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【導(dǎo)言】據(jù)中國(guó)信息通信研究院的數(shù)據(jù)，我國(guó)IDC（Internet Data Center)行業(yè)保持每年32%的增長(zhǎng)率，截至2018年底，中國(guó)已是全球超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心數(shù)量第二多的國(guó)家，占比全球8%，僅次于美國(guó)，但快速增長(zhǎng)的背后卻存在著諸多問(wèn)題，比如服務(wù)器利用率低、能耗過(guò)高等等，那么面向2020年，有哪些創(chuàng)新的技術(shù)或產(chǎn)品可以為這個(gè)行業(yè)帶來(lái)變革？

上月在美國(guó)SC現(xiàn)場(chǎng)，英特爾高級(jí)副總裁、首席架構(gòu)師以及架構(gòu)、圖形與軟件部門總經(jīng)理Raja Koduri將在下午的主會(huì)場(chǎng)演講上發(fā)布期待已久的產(chǎn)品——Xe架構(gòu)GPU。

熟悉芯片行業(yè)發(fā)展的人或許對(duì)Raja Koduri的名字不陌生，在加入英特爾之前他是AMD RTG部門主管、首席GPU架構(gòu)師，也是GPU業(yè)界公認(rèn)的大牛。雖然AMD的GPU業(yè)務(wù)顯然沒有老對(duì)手NVIDIA做得那么好，但是作為業(yè)界唯二的GPU公司主要負(fù)責(zé)人，我對(duì)于Raja Koduri帶領(lǐng)下的部門也充滿了期待。

如此說(shuō)來(lái)，Xe就是一款飽受期待的產(chǎn)品。雖然在此之前，英特爾也一直是GPU領(lǐng)域出貨量最大的品牌（是的，我說(shuō)的就是核芯顯卡），但是這并非指獨(dú)立GPU市場(chǎng)?；蛘呶覀儞Q個(gè)角度來(lái)說(shuō)，在獨(dú)立GPU市場(chǎng)，英特爾的品牌影響力近乎于零。

二十年前事盡空，半隨波浪半隨風(fēng)

當(dāng)然，這并不代表著英特爾沒有進(jìn)行過(guò)獨(dú)立顯卡（獨(dú)立GPU）的嘗試。早在1998 年，英特爾就攜手Real3D公司推出過(guò)一款型號(hào)為i740的顯卡 ，其核心頻率達(dá)80MHz，顯存主頻為100MHz（SGRAM顯存），顯存容量為8MB，像素填充率為55MPixels/s，具備64Bit圖形核心，同時(shí)支持DVD解壓和平行資訊處理、精準(zhǔn)像素描插補(bǔ)等特性。

因?yàn)?D性能出色，這款顯卡很是風(fēng)靡過(guò)一段時(shí)間，也受到不少玩家的喜愛。不過(guò)好事多磨，沒過(guò)多久Real3D就宣布倒閉，并被賣給了英特爾公司。樹倒猢猻散，Real3D的員工也各奔前程，除了部分被英特爾吸收之外，另一部分員工也加入了當(dāng)年叱咤風(fēng)云的ATI，后者如今已經(jīng)被AMD收購(gòu)。

并購(gòu)了Real3D的英特爾也同樣有自己的獨(dú)立顯卡夢(mèng)，并一度宣布過(guò)一項(xiàng)名為“Larrabee”的項(xiàng)目。按照規(guī)劃，Larrabee將會(huì)是英特爾第一款實(shí)用級(jí)萬(wàn)億次運(yùn)算圖形處理器，但悲催的是這項(xiàng)計(jì)劃在醞釀數(shù)年之后，卻在2009年底被英特爾最終放棄，有消息表示放棄的原因就是產(chǎn)品的性能以及驅(qū)動(dòng)的開發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于原先的計(jì)劃。

一次次的失敗，讓英特爾變得越來(lái)越現(xiàn)實(shí)，也將目光從獨(dú)立顯卡轉(zhuǎn)移到集成顯卡上來(lái)。2010年，英特爾早AMD一步在第一代酷睿處理器（Westmere）上實(shí)現(xiàn)了CPU和GPU的首次融合——將名為“HD Graphics”的GPU圖形核心跟CPU核心封裝在同一塊基板上。

至此，這種將GPU從北橋芯片組轉(zhuǎn)移到處理器基板和CPU做鄰居的整合方式，也宣告集顯時(shí)代（主板集成）終結(jié)，核顯時(shí)代（CPU集成）來(lái)臨的歷史時(shí)刻。為了向過(guò)去的集成顯卡告別，英特爾也將全新的HD Graphics命名為“核芯顯卡”。

