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来源:ittbank发布时间:2022-11-143536浏览
询问 AIx86仍是主力，ARM奋起直追。2018年前，x86架构的服务器占据全球服务器99%以上市场份额；2020年，采用ARM架构服务器的市场份额快速提升至2.7%。
在x86领域里，Intel仍是王者，AMD挑战势头正盛。Intel在全球服务器市场的份额一直保持在90%以上，AMD自从推出基于Zen架构的EYPC系列服务器后开始不断侵蚀Intel的地盘，截至2021年H1，AMD服务器出货量占比超过10%。基于x86架构的王者Intel与挑战者AMD；基于ARM架构的挑战者Apple。本章亦详细梳理了三家厂商在UMA（Unified Memory Architecture，统一内存架构）方向的尝试与布局，探讨CPU未来演进的方向——众核、异构、集成。
在移动终端方面，ARM占据绝对优势，通过授权占据移动设备端90%以上的市场，构成市场上的标准架构；在服务器方面，非X86目前参与者有华为、飞腾、高通、亚马逊等，华为的鲲鹏服务器是ARM服务器的重要参与者，而国产龙芯是基于MIPS的服务器重要厂商；在桌面PC市场，ARM正逐渐被跟多企业应用，2011年微软开始采用ARM的Windows系统，ARM开始进入X86的传统优势领域，如今苹果MacOS、新版Windows等均采用了ARM。
自Intel在1978年推出第一颗x86处理器8086后，CPU的发展方向一直都是整合更多的指令集与外部控制器，以及更高的主频。当CPU的单核效能与频率都到瓶颈之后，Intel与AMD都开始向多核发展。（5）Intel的UMA尝试UMA（Unified Memory Architecture）：传统的CPU和GPU虽位于同一个SoC芯片上，但由于于内存的不同访问习惯和数据结构，导致它们虽使用相同的内存RAM，但其存取空间仍然是分开的。而UMA基于异构计算，将CPU、GPU、NPU、FPGA等通用、专用处理器集成到一起，协同计算、各司其职，从而提升带宽、延迟和性能表现。Intel第六代酷睿处理器(Skylake，2015年)i7-6700K的ring互联架构集成了Intel Gen9核显。CPU核心、LLC(lastlevel cache)、GPU和System Agent之间通过SoC Ring Interconnect相连，而且每个连接对象都有专门的本地接口。所有来自或者去往CPU核心，以及来自或者去往Intel GPU的(片外)系统内存数据交换事务，都经由这条互联ring实施，通过System Agent以及统一DRAM内存控制器。该LLC也与GPU共享。对于CPU核心与GPU而言，LLC着力于降低访问系统DRAM的延迟，提供更高的有效带宽。Intel处理器内部的核显其实是连片内的LLC cache都是可以访问的，和CPU核心算是平起平坐。也就是说，从很多年前开始，Intel就开始尝试UMA架构。
AMD在很早就发现在以游戏为代表的多媒体体验上，比起CPU，更强的GPU才是大势所趋。考虑到Intel有自家的集成显卡技术，AMD另辟蹊径，以GPU作为突破口，在笔记本领域取代Intel成为市场的主流。
（3）AMD的UMA尝试在2017年以前，虽然AMD APU和英特尔酷睿都经历了七次更新迭代，但能被消费者口熟能详的却大都为酷睿家族，作为首创Fusion融聚理念的APU却逐渐被边缘化。AMD的APU产品如今集成的GPU核显，在性能上并未能如十多年前刚诞生之时预期的那样，显著优于竞争对手。（4）APU逐渐边缘化的原因强劲的竞争对手：在AMD筹备第一代Llano APU之际，Intel抢先一步推出了第一代酷睿处理器（Westmere架构），将CPU和GPU打包封装，在物理结构上实现了“二合一”。2011年，第二代酷睿处理器（Sandy Bridge）进一步实现了CPU和GPU的融合。虽然AMD的融合理念提出的最早，但在落实方面却还是落在了Intel后面。