单线程暴涨50%！解密Arm Neoverse平台冲击数据中心的底气

Arm近年来一直在高性能领域发力，无论是数据中心还是超算，Arm出现的频率似乎越来越高。本月英伟达发布了旗下首个数据中心CPUGrace就采用了Arm的架构，当然如果要做数据中心CPU，目前对于英伟达而言除了Arm没有更好的选择，但这也证明了Arm在高性能领域已经具备了强大的实力。

去年9月，Arm发布了Neoverse N2、V1高性能计算平台，而在昨天进行的媒体交流会上，Arm终于公开了更多的详细信息。

Neoverse与过去Arm提供单独的IP授权不同，Arm基础设施事业部高级副总裁兼总经理Chris Bergey表示：“一个平台实际上是由多个IP进行优化组合而成的，通过Neoverse产品，我们发现越来越多的客户需要完整的解决方案，即一个平台去承载他们的系统，他们可以在上面添加他们自己的加速器或者其他设备，并且可以对其进行定制，我们要做的就是为客户提供构建科技大厦所需要的“砖瓦”，而不只是单个给客户某一个单独的IP，单独的CPU或互联IP。”

作为升级版本，相比于2018年发布的N1，Neoverse N2在保持相同水平的功率和面积效率的基础上，单线程性能提升了40%。与此同时，Neoverse N2 具备良好的可扩展性，可以横跨从高吞吐量计算到功率与尺寸受限的边缘和5G应用场景，并在这些应用中带来优于N1的表现，例如，在云端上提升1.3 倍的NGINX，在5G 和边缘应用上提升1.2 倍的DPDK 数据包处理。

除此之外，N2另一个重磅功能是SVE（可伸缩矢量扩展）的升级版SVE2。简单来说，SVE2能够使CPU不需要重写和重新编译代码，就可以适应硬件宽度的增长。比如对于开发人员而言，开发时可能用到128bit的CPU，但在超算上变成512bit或更高后，写的程序依然可以享受到更宽的SIMD 带来的效果。于是SVE2就赋予了N2极为灵活的应用，相同的代码将能够在具有较低硬件执行宽度能力的更保守的设计上运行，使得从云到边缘的性能效率带来巨大的提升。在诸如机器学习、数字信号处理、多媒体和5G等广泛应用场景中，SVE2除了带来大幅性能提升外，还带来了SVE具备的编程简易性及可移植性等优势。

Neoverse V1则从设计之初就秉持性能至上的原则，与N1相比，Neoverse V1带来了50%的性能提升、1.8倍的矢量工作负载优化、以及4倍的机器学习工作负载优化，同时，V1也是Arm强调性能优先的新型计算系列的第一个平台。V1性能提升的重点是单线程，能够提供Arm最佳的单线程性能，但内核数相比N2会有所减少。另外，V1使芯片合作伙伴能灵活地为高度依赖CPU性能和带宽的应用构建计算能力，并为其提供 SoC 设计的灵活性。

而构建基于V1或N2高性能SoC的关键，还在于互连技术，这次伴随V1和N2推出的还有CMN-700互连技术。CMN-700 是基于CMN-600这个成功的基础所打造，相比于CMN-600，CMN-700在每个矢量上进一步提升了性能——从内核的数量、缓存的大小，到附加内存及 IO 设备的数量和类型。

CMN-700 赋能了多芯片、内存扩展和加速器的下一代应用场景实现。通过Arm对CCIX和CXL持续不断的投入，更多的定制选项应运而生，进而使合作伙伴的解决方案具备总线和高核数的可扩展性特色。这将为突破传统的硅限制提供新的机遇，并为紧密耦合的异构计算提供更大的灵活性。

Chris Bergey透露，基于N2的芯片将会在今年下半年推出，而V1在HPC领域已经即将落地。就在4月中，印度电子和信息技术部MeitY宣布，其百万兆级高性能计算CPU设计将采用 Neoverse V1平台。在此之前，Arm的合作伙伴法国芯片初创企业SiPearl和韩国电子通信研究所ETRI也已经公开支持通过Neoverse V1平台来驱动百万兆级超算。Chris Bergey认为，我们认为单核性能、能效以及对新SVE矢量扩展的支持是这背后的一大原因。

除此之外，更多生态合作伙伴基于Neoverse的新功能来提升自身产品以及应用的竞争力：比如Marvell发布了基于Neoverse N2的OCTEON系列网络解决方案，相较于前一代的OCTEON解决方案，其性能提升高达3倍；阿里云在即将上线的基于Arm架构ECS实例上完成了测试，结果显示在SPECjbb?的测试数据中获得了惊艳的表现，且基于Arm架构运行的DragonWell JDK性能提高了50%；腾讯也在硬件测试和软件支持方面持续投入，使其在云应用上能采用 Arm Neoverse 技术。