十年舊夢(mèng)無(wú)尋處，幾度新春不在家

10年前，英特爾放棄獨(dú)立顯卡，轉(zhuǎn)向核芯顯卡，從而奠定了GPU市場(chǎng)的累計(jì)銷量第一的地位。

但是英特爾也并非沒有在獨(dú)立計(jì)算領(lǐng)域付諸努力。2013年，英特爾推出了一款眾核架構(gòu)的產(chǎn)品——至強(qiáng)融核協(xié)處理器Xeon Phi。這款產(chǎn)品某種程度上脫胎于之前夭折的Larrabee，但不同之處在于Xeon Phi并沒提供任何的圖形輸出能力，它的用途只能是加速計(jì)算，對(duì)標(biāo)產(chǎn)品就是NVIDIA的Tesla系列。

第一代Xeon Phi研發(fā)代號(hào)為Knights Corner，采用22nm工藝制造，單顆芯片集成50多個(gè)IA架構(gòu)處理核心。隨后，英特爾還推出了第二代采用14nm工藝的至強(qiáng)融核Knights Landing，這款產(chǎn)品有處理器和協(xié)處理器兩種形態(tài)，尤其是作為處理器形態(tài)的小尾巴讓人印象深刻。不過(guò)考慮到這個(gè)時(shí)代NVIDIA Tesla加速卡的如日中天和英特爾在計(jì)算加速領(lǐng)域陷入的被動(dòng)局面，就不難理解為什么Knights Landing的設(shè)計(jì)腦洞如此之大。

作為處理器領(lǐng)域的霸主，英特爾進(jìn)軍加速卡領(lǐng)域的舉措無(wú)疑是正確的，但是Xeon Phi顯然不能承擔(dān)起這個(gè)重任。雖然在英特爾最初的設(shè)想中，Xeon Phi與至強(qiáng)處理器都采用了x86架構(gòu)，算是同種同源，但如果考慮到2009年NVIDIA就開始布局CUDA生態(tài)系統(tǒng)，并且從2009年到2013年恰恰是異構(gòu)計(jì)算突飛猛進(jìn)發(fā)展的時(shí)間，尤其是2012年采用Fermi架構(gòu)的Tesla加速卡助力Titan超算拿到了世界冠軍的桂冠，你就能明白英特爾當(dāng)時(shí)的心情是有多么急迫，對(duì)于Xeon Phi的期望有多大。

自2013年上市開始，英特爾至強(qiáng)融合協(xié)處理器在中國(guó)市場(chǎng)開始生根發(fā)芽，幾乎在任何HPC相關(guān)的場(chǎng)景中你都能夠看到它的身影。終于，在經(jīng)過(guò)了重重努力和運(yùn)作之下，國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心廣州中心的天河二號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)就采用了至強(qiáng)處理器+至強(qiáng)融核協(xié)處理器的組合，并且在2013年6月一舉拿下世界超算排行的冠軍。從而一發(fā)不可收，從2013年6月到2015年6月，天河二號(hào)連續(xù)7次榮膺世界冠軍，也為至強(qiáng)融核協(xié)處理器賺足了眼球。

但是眼球并不代表行業(yè)的認(rèn)可。在代表HPC風(fēng)向的TOP500超級(jí)計(jì)算機(jī)榜單排名中，至強(qiáng)融核協(xié)處理器自上榜之日起就處于弱勢(shì)地位，相比之下它所對(duì)標(biāo)的NVIDIA Tesla份額卻在年年擴(kuò)大。在這樣的情況下，英特爾宣布叫停原本計(jì)劃推出的第三代至強(qiáng)融核Knights Mill的產(chǎn)品，外媒也用“Intel Quietly Kills Off Xeon Phi”為題表達(dá)了對(duì)Xeon Phi的惋惜?；蛟SKnights Mill這個(gè)名字本身就讓人有些唏噓，不由得想起了沖向風(fēng)車磨坊的唐吉坷德。

從i740到Xeon Phi，英特爾用10年的時(shí)間證明了一個(gè)道理，欲速則不達(dá)。

江東子弟多才俊，卷土重來(lái)未可知

10年后，英特爾再度發(fā)力，準(zhǔn)備將獨(dú)立GPU也同樣納入懷中。特別是對(duì)于企業(yè)級(jí)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，GPU所代表的含義并非圖形，而是計(jì)算。美國(guó)時(shí)間11月17日下午4點(diǎn)，在科羅拉多州丹佛會(huì)議中心，Raja Koduri發(fā)布了英特爾新一代Xe架構(gòu)的GPU，這也意味著英特爾在經(jīng)過(guò)了20年的掙扎之后，終于開始走上了獨(dú)立GPU的道路。

