疫情彻底改变了世界,越来越多的企业开始用“数字化”来提升自我,应对下一个“新常态”。也正是越来越多的数字化转型需求,驱动了未来数字基础架构的建设,推动了未来算力平台的发展,这不仅对于云服务厂商,对于最基础的芯片方案供应商,都带来了前所未有的挑战。

 

今年的云栖大会(Apsara 2021)期间,英特尔联合阿里巴巴展示了一系列从云到端的技术合作成果。值得关注的是,英特尔所推进的重大架构创新,以及完整的软硬件产品组合,无不传递出了未来算力的创新方向,以及如何为数字中国的建设提供基础动能。这不仅事关从边缘到云的整个计算架构变革,更关乎芯片商和云厂商的生态合作方向。

 

新时代如何保持算力领先地位?

 

过去的一年,包括英特尔在内的从业者都经历了许多新的变革,不论是为疫情防控提供技术支持,还是爆火的元宇宙,新技术发展的背后,“科技改变世界”有了更多新的可能性。

 

过去三四十年,英特尔一直践行着摩尔定律集成电路上可以容纳的晶体管数目约每18个月增加一倍,处理器的性能每隔两年翻一倍。然而当今的技术发展,这样的速度已经无法满足发展需求。英特尔作为全球算力提供商中的霸主,在新时代的命题下,如何进行自我挑战,如何实现自我超越?

 

英特尔市场营销集团副总裁兼中国区数据中心销售总经理陈葆立,首先提出了英特尔五大维度的创新方向,除了制程本身,英特尔致力于通过先进的连接技术、内存技术、软件,以及整体架构的改善,来多方面同时提升并扩展算力。

 

英特尔市场营销集团副总裁兼中国区数据中心销售总经理陈葆立

 

近几年来,架构变革是英特尔创新的重点之一。它首先体现在芯片内核设计理念上的突破,主要体现在两大内核中。

 

对于业界熟知的X86内核,也就是Performance core,主要的设计理念就是以单线程最极致单核性能所设计的内核,主要的设计考量是可扩展性、延伸性。从低功耗的笔记本到游戏台式机,或者到数据中心中的多核至强处理器,用的是同一个内核,因此需要考虑通用性。

 

最主要的改变体现在I/O输入上,需要设计得更宽、更深,以应对未来更大数据量吞吐的需求。此外,通过加入新的计算单元,比如New Matrix Enginer人工智能加速单元,能够为人工智能推理运算提供高效的性能处理,使得每一个clock cycle中都能处理两千个in8的人工智能推理运算。

 

 

第二个内核就是Efficient x86 core,它是基于多线程和多核运算所优化的性能核。越来越多的工作负载在并行发生,通过Efficient x86 core可以更有效率。对比这一代常见的核,下一代核能够在同样性能的情况下,节省40%以上的能效,同时能够支撑80%升级的I/O吞吐量。
 

 

可以看出,英特尔对于内核的创新寄予厚望,首款组合两大内核的混合架构芯片Alder lake,面向下一代PC产品。这一市场是英特尔多年的执念,也是竞争日益激烈的一个领域。采用创新架构的芯片产品有多能打?值得期待一下。


未来算力需要多重选择,IPU、GPU、CPU……一个都不能少

 

架构的重大变革不只事关计算,而是与从边缘到云的整个计算架构都息息相关。今年以来,英特尔在数据中心频频发力,IPU基础设施处理器就是一个重头戏。
 

 

如上图,在传统的服务器架构中,基本上所有的工作负载都跑在CPU上,服务器和服务器之间的互联通过网卡来对接。面向大规模数据中心的挑战,这样的传统架构无法支撑未来全新的云架构,英特尔与头部客户深入探讨后发现,可以在全新的云架构上发掘出一个新的机会——就是IPU,通过它来支撑基本的云服务所需的基础架构功能。

 

陈葆立进一步解释了IPU所能带来的好处。首先,通常企业上云时,主要的考量就是算力和隐私是否能得到保障。如果把云服务厂商许多基础设施的功能都转移给IPU,CPU的算力就能够释放出来给最终用户完全提供服务,这是对云服务厂商和最终用户利益最大化的局面。

 

其次,未来整个云计算在发展更多的“池化”,很多东西都是资源池。在云计算的背景下,通过IPU架构,未来不管是CPU、GPU、内存还是存储都能变成资源池,通过软件的调度、IPU的统筹,让云服务厂商量身定制,给每一个用户提供有保障的算力。Mount Evans是英特尔的第一个IPU,他们希望通过这个产品,使云服务厂商更好地管理所有的硬件资源。