随后，历代酷睿家族不断强化集成显卡性能，最终导致APU在GPU性能上的优势逐渐被稀释。落后的工艺：生产工艺是制约处理器性能发挥的最核心指标，AMD的上游晶圆公司厂Globalfounderies的生产效率难以跟上，使第一代Llano APU就因GF 32nm量产遇阻而从2010年延期到了2011年。给Intel抢先一步融合CPU和GPU的机会。落伍的核心架构：AMD APU从诞生之初，核心架构经历了K10→Bulldozer（推土机）→Piledriver（打桩机）→Steamroller（压路机）→Excavator（挖掘机），就AMD自身来看的确是越来越先进，但与同期的英特尔酷睿家族相比，AMD的核心架构却早已落伍。受制于工艺和TDP的限制，APU在3D性能上几乎没什么提升。近些年AMD移动显卡和NVIDIA同期产品相比性能也是明显落后的，这就导致AMD笔记本在高端游戏市场的集体失利。（5）AMD的UMA尝试——HSA的成立与没落2012年6月，AMD联合ARM、Imagination、联发科、德州仪器共同组建了非营利组织“异构系统架构基金会”(HSA Foundation)，随后吸引了三星电子、高通以及大批行业公司、科研机构的加盟。异构系统架构（HSA）联盟的目标：1) 实现节能，提高性能；2) 提高异构处理器的可编程性；3) 增加处理器和平台之间代码的可移植性；4) 增加整个行业中异构解决方案的普遍性HSA的结局：除了游戏主机这个主场完整践行了APU思路，在PC领域APU完全体的HSA联盟和生态基本处于荒废状态。如今应用于PC的APU更像是单纯将CPU、GPU放在同一颗die上的普通处理器;而且AMD的APU产品如今集成的GPU核显，在性能上也没能像刚诞生之时预期的那样，显著优于竞争对手。HSA失败的原因：1）AMD对这个方向不再看好，对生态疏于维护；2）在PC领域，HSA需要开发者响应，鉴于AMD在PC市场上的号召力不足，HSA难以真正实现；3）AMD如今的Zen架构处理器，在性能和效率上与推土机大相迳庭，也实现了对Intel酷睿处理器的超越，不再需要运用APU概念进行竞争。
（2）Apple的UMA尝试M1的诞生：Apple M1是由苹果公司研发的处理器芯片，基于UMA统一内存架构。于2020年11月11日在苹果新品发布会上发布，适用于部分Mac、iPad设备。为什么研发M1：1） 拥有核心技术是苹果的重要战略；2）Intel的制造能力相对落后；3）不仅能延长电池寿命，还有可能提升性能，甚至让笔记本电脑像手机一样工作。Apple研发M1的优势：1）苹果公司采用垂直整合的封闭系统，不受兼容性需求的限制；2）苹果在过去Ax系列处理器自行定义独特功能，使苹果累计了雄厚的软件资产，布局了相对成熟的生态系统；3）苹果的强劲的技术实力和自主研发能力；4）苹果在移动领域和PC领域的号召力。这些优势使得苹果虽然晚于其他市场竞争者很久才进入市场，但却有着得天独厚的发展基础。M1的基本思想：将RAM作为处理器的所有部分都可以访问的单个内存池。当GPU需要更多的系统内存，则可以提高使用率，而SoC的其他部分则可以降低。另外，GPU，CPU和处理器的其他部分可以在相同的内存地址访问相同的数据。无需为SoC的每个部分分配部分内存，然后在处理器的不同部分的两个空间之间穿梭数据。M1的未来展望：苹果在3月9日的发布会上推出自研的M1 Ultra芯片，通过UltraFusion架构将两个M1 Max芯片拼在一起，使芯片的各项硬件指标翻倍，性能也得到大幅提升。苹果的UltraFusion技术充分结合封装互连技术、半导体制造和电路设计技术，为整合面积更大、性能更高的算力芯片提供巨大的想象空间。新闻来源：ittbank，文中所述为作者独立观点，不代表icspec立场。更多精彩资讯请下载icspec App。如对本稿件有异议，请联系微信客服specltkj。
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