芯東西9月23日報道，今天，Arm公布下一代Neoverse服務器CPU設計，不僅公布N系列的第二代產品N2，還首次推出了全新產品類別Neoverse V系列平臺，劍指最高單線程性能。

　　▲最新Neoverse服務器CPU路線圖

　　Neoverse V1內核（代號Zeus）支持可伸縮擴展（SVE），具備更高的單線程性能和機器學習性能，適用于對CPU性能和帶寬要求更高的應用。相較N1內核，V1單線程性能提高了50%以上。

　　N2內核（代號Perseus）提供更多的內核數和優化的性能/功率比，具有更好的橫向擴展性能。相較N1內核，N2單線程性能提高了40%以上。

　　Neoverse N系列的PPA特征定義是性能、功率、面積得到了同等考量，擅長可擴展；E系列主要關注效率，對于網絡流量和數據應用程序非常有效，在功耗和面積的縮減上進行優化；V系列旨在提供最佳性能，需要添加更大的緩存、窗口和隊列，相對來說會消耗更多面積和功耗。

　　Arm基礎設施事業部高級副總裁兼總經理Chris Bergey說，Arm承諾每年30%的性能提升，將持續到2022年及以后。

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　　Neoverse V1：主打高單線程性能，支持可伸縮矢量擴展

　　Neoverse V1面向7nm和5nm工藝技術而設計，是Arm的第一個支持可伸縮矢量擴展（Scalable Vector Extensions，SVE）的設計核心，將支持256位寬度的向量，適合高性能計算、高性能云和機器學習處理任務。

　　SVE可基于未知寬度向量單元的軟件編程模型，執行單指令流多數據流（SIMD）整數、bfloat16、浮點指令。SVE可確保軟件編碼的可移植性與使用壽命，同時兼顧高效的執行。

　　“我們的芯片伙伴可以完全控制SVE電壓和頻率轉換，富士通A64FX CPU就是一個很好的例子，在執行SVE代碼時，它可以全天全頻率運行。”

　　Chris Bergey介紹說，對于開發者而言，主要好處是SVE的架構使其可以在寄存器寬度之間無縫轉換，因此，他們可以合并新的寬向量SVE指令，同時可以重新使用為較小的寄存器編寫的輔助函數。

　　V1還支持PCIe 5.0連接、DDR5、HBM2e和CCIX 1.0，以實現插槽之間的芯片與封裝內小芯片之間的雙向一致性通信。

　　與Neoverse N1相比，Neoverse V1的單線程性能可提升超過50%。

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　　Neoverse N2：主打高度可擴展性，單線程性能較N1提升40%

　　Neoverse N2被設計為一個超級可擴展平臺，用來滿足橫向擴展的性能需求。

　　N2面向5nm工藝技術而設計，支持PCIe 5.0和DDR5，通過支持用于高帶寬存儲器的HBM3以及用于結構的CCIX 2.0和CXL 2.0來進一步擴展。

　　此外，相較Neoverse N1，Neoverse N2在保持相同水平的功率和面積效率之余，單線程性能提升了40%。

　　它不會像V1在每線程性能具有突出表現，但它將在恒定的TDP中支持更多內核。它可以支持從20W、8個內核到350W、192個內核，用例可橫跨云、智能網卡（SmartNICs）、企業網絡到功耗受限的邊緣設備。

　　N2在邊緣計算要求的性能下，甚至非常有限的TDP條件下，同樣能展現出良好的性能表現。“對于企業網絡和SmartNIC應用，沒有比N2更好的解決方案。”Chris Bergey說。

　　Arm的一位性能工程負責人做了一張有趣的圖表，X軸是芯片級性能，Y軸是每線程性能，Arm認為客戶和運營商將需要更多的單線程性能。

　　Chris Bergey認為，N1 CPU在芯片級吞吐量和單線程性能方面，都將超過市場上的任何產品。V1和N2在圖的右上方，Arm也展示了這兩款新品預期的性能提升。

　　“我們知道其他競爭架構不會停滯不前，但我們非常有信心N2將繼續代表最高的單芯片性能，而V1將在未來提供最高的單線程性能。”Chris Bergey談到。

　　▲Arm的移動設備和服務器CPU IP之間的世代同級產品（圖源：AnandTech）

　　值得注意的是，同一時期串聯開發的Arm移動IP系列Cortex和Neoverse產品之間存在相似之處，例如Neoverse N1是與Cortex-A76一起開發的，因此這兩個微體系結構可以看作是兄弟設計，具有很多相似之處。

　　Neoverse V1可以看作是Cortex-X1的同級設計，可能共享許多為這兩個旗艦CPU開發的超大型內核結構。Neoverse N2較為特殊，代表了下一代Cortex-A內核的兄弟設計，是A78的后續產品。

　　03

　　“裝機即用”的軟件與創新的組件

　　除了提供更高性能的處理器核外，Arm還為合作伙伴提供可擴展性的交換網，用以支持大量的處理器核。

　　Arm在CCIX與CXL進行投資，確保其生態系統得以快速且高效地推出相關的技術。

　　迄今為止，日本富士通超算的A64FX芯片和定制核心微架構是唯一一款宣布和提供SVE的CPU， Neoverse V1和N2將是Arm第一批實現SVE的自主設計處理器核。

　　在軟件生態系統方面，Arm Project Cassini旨在為軟件開發者提供流暢的體驗，通過標準、平臺安全性與參考實施，使得行業伙伴可基于Arm平臺上部署“裝機即用”的軟件。

　　同時，Arm也持續推動基礎軟件支持。例如，Xen、KVM、Docker容器以及越來越多的Kubernetes等操作系統、虛擬機管理程序，都已經陸續宣布支持Arm架構。許多初期由Arm推動的開源項目正在變得自主運轉，同時，商用ISV應用程序也齊步演進。

　　Chris Bergey談到，Arm希望每一代有30%以上的性能提升，除了與技術團隊的努力分不開外，與整個軟件生態的逐漸成熟也有很大關系，許多原生軟件現已能夠無縫運行在軟件架構上。

　　04

　　7大互聯網公司已有4家公開宣布采用Arm技術

　　Arm自十年前就開始部署數據中心領域的高效計算技術。

　　2018年，Arm首次公布在基礎設施市場的初步產品——Neoverse服務器CPU路線圖，這個“量尺”用來衡量Arm在接下來的18個月的進程，并承諾以每年增長30%的平臺性能為指標，持續優化到2021年。

　　過去兩年間，Arm在服務器市場取得一系列落地進展。

　　在互聯網領域，前7大互聯網公司中有4家公開宣布采用Arm技術進行部署。

　　在高性能計算（HPC）領域，搭載Arm服務器CPU的日本富士通超算是今年全球排名第一的超級計算機。

　　在整個5G生態系統廠商中，從L1到傳輸的整個堆棧，以及新興的OpenRAN和VRAN計劃，Arm都獲得一系列重大設計項目。

　　在基礎架構和邊緣，Arm已推出uCPE轉Arm以及Project Cassini計劃，并將在兩周后的Arm DevSummit大會上更新Project Cassini第一年的進展。

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　　結語：Arm在服務器市場的競爭力顯著增長

　　如今第一代Neoverse N1基礎架構CPU IP產品已經以商業和公開可用的形式進入市場，下一代Neoverse平臺也即將面世。

　　無論是近年推出的基于Arm平臺的服務器處理器產品，還是今天所公布的新一代處理器核的性能，都足見Arm已成為數據中心服務器市場的競爭力正顯著提升。

　　今天的發布只是預告片，據Chris Bergey透露，Arm將在明年深入分享關于V1和N2產品的更多細節。