智能机芯片将取代X86处理器占领超级计算机市场

规律：性价比高者获胜

研究人员列举了低价芯片激发出高性能系统中更快速但价位更高处理器的历史。1993年，全球最快超级计算机的前500强榜单主要由矢量处理器所占据。但之后他们被较为低价的RISC处理器赶超，比如IBM的POWER芯片，早在过去十年其在超级计算机中的使用已达到顶峰。

后来，RISC芯片接着又被更低价的通用处理器如英特尔Xeon及高级微设备“皓龙处理器”所取代。如今全球前500强超级计算机中，超过400款计算机都在使用这两种处理器。

“在这一历史中，可以看到一个普遍趋势。”研究人员表示，“微处理器之所以淘汰矢量处理器，是因为更为便宜且绿色节能。而移动处理器在运行速度方面并没有快多少，却绝对够廉价。”


移动处理器或击败业界标准处理器

现状：降耗需求不断攀升

如今基于ARM设计的低功耗芯片已用于大部分智能手机和平板电脑中。而英特尔凭借其Atom处理器还只取得了有限的成功，实际上该系列处理器原本是设计用于上网本，且仍旧基于X86架构。

然而，在更多企业期望降低数据中心能耗的需求下，业界将移动处理器用于服务器的频率越来越高。智能手机芯片适合一些包含大量小额交易的工作负载，比如频繁搜索与处理社交偏好。

强大如Xeon及Opteron的芯片，被视为最适用于高性能表现的软件，如大型数据库应用程序，以及ERP（企业资源规划）系统。

据了解，巴塞罗那超级计算中心（BSC）的其中一大目标，就是构建一个可以帮助改善效能与耗电比的原型系统。该组织由西班牙政府和欧盟联合出资成立，目前已搭建了基于英伟达四核Tegra3芯片的服务器，而Tegra3使用了ARM Cortex-A9的处理器设计。此外，BSC还搭建了基于三星双核Exynos 5的服务器，Exynos 5使用了更快的Cortex-A15处理器。

竞赛：ARM与英特尔

BSC之所以对智能手机芯片有如此预测，是基于历史上多项基准测试结果。该组织比较了三星的1.7GHz双核Exynos 5250、英伟达的1.3GHz四核Tegra 3，以及英特尔的2.4GHz四核Core i7-2760QM（该产品更像一款桌面芯片，而非一款服务器芯片）


单核性能基准比拼：ARM VS英特尔

研究员发现，ARM处理器在单核性能上比英特尔处理器更高效节能，而且ARM芯片可以在HPC（高性能计算）环境中有效地规模化。基于多核的ARM芯片与英特尔X86芯片在同一时钟频率下，表现出相同的高效性。但是英特尔在高性能表现水平上更高效。

两种ARM芯片的战争中，英伟达Tegra3芯片曾被拿来与三星Exynos 5250比较。但Exynos 5250在单核表现性能上，比Tegra3快1.7倍。

趋势：激烈竞争拉低价格

此前，惠普曾发布过基于英特尔低功耗Atom服务器芯片的Moonshot服务器。而由Calxeda和TI提供的ARM处理器预计也将被用于未来的Moonshot系统。同时戴尔也已建立ARM服务器模型，目前正在考虑使用超级计算机中的低功耗芯片。


但BSC研究员也指出，ARM设计中的缺陷，可能会阻碍其在服务器中的使用。如今的ARM芯片是32位设计，这意味着大部分可用内存是有限的。同时，他们缺乏纠错技术，没有网络负载芯片，不能使用标准I/O接口。

不过似乎ARM已有此意识，去年10月底，ARM发布了一款64位处理器，而Calxeda、AMD和AppliedMicro等芯片厂商，预计也将出货拥有I/O阵列和网路功能的64位ARM芯片组。

“随着ARM服务器的市场发展，诸多技术挑战将会被解决。”BSC研究员表示，“更加激烈的竞争将拉低市场价格。”