PC上的ARM：功率还是效率？

正如人们普遍预期的那样，苹果最终宣布放弃英特尔CPU。在技术的过渡阶段，苹果在库比蒂诺将该芯片项目称为Apple Silicon。这样，作为知名品牌，Apple将其业务扩展到了CPU，而且是基于ARM架构的处理器，由TSMC制造，该公司生产的芯片几乎满足了IT领域的所有知名人士的要求。

随着苹果的高调加入，ARM又获得了一次“胜利”。实际上，高性能计算的“新巅峰”也是基于ARM处理器的。最近，富士通（Fujitsu）设计的超级计算机Fugaku，凭借峰值功率将近514 petaflops的算力，远远超过了竞争对手，成为本年TOP500超算的冠军。值得注意的是，作为一个时代的标志-第一台基于Intel的超级计算机仅排在第五位，算力约为101 petaflops。 ARM处理器在移动领域的主导地位一直是无可争议的。而Fugaku在HPC领域的成功给那些一直认为ARM可以征服服务器世界的人们带来希望。

PC上的ARM：功率还是效率？

让我们从PC世界开始，以Apple为PC和服务器的ARM芯片制造商的假设模型。并将其与其他鲜为人知的服务器领域的ARM CPU制造商进行比较。苹果已经表示，每消耗一瓦特的功率，苹果硅处理器具有很高的功率，但从未宣称它们将成为纯功率的怪物。因此，注意力转向了计算能力和能耗之间的关系。这一主题在移动世界中得到了很好的解决，但在PC世界中却一直很艰难。 许多技术观察家指出，对于苹果公司，ARM在移动领域广泛使用的Big.Little风格方法在PC领域已被“淘汰”。即生产混合CPU：具有许多核心，分为两种类型。一些功能强大但消耗量很大，而其他一些能耗较低但性能也不是很强大。Big.Little模型提供了仅在执行非常苛刻的工作负载时才激活功能最强大的内核。在其余情况下，将使用消耗较少能量的内核。 相反，传统方法将所有核心视为“通才”。最多可以变化的是活动核心的数量和峰值工作频率（对于Intel Turbo Boost等系统）。总体而言，这些情况下的能源效率较低。面向混合CPU的方法是否可以在甚至必须执行苛刻工作负载的功能强大的PC上运行？服务器呢？业界一直被这些所困惑。

图：2020年6月Top500排名的第一部分

这完全取决于具有混合CPU的PC或服务器的功能。随着处理负载的增加，“性能”内核变得越来越普遍，因为它们是运行时间最长的内核。因此，如果我们设想PC或服务器长时间承受大量负载，则低能耗内核几乎消失了。实际上，我们回到了传统的运营模式。因此，混合型CPU 对于通用计算机，笔记本电脑或台式机似乎是合理的。服务器？少得多。

数据中心的疑问

Fugaku的首要地位能否为ARM在服务器领域的普及提供积极信号？它本身当然是一个有趣的事件。但是，很难说可以从中再次推断出什么。与实际上似乎相当稳定的方案相比：那些对拥有ARM服务器感兴趣的人已经拥有了它们，其他人则留在了窗外。 Fugaku发送的信息是，对于ARM世界来说，专注于采用多核的方法是多么重要。Fugaku拥有730万核。举一个链接到更多标准ARM服务器（经典的两个插槽机架模型）的示例，Ampere的服务器基于80核Altra CPU，而128核的Altra Max 处理器也将与今年年底问世。 拥有这么多内核并不一定意味着要在地面上投入如此多的力量。必须充分利用所有可用内核，以提高效率。因此，它们必须支持高度并行的应用程序。要么是因为它们被设计为具有它，要么是因为它们在可以预见的环境中运行。就像由大量容器管理的云原生应用程序。 同时保持数十个或数百万个内核繁忙并不容易。除了工作负载并行性之外，还需要一些机制和技术，以使内核本身不会竞争访问诸如内存和存储之类的“慢”资源。此外，具有许多内核的处理器仍然很昂贵，并且在数据中心领域，这并不是节能的天才。 综合考虑所有这些因素，并理解为什么AMD比英特尔更青睐多核，并且在芯片设计上似乎更加保守。倾向于“依靠”大量支持其处理器的GPU内核。相比之下，ARM解决方案本身更多地以CPU为中心。 应该强调的是，对于意大利人来说，2020年6月的Top500排名是不错的选择。现在，在十大超级计算机中，有美国和中国系统。这次也有两个意大利的。ENI的HPC5在第六位-使其成为欧洲最强大的超级计算机 -和Cinoni的马可尼-100在第九。因此，意大利是唯一在前十名中拥有两台超级计算机的欧洲国家。
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