 

 

至于明年将问世的Sapphire Rapids,陈葆立表示,“我们下一代的产品是以多芯片连接的方式所组合,更有弹性。从软件看起来还是一个单芯片,能够利用整个芯片上的缓存、内存以及I/O,同一个内存访问系统,能够实施一致的低延时和高带宽。”

 

最后,他透露了英特尔的GPU产品(代号Ponte Vecchio)进度,Ponte Vecchio流片已经完成,进行了开机测试,实测能够达到每秒超过45万亿次的浮点运算。对于这样的性能,陈葆立称之为“业界的天花板”,并对最终成品的性能提高持有信心,他表示,英特尔期待能给高性能运算和AI处理带来一个新的算力选择。

 

从产业发展来看,没有一种单一计算架构能够满足所有场景和数据类型的处理,这也是为什么CPU、GPU、IPU、FPGA等同时存在的原因,多种计算架构共存的异构计算,才是未来的发展之路。“未来的算力需要不同的产品和架构,英特尔很有信心能够对不同客户的工作负载提供有力支持。我们现在不只是一个CPU公司,我们是XPU公司”,他强调。

 

开源,打造异构计算的坚实底座

 

英特尔在开源软件的推行力度,以及整个开源社区的参与度,特别是在底层核心基础软件上的贡献,可以说比较广泛且深入。CEO 帕特·基辛格(Pat Gelsinger)最近向业界透露,英特尔会以全新的方式来看待软件投入。一方面,英特尔会更广泛地跟业界软件合作商紧密合作;另一方面,英特尔自身也会推出一些商用软件,向软件服务的方向发展。

 

英特尔软件技术副总裁、亚太研发有限公司总经理谢晓清,在介绍软件策略时提到,英特尔的软件开源优先原则,就是要能够最大程度保证整个软件生态在英特尔架构平台上的健康发展。除此之外,英特尔也非常注重和生态系统其他合作伙伴的协同合作。例如去年推出的One API,就是一个开放的标准,它非常社区和业界共同参与、共同制定规范,最终实现在不同架构和厂商之间的代码复用,最大限度地保护厂商的软件投资,建立一个属于整个业界的异构计算软件平台,来打破硬件壁垒,促进SPU在云计算、异构计算、人工智能以及高性能计算上全面进展。

 

近年来,云原生技术蓬勃发展,开源社区也涌现了很多基于云原生的项目。英特尔在云原生开源社区的贡献,无论是安全容器、Cloud-Hyperviso,还是Kubernetes编排,以及Service Mesh,都在积极投入。这使得在云原生技术上,无论是公有云、私有云,还是混合云,客户都可以充分利用英特尔的硬件技术,在开源社区找到优化的开源软件,达到全面整合和及时部署的目的,从而能够帮助客户从传统的裸机、虚机等云计算技术无缝切换到云原生技术。

 

谢晓清强调,与云厂商的合作是英特尔最近几年客户导向的变化之一。由于云计算的用户场景发展非常迅速,而云厂商对于客户的理解更透彻,所掌握的数据也使软件的快速迭代成为可能。因此,英特尔希望与各大云厂商展开产业方面的合作,不仅共同设计软件栈,也可以共同对硬件进行定制化设计。因为只有从应用需求出发,才能做到从应用到底层的软件全面优化。并且,双方还有机会把共同的部分提交到各大开源社区,让更多中小客户直接受益。总之,英特尔希望把CPU领域打造的软件生态,能够复用到异构计算所需要的软件生态中。

 

携手阿里巴巴,助力打造数字中国创新底座

 

“过去十多年,阿里云一直是我们重要的合作伙伴,”陈葆立表示,“我们围绕电子商务、云计算、人工智能、物联网、AIoT、5G、奥运、区块链等领域开展了全方位的深入合作。尤其在云计算基础设施、大数据、AI、边缘以及开源社区合作几大方面,双方充分挖掘英特尔在智能计算领域的优势,不仅共同开启了大数据计算的崭新时代,还奠定了两家企业在计算新时代的领导地位。”

 

根据最新的合作规划,双方未来还将在包括基于英特尔架构的边缘软件优化、全新硬件技术概念验证及边缘云技术的开发、部署上展开合作,并利用英特尔的至强平台、独立GPU、网络产品、傲腾产品等硬件技术,以及英特尔核心的软件技术优化边缘云中的核心工作负载,包括流媒体、5G、AI等。