具體說(shuō)來(lái)，這次英特爾發(fā)布的Xe GPU并非是一款產(chǎn)品，而是一個(gè)架構(gòu)，一個(gè)能夠應(yīng)用于高性能計(jì)算、深度學(xué)習(xí)與訓(xùn)練、云服務(wù)、多媒體編輯、工作站、游戲、輕薄筆記本、便攜設(shè)備等等場(chǎng)景的計(jì)算架構(gòu)。在這個(gè)問(wèn)題上，你可以理解為英特爾提供了一種集GeForce、Quadro和Tesla于一體的產(chǎn)品，其實(shí)本質(zhì)上這些設(shè)備也無(wú)非就是提供了計(jì)算能力而已。

那么，在英特爾看來(lái)，Xe GPU是如何來(lái)區(qū)分的呢？其實(shí)暗中另有乾坤。按照應(yīng)用場(chǎng)景，Xe GPU也被劃分成了三個(gè)系列（但與NVIDIA的定位不同）——

Xe LP低功耗系列——用于集成核顯、入門級(jí)獨(dú)顯，典型功耗5-20W，最高可擴(kuò)展到50W。

Xe HP高性能系列——用于主流和發(fā)燒消費(fèi)市場(chǎng)、數(shù)據(jù)中心和AI領(lǐng)域，典型功耗75-250W。

Xe HPC高性能計(jì)算系列——用于超級(jí)計(jì)算機(jī)等，功耗暫無(wú)具體數(shù)值但基本不會(huì)有什么限制。

作為最高端產(chǎn)品，HPC級(jí)Xe的最大特性就是可以擴(kuò)展到上千個(gè)執(zhí)行單元（thousands）。這里，每個(gè)執(zhí)行單元都進(jìn)行了升級(jí)，提供40倍的雙精度浮點(diǎn)計(jì)算能力。Xe HPC架構(gòu)還將包括一個(gè)非常大的統(tǒng)一緩存，稱為Rambo緩存，它可以將多個(gè)GPU連接在一起。

另外值得一提的是，未來(lái)的Xe架構(gòu)的GPU將采用7nm工藝制造，稱之為Ponte Vecchio。要說(shuō)經(jīng)過(guò)臺(tái)積電的先期科普，許多人都知道了7nm架構(gòu)對(duì)于處理器的價(jià)值，包括英特爾的“老朋友”AMD也一直在強(qiáng)調(diào)目前基于架構(gòu)工藝的領(lǐng)先性。這一次Xe架構(gòu)采用了7nm，也說(shuō)明英特爾對(duì)7nm的量產(chǎn)也有信心（雖然現(xiàn)在更“成熟”的10nm產(chǎn)品還依然很少）。另外相對(duì)臺(tái)積電工藝，大家對(duì)于英特爾的7nm也是充滿了期待。

還需要順便一句的就是英特爾在X架構(gòu)內(nèi)部采用的名為Xe-link的互連技術(shù)，當(dāng)然目前這種技術(shù)基于CXL標(biāo)準(zhǔn)（即Compute Express Link） 。有了這些技術(shù)的加持，英特爾面向百億億次計(jì)算的信心就更足了，而在解決了傳統(tǒng)GPU應(yīng)用的短板之后，英特爾似乎已經(jīng)滿足了硬件層面HPC應(yīng)用的所有要求，計(jì)算、加速、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有盡有。

如果你愛一個(gè)女孩子十分卻能表達(dá)出一分，倒不如你愛她一分，卻能表達(dá)出十分——孟京輝《戀愛的犀?！?/span>

不過(guò)在HPC領(lǐng)域，硬件性能固然重要，但是也并非起到?jīng)Q定性的作用，因?yàn)檐浖蛻?yīng)用的優(yōu)化才是重頭戲。俗話說(shuō)“好馬配好鞍，好車配風(fēng)帆”（風(fēng)帆請(qǐng)把廣告費(fèi)付一下），有了強(qiáng)大的硬件平臺(tái)之后，英特爾更希望實(shí)現(xiàn)上層軟件和應(yīng)用的統(tǒng)一化，為此它特別推出了一款名為oneAPI的軟件計(jì)劃，也在這次大會(huì)上一起發(fā)布了。

即從巴峽穿巫峽，便下襄陽(yáng)向洛陽(yáng)

