入侵X86服务器芯片市场，ARM准备好了吗？

2017-03-14 09:50:00 来源: 互联网

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来源：内容来自 eetimes，谢谢。

在近日于美国矽谷举行的开放运算计画(OpenCompute Project ，OCP) 年会上，聚集了资料中心领域的重量级大咖；其中微软(Microsoft) 透露正在测试来自凯为(Cavium) 、高通( Qualcomm) 以及至少另一家晶片供应商的ARM 伺服器处理器，为ARM 阵营挑战主流英特尔(Intel)x86 架构再添希望；Facebook 则发表了一系列全新伺服器。

Facebook 与微软都宣布了采用NVLink 连结8 颗Nvidia Pascal 晶片的加速器系统；此外IBM 展示了第一批采用Power 9 处理器的主机板，内含赛灵思(Xilinx) 的FPGA 以及以色列业者Mellanox 的乙太网路交换器，采用Power 9 率先支持的最新PCIe 4 连结介面。

整体看来，今年的OCP 大会显示目前资料中心硬体领域活力充沛，但呈现多元发展的趋势；该计画目前有195 家成员，其线上商店有70 款产品，有部份还未将硬体设计档案开放，而即使是大咖成员如Facebook 与微软的最新主机板，也是采用截然不同的设计。

微软开始评估ARM 架构伺服器的举措，可说是今年OCP 大会上最让众人跌破眼镜的讯息；该公司的测试是将来自Azure 云端服务的一套生产应用程式，以及.Net 应用程式架构、还有某个仅供内部使用的Windows Server 作业系统版本移植到ARM 伺服器。微软还协助高通与Cavium 以其Project Olympus 标准设计主机板。

在位于美国华盛顿州Redmond 总部的实验室进行初步评估之后，微软将在位于亚洲的一个据点，以小规模的丛集测试超过200 片新主机板；不过该公司未透露其早期评估结果，以及测试时间将为期多久。

微软的高层十分热衷于探索在资料中心广泛使用ARM 处理器的潜力；在两年前加入微软资料中心部门、曾任职于AMD 参与ARM 架构处理器开发的Leendert Van Doorn 表示：「我们进行了以云端服务与生产系统并行的评估，结果相当令人惊艳。」

微软与凯为、高通的合作将跨越数个世代的处理器；图为微软的 Leendert Van Doorn ( 右 ) 与 Kushagra Vaid 在 OCP 年会上展示高通的 ARM 伺服器主机板（来源： EE Times ）

Van Doorn 表示，初步评估将涵盖Bing 搜寻引擎、微软的Cosmos 巨量资料分析、储存以及机器学习：「这些索引是我们资料中心容量的一半，因此相当有潜力；」而在另一方面：「我们并没有看到在我们内部应用程式之外以ARM 伺服器执行Windows Server 的任何机会，」因为一般企业用户会执行很多种的既有x86 架构应用程式。

Facebook 与惠普(HP) 都设计了一些早期的ARM 伺服器系统，但都非常低调；那些新型处理器支援更多核心以及执行续，能媲美最新一代的英特尔Xeon 晶片；Van Doorn 指出：「今年我们看到的伺服器真的很强，而以我们的工作量来说正需要那种强大性能，太弱的伺服器不行──产业界其他厂商也有类似的体验。」

Van Doorn 表示，有很多因素减轻了移植软体的繁重工作；微软控制自家的程式码基底(code base) ，使用越来越多的无关CPU(CPU-agnostic) 韧体以及限制数量的周边。

微软与凯为、高通的合作将跨越数个处理器世代，而微软对新一代记忆体架构以及处理器介面的兴趣也很浓厚，例如预计2019 年问世的CCIX 与Gen-Z ；Van Doorn 甚至猜测ARM 将会扩展其指令集架构，让使用独立16 、32 与64 位元作业系统程式码空间比英特尔架构更容易，因为后者有更多旧版本程式需要支援。

微软在网路伺服器主机版测试凯为处理器

「当我们因为无秩序的执行而耗尽精力，人们就会重新检视能让资料流执行以及各种东西，并催促我们迈向下一个阶段；」Van Doorn 表示，相较于类似版本的x86 架构：「第四版的ARM ISA 相对简单多了。」

其他微软可能合作的处理器供应商，只有收购了AppledMocro 以及其ARM 处理器部门X-Gene 的Macom 代表们有现身；但该部门准备要被出售。没出现的是两家中国厂商，一是华为(Huawei) ，另一家则是新创公司飞腾(Phytium) 。

