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ARM新一代Cortex A15擬進軍高性能運算領域

上網時間: 2010年12月09日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:伺服器  虛擬化  雲端運算  Cortex A15  HPC 

安謀國際科技公司(ARM)在日前舉行的會議中披露其代號為‘Eagle’的2.5GHz Cortex A15 處理器部份細節,彰顯出該公司極具雄心但卻存在潛在風險的進軍高性能運算(HPC)行動計劃。

在ARM與英特爾(Intel)公司針對伺服器與其它高性能運算市場形成潛在競爭態勢之際,該公司的這項行動可說是為其打下了穩定的基礎。伴隨著英特爾公司持續提升 CPU 性能舉動而來的,是越來越高的處理器功耗,這已經引起了OEM和消費者對於功耗、成本和環境影響等各方面的高度關注。

“我很高興終於有人體認到功耗正隨著性能曲線一併上升的問題。”參與專題討論的戴爾公司(Dell)策略處理器技術專家Mitch Markow表示。

Markow並未透露戴爾公司未來的伺服器產品是否會採用這種具有八路多核心功能的A15處理器,但他表示,戴爾公司正“密切關注”這款元件的發展。

儘管在這次會議上,ARM公司並未透露太多 Cortex A15 Eagle 的主要技術細節。ARM公司主管們表示更多的細節將在今年稍晚披露。不過根據目前能取得的資訊拼湊起來也能想像出這款處理器的大致模樣,並推斷出ARM的計劃。

至少, Eagle 並不是針對智慧手機所用的 ARM 核心。

技術突破

為了從最基本的部份做起, A15 核心的設計是結合IBM、GlobalFoundries和三星電子(Samsung)已量產的32nm和28nm製程技術共同開發的。

這次並未提及台積電版本核心的情況,似乎有些背離ARM的一貫做法。一種假設性的說法是市場確實存在著對此核心的需求,但它這次的缺席卻相當引人矚目,而這也許透露出了GlobalFoundries和三星在晶圓代工領域勢力提升的訊號。

在這一製程開發藍圖上,ARM公司建構了一款2.5GHz的超純量核心。這個數字說明著該處理器具備極高的單執行緒性能,ARM並未確切量化這些性能表現,但透露 A15 的單執行緒性能大約是前一代頂尖產品 Cortex A9 的5倍。“以目前主流使用的高階智慧手機為例,如果能在運算效能與流暢度方面再提升5倍,可能會是一款更令人驚艷的產品。”ARM應用工程經理姜新雨說。

“在2013年時,市場將會出現內含 Cortex A15 處理器的行動運算產品,”姜新雨預估;同時,與目前採用的 ARM11 相比,屆時其運算處理能力將可提升14-16倍。

業界也相當關注節能要求,包括即時降低執行管線各階段功耗的能力,以及讓整個CPU在10ms內進入睡眠模式,以便較現有大規模CPU更易於主動實現睡眠模式。透過採用低功耗的A15處理器,企業即可不需加裝風扇而降低散熱成本,而其多核心處理架構更有助於實現可擴展的系統。因此,不管是作為單核心CPU還是應用於多核心配置中,A15應該都能夠實現極佳的能耗/作業點。

跨足雲端運算

ARM台灣區總經理呂鴻祥指出,Cortex-A15帶來了三項主要的突破性的技術創新──虛擬化技術、1TB定址空間與軟錯誤恢復能力。透過虛擬化技術,Cortex-A15可實現更安全、穩定與可靠的資源管理──除了已經明確定義的伺服器市場應用以外,它還可讓用戶在一支手機上同時支援個人與公司等不同帳號,並進一步補強ARM TrustZone 所提供的手機資訊安全。

Cortex-A15還支援更大的記憶體容量與可定址的空間。“目前大部份智慧手機一般最大配置256-512KB DRAM,預估2012年時將會出現4GB DRAM的產品,因而必須擴展CPU定址的記憶體容量。”ARM公司表示,A15支援達1TB的定址實體記憶體,可因應未來對於多工的高使用量需求。

此外,“隨著半導體製程進步,記憶體內容可能受到宇宙射線影響產生破壞,A15可支援這種軟錯誤的偵錯與校正,使其恢復正常運作,”姜新雨解釋,這對於要求高可靠性的企業應用而言是一大關鍵。

由此可以看出,Eagle明顯地並非針對先進的智慧手機或行動媒體設備應用,而是用於網路基礎架構、伺服器和雲端運算領域;至少,A15架構是針對解決大型機器問題而設計的。其總訴求的容量空間是1TB,遠遠超出行動或嵌入式運算的需求。

這1TB的容量空間還可透過硬體虛擬化支援而強化。ARM表示,現有的虛擬化中介軟體產品(如VMWare)將用以支援這種硬體虛擬化功能。

虛擬化硬體能夠與ARM的TrustZone安全系統整合在一起,為雲端運算環境和大量伺服器陣列提供必要的任務行動性與內部任務安全性。

這種CPU核心還能滿足多處理應用。ARM公司展示了這種核心在4顆CPU共用一個完整L2快取記憶體的運算叢集應用,其中有兩個叢集透過先前發佈的AMBA-4匯流排架構相連。

ARM表示,這樣的配置將是完全一致的,不僅簡化虛擬化建置,而且允許執行緒被廣泛分配到多顆核心中。同樣地,這些核心都是伺服器等級的性能,並不適用於嵌入式處理。

在思考超大型系統應用時的另外一條線索是,ARM曾表示這種核心包括軟錯誤偵測與恢復──可能存在快取記憶體上,而非邏輯電路──因此,即使系統中記憶體總數非常龐大,機器正常運作時間也能保持在合理的範圍內。

有三家ARM的矽晶合作夥伴們正致力開發基於A15的首個產品──包括三星、ST-Ericsson和德州儀器(TI)等公司,他們均專注於高階行動設備市場。在這一領域中,單核心或雙核心的設計可以將手持運算從智慧手機轉移真正的本地運算領域。

但Eagle架構的整體功能──虛擬化支援、擴大的位址空間、硬體支援的同步八路多處理,以及軟錯誤控制,則完全意味著另一種前景。

諾基亞公司(Nokia)技術規劃副總裁Eric Klein表示,他的手機公司對於A15所帶來的性能提升非常感興趣。

“一提到5倍的性能提升,我們就準備好將這種性能優勢發揮得淋漓盡致。”他指出。

歷史教訓?

儘管這次的發佈會上帶來的訊息激勵了許多人,但一些聽眾顯得鎮定多了。

“這是可以預料到的,也是接下來理所當然該做的事。”技術諮詢公司BDTI總裁兼創始人Jeff Bier表示。“ARM抓住了進入伺服器市場的大好機會;但該公司非常謹慎,也並未因此針對伺服器市場機會發表進一步的聲明,”他補充道。

幾位觀察人士還將ARM悄悄進軍伺服器領域這件事與英特爾公司於1990年代試圖搶佔通訊晶片市場相提並論;不過,英特爾已在幾年後策略性退出該市場了。

Bier表示,更讓人感興趣的,是能夠聽到ARM公司執行長Warren East和ARM公司處理器事業部總經理Mike Inglis介紹如何充分利用低功耗/高性能核心(如A15)實現更加創新應用的真正潛力。


圖說:ARM預期,未來搭載Cortex A15的行動運算產品可望較ARM11的核心提升14-16倍的運算處理效能。

作者:胡百安





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