從2000多年前秦始皇“書同文、車同軌”開始，“統(tǒng)一”的觀念就已經(jīng)深入中國(guó)人的骨子里，而在HPC應(yīng)用的這一問(wèn)題上，我們也同樣需要有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和平臺(tái)。“統(tǒng)一”的好處是不言而喻的，特別是對(duì)于開發(fā)者來(lái)說(shuō)，大家采用同樣的接口標(biāo)準(zhǔn)或者編程平臺(tái)，那么在后續(xù)的軟件優(yōu)化與延續(xù)性方面來(lái)說(shuō)都會(huì)事半功倍。

會(huì)上，Raja Koduri特別提到了oneAPI計(jì)劃的目標(biāo)，就是開放、簡(jiǎn)單擴(kuò)展和無(wú)人掉隊(duì)。對(duì)于最后這點(diǎn)，Raja Koduri尤其強(qiáng)調(diào)了它的困難性（hardest），但是也正是這一點(diǎn)，才能夠使得所有的開發(fā)者站在同樣的起跑線上，也讓針對(duì)HPC應(yīng)用的軟件和應(yīng)用程序能夠有據(jù)可循。

按照構(gòu)想，oneAPI是一個(gè)以開發(fā)者為中心的平臺(tái)，將為AI應(yīng)用無(wú)處不在、多架構(gòu)并存的世界重新定義一種新的編程方式。oneAPI提供一個(gè)通用、開放的編程體驗(yàn)，讓開發(fā)者可以自由選擇架構(gòu)，無(wú)需在性能上作出妥協(xié)，也大大降低了使用不同的代碼庫(kù)、編程語(yǔ)言、編程工具和工作流程所帶來(lái)的復(fù)雜性。oneAPI保留了現(xiàn)有軟件投資，包括支持現(xiàn)有語(yǔ)言，同時(shí)為開發(fā)人員創(chuàng)造更多豐富的應(yīng)用程序提供了靈活性。說(shuō)白了，就是不管你的底層硬件是什么，通過(guò)oneAPI系統(tǒng)都可以針對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，智能的優(yōu)化，針對(duì)不同的應(yīng)用調(diào)用最好的資源，讓應(yīng)用變得更好。

與此同時(shí)，Raja Koduri也宣布了oneAPI測(cè)試版項(xiàng)目已正式上線，有興趣的小伙伴可以去英特爾軟件官網(wǎng)看看（稍后可以注冊(cè)），這樣就可以在云端實(shí)現(xiàn)開發(fā)環(huán)境的體驗(yàn)了。不過(guò)針對(duì)這個(gè)測(cè)試版，我之前聽過(guò)有英特爾的朋友談到這個(gè)問(wèn)題，畢竟oneAPI作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還在萌芽狀態(tài)，率先推出測(cè)試版的主要作用就是加強(qiáng)開發(fā)者之前的溝通與試錯(cuò)。計(jì)劃在經(jīng)過(guò)一年左右的磨合期之后，英特爾將會(huì)推出正式版。

講完了硬件，講完了軟件和應(yīng)用平臺(tái)，就在大家以為演講即將結(jié)束的時(shí)候，Raja Koduri突然“放大招”，邀請(qǐng)了美國(guó)阿貢實(shí)驗(yàn)室的專家Rick Stevens來(lái)分析美國(guó)第一臺(tái)E級(jí)超算平臺(tái)Aurora的相關(guān)細(xì)節(jié)。按公開資料，Aurora是美國(guó)能源部定制的一款百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)，也是第一臺(tái)采用英特爾架構(gòu)的百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)，英特爾將所有未來(lái)的頂級(jí)技術(shù)都應(yīng)用于該平臺(tái)。

按照計(jì)劃，Aurora的計(jì)算節(jié)點(diǎn)架構(gòu)將由兩個(gè)10納米英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器（代號(hào)Sapphire Rapids的產(chǎn)品，不知道什么時(shí)候上市）和六個(gè)Ponte Vecchio GPU（還是不知道什么時(shí)候上市）共同組成。該系統(tǒng)同時(shí)還將支持超過(guò)10PB的內(nèi)存和超過(guò)230PB的存儲(chǔ)容量，并能通過(guò)Cray Slingshot技術(shù)（更不知道什么時(shí)候上市）連接超過(guò)200個(gè)機(jī)架的節(jié)點(diǎn)。三個(gè)“不知道”，為這套超級(jí)計(jì)算機(jī)增添了不少神秘色彩，也說(shuō)明了英特爾包括美國(guó)的傾盡全力。