微软的 JBOD 主机板采用高通的 ARM 伺服器处理器

在处理器议题上面面俱到的微软还展示了采用英特尔下一代Skylake 处理器与AMD Zen 架构Naples 处理器的Project Olympus 主机板( 下图) ，是在OCP 首度亮相。

不过微软把采用英特尔Skylake 处理器的主机板上之记忆体卡盖住了( 下图) ，也没有预先公布该晶片的功能；针对业界认为他们会采用英特尔3D Xpoint 记忆体(Optane 技术) 的预期，该公司的一位发言人婉拒发表任何评论。

而微软以及Facebook不约而同展示了加速器系统。

微软(Microsoft) 在OCP 年会上展示了HGX-1 GPU 加速器( 下图) ，采用了4 个96 通道的PCI Express (PCIe) 交换器，以总数32 颗GPU 连结最多四个机箱；该公司资料中心硬体事业群总经理KushagraVaid 表示：「没有其他方案能提供这么高的扩展性。」

Facebook 的新一代Big Basin 加速器( 下图) ，采用了充分发挥Nvidia NVLink 高速互连介面的类似方案，将8 颗Pascal 100 GPU 放进一个机箱，以4 个PCIe 交换器连结远端伺服器。

Facebook 升级x86 系统

在微软朝多处理器架构迈进了一大步的同时，Facebook 伺服器则是以英特尔架构设计、偏向渐进式的演变；举例来说，采用新一代英特尔处理器的第二版Yosemite 伺服器( 下图) ，支援一个单插槽CPU 卡，能在不必关闭其他三个被封在单一节点(sled) 之伺服器情况下进行替换。

还有双插槽的Tioga Pass 伺服器( 下图) ，为先前的Leopard 伺服器添加更多PCIe 连结，并将乙太网路连结升级到100 Gbits/s 。

在储存伺服器方面，Bryce Canyon 内含72 个硬碟，比先前的Open Vault 多了20% ，并以英特尔的Broadwell 处理器做为控制器；Lightning 快闪记忆体阵列采用新的金属托架，能以更佳散热效果支援更高密度的M.2 快闪记忆体卡。

Facebook 技术策略总监Vijay Rao 表示，就像先前协助为新一代的储存等级固态硬碟(SSD) 开发软体，现在该公司也正在开发永久读取快取记忆体(persistentread cache) 的程式码；不过Facebook 并未透露任何关于去年问世之英特尔3D Xpoint 记忆体方面的研发进展。

此外还有少数关于48V 伺服器的新讯息，这是Google 在去年推动的规格；有几个话题讨论了相关趋势，并至少有两家板卡制造商展示了支援该规格的x86 系统原型，但看来12V 系统仍然是今年OCP 大会上的主流。

Facebook 还采用博通(Broadcom) 的100Gbit/sTomahawk II 晶片升级了网路交换器。上图的背板在6U 机箱中搭载了12 颗Tomahawk II 晶片，能做为枝叶(leaf) 或是主干(spine) 交换器；下图的置顶式交换器Wedge 100S 则只用了一颗TomahawkII 做为机顶(top-of-rack) 交换器，并以升级的Xeon 控制器来因应阻断式服务攻击。Facebook 预期上述两款系统将于本季量产。

凯为(Cavium) 与新创公司Barefoot 也展示了采用自家晶片的Wedge 交换器；Facebook 鼓励了不少网通领域的新厂商，包括台湾的新创公司擎发通讯(Nephos) ，但是到目前为止Facebook 还是只采用博通的晶片。

微软在去年推出了Sonic 抽象层软体，旨在削弱底层晶片规格的重要性；微软的Vaid 表示：「最后交换器可以更像是伺服器，」这将为新的连网应用程式以及白牌交换器供应商带来机会。

Power9 与PCIe 4 齐亮相

IBM 在今年OCP 大会上展示了配备去年发表之Power 9 处理器的第一款双插槽主机板样本( 下图) ；该款为云端服务业者Rackspace 打造的Barrel Eye 2 支援最多4 颗Nvidia NVLink GPU ，以及OpenCAPI 与PCIe 4 。赛灵思(Xilinx) 与Mallanox 则分别发表了也支援PCIe 4 的一款Virtex FPGA 以及100G 乙太网路转接器。