARM
CPU矽晶片的銷售權。
對於無晶圓廠的授權方來說,其希望能將ARM內核集成到他們自行研發的晶片設計中,通常就僅針對獲取一份生產就緒的智財核心技術(IP
Core)認證。
對這些客戶來說,ARM會發布所選的ARM核心的閘極電路圖,連同抽象模擬模型和測試程序,以協助設計集成和驗證。
需求更多的客戶,包括集成組件製造商(IDM)和晶圓廠家,就選擇可合成的RTL(寄存器傳輸級,如Verilog)形式來獲取處理器的智慧財產權(IP)。
借著可集成的RTL,客戶就有能力能進行架構上的最優化與加強。
這個方式能讓設計者完成額外的設計目標(如高震盪頻率、低能量耗損、指令集延伸等)而不會受限於無法更動的電路圖。
雖然ARM並不授予授權方再次出售ARM架構本身,但授權方可以任意地出售製品(如晶片組件、評估板、完整系統等)。
商用晶圓廠是特殊例子,因為他們不僅授予能出售包含ARM內核的矽晶成品,對其它客戶來講,他們通常也保留重製ARM內核的權利。
就像大多數IP出售方,ARM依照使用價值來決定IP的售價。
在架構上而言,更低性能的ARM內核比更高性能的內核擁有較低的授權費。
以矽晶片實現而言,一顆可集成的內核要比一顆硬體宏(黑箱)內核要來得貴。
更複雜的價位問題來講,持有ARM授權的商用晶圓廠(例如韓國三星和日本富士通)可以提供更低的授權價格給他們的晶圓廠客戶。
通過晶圓廠自有的設計技術,客戶可以更低或是免費的ARM預付授權費來獲取ARM內核。
相較於不具備自有設計技術的專門半導體晶圓廠(如台積電和聯電),富士通/三星對每片晶圓多收取了兩至三倍的費用。
對中少量的應用而言,具備設計部門的晶圓廠提供較低的整體價格(通過授權費用的補助)。
對於量產而言,由於長期的成本縮減可藉由更低的晶圓價格,減少ARM的NRE成本,使得專門的晶圓廠也成了一個更好的選擇。
許多半導體公司持有ARM授權:Atmel、Broadcom、Cirrus Logic、Freescale(於2004從摩托羅拉公司獨立出來)、富士通、英特爾(藉由和Digital的控訴調停)、IBM、NVIDIA、台灣新唐科技(Nuvoton
Technology)、英飛凌、任天堂、恩智浦半導體(於2006年從飛利浦獨立出來)、OKI電氣工業、三星電子、Sharp、STMicroelectronics、德州儀器和VLSI等許多這些公司均擁有各個不同形式的ARM授權。
雖然ARM的授權項目由保密合約所涵蓋,在智慧財產權工業,ARM是廣為人知最昂貴的CPU內核之一。
單一的客戶產品包含一個基本的ARM內核可能就需索取一次高達美金20萬的授權費用。
而若是牽涉到大量架構上修改,則費用就可能超過千萬美元。
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