既然美國(guó)如此，中國(guó)是否也有類似的產(chǎn)品呢？答案是肯定的。其實(shí)早在多年前，中國(guó)就開始了百億億次E級(jí)超算原型機(jī)的研發(fā)，并且確定了三種技術(shù)路線。如今，三大路線的原型機(jī)都已經(jīng)通過(guò)驗(yàn)收，甚至許多設(shè)計(jì)理念已經(jīng)付諸商用（我還參觀過(guò)其中一臺(tái)）。應(yīng)該說(shuō)，在百億億次的問(wèn)題上，包括美國(guó)、中國(guó)、歐洲、日本等許多國(guó)家和地區(qū)都已經(jīng)行動(dòng)起來(lái)，而且所有人核心原則都是四個(gè)字“自主可控”。這也可以看出超級(jí)計(jì)算機(jī)在未來(lái)科技競(jìng)爭(zhēng)中的龍頭地位，所謂“兵家必爭(zhēng)”。

不畏浮云遮望眼，只緣身在最高層

說(shuō)了這么說(shuō)，“不忘初心”的回顧一下題主的問(wèn)題，說(shuō)的是2020年最期待的數(shù)據(jù)中心技術(shù)或者產(chǎn)品。說(shuō)到數(shù)據(jù)中心這個(gè)話題，我相信知乎上包括網(wǎng)絡(luò)上一大部分小伙伴都是不清楚的，大家更熟悉的是酷睿處理器、熟悉的是GeForce顯卡，熟悉的是某個(gè)游戲或者某個(gè)視頻。

數(shù)據(jù)中心是一個(gè)很特殊的領(lǐng)域，雖然看起來(lái)服務(wù)器本質(zhì)上與PC電腦并沒什么不同，但實(shí)際上PC因?yàn)橹幻鎸?duì)個(gè)人用戶，所以只要性能夠、速度快就能玩得爽，但是數(shù)據(jù)中心設(shè)備要求的維度更多，性能只是其中的一個(gè)方面。除此之外，穩(wěn)定性與可靠性、上層軟件與應(yīng)用、對(duì)應(yīng)的軟硬件生態(tài)系統(tǒng)，這些都是使用者需要關(guān)注的問(wèn)題。而相對(duì)這些，性能反而并不是主要因素。

之所以提到這個(gè)問(wèn)題，就是因?yàn)樵谖铱磥?lái)英特爾Xe架構(gòu)的GPU所代表的性能并非是絕對(duì)重要的，而是它補(bǔ)齊了英特爾這只木桶一直欠缺的、嘗試幾次卻都以失敗告終的最后一塊短板。如果，我是說(shuō)如果，英特爾能夠在與NVIDIA的競(jìng)爭(zhēng)中補(bǔ)齊最后這一點(diǎn)點(diǎn)差距的話，哪怕是占據(jù)當(dāng)下10-20%的市場(chǎng)份額（當(dāng)然包括Raja Koduri在內(nèi)的英特爾高管預(yù)期比這個(gè)高得多），以英特爾的體量和整個(gè)生態(tài)的能力，就可以成為數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域絕對(duì)意義上的霸主（雖然現(xiàn)在也差不多了）。

為什么我會(huì)如此確定以及肯定呢？就是因?yàn)樵赬e架構(gòu)GPU之后，英特爾就成為了業(yè)界唯一一家能夠提供CPU、GPU、FPGA、AI芯片的全能型公司，并且能夠?yàn)檫@些芯片適配相應(yīng)的軟件、應(yīng)用環(huán)境和整個(gè)生態(tài)，而后者恰恰是包括NVIDIA和AMD在內(nèi)所欠缺的。相比之下，NVIDIA側(cè)重于GPU和AI芯片環(huán)境，而AMD則是在CPU、GPU上更強(qiáng)一些。但是無(wú)論如何，它們?cè)谡w解決方案能力上都與英特爾存在著巨大的差距，而這種差距是多年來(lái)一代代產(chǎn)品的積累，是除去硬件之外的軟件與生態(tài)的經(jīng)營(yíng)，并不是一朝一夕所能實(shí)現(xiàn)的。

這就是數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)與個(gè)人消費(fèi)類市場(chǎng)最大的不同。在英特爾加入之后，GPU市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)更加熱鬧，相對(duì)來(lái)說(shuō)這個(gè)市場(chǎng)的主要玩家就從一家變成了兩家（消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)或許有三家）。

感謝AMD的出色表現(xiàn)，讓我們買到更超值的英特爾處理器；同樣也感謝英特爾，讓NVIDIA在不久之后對(duì)Tesla的價(jià)格進(jìn)行不小的讓步和妥協(xié)。

我期待2020年，我更期待這一天的早日到來(lái)。

來(lái)源于 今日頭條 IT大嘴巴