近日，NVIDIA創(chuàng)始人黃仁勛在GTC2021重磅發(fā)布了三款基于Arm IP打造的處理器——NVIDIA Grace、BlueField-3 DPU、NVIDIA DRIVE Atlan。
還是熟悉的廚房、熟悉的皮衣，4月13日凌晨，NVIDIA GTC2021如約而至。NVIDIA創(chuàng)始人黃仁勛的主題演講作為GTC的重頭戲，果然沒有讓人失望，其在演講中重磅發(fā)布了多款產(chǎn)品，其中三款基于Arm IP打造的處理器尤為引人關注：
NVIDIA Grace：專為大規(guī)模人工智能和高性能計算應用而設計
BlueField-3 DPU：首款支持第五代PCIe總線并提供數(shù)據(jù)中心時間同步加速的DPU
NVIDIA DRIVE Atlan：新一代AI自動駕駛汽車處理器，算力將達到1000TOPS
GTC大會期間，黃仁勛在接受集微網(wǎng)電話采訪時表示，英偉達收購Arm正在穩(wěn)妥有序進行。盡管收購尚未塵埃落定，但英偉達已經(jīng)開始了基于Arm IP的研發(fā)，打造了一款專為大規(guī)模人工智能和高性能計算應用而設計的CPU——NVIDIA Grace。
目前，絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心仍將繼續(xù)使用現(xiàn)有的CPU，而Grace主要將用于計算領域的細分市場。黃仁勛介紹道，“結(jié)合 GPU 和 DPU，Grace 為我們提供了第三種基礎計算能力，并具備重新定義數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，推進 AI 前進的能力。”
Grace 的名字來自于計算機科學家、世界最早一批的程序員，也是最早的女性程序員之一的格蕾絲 · 赫柏（Grace Hopper）。她創(chuàng)造了現(xiàn)代第一個編譯器 A-0 系統(tǒng)，以及第一個高級商用計算機程序語言「COBOL」。計算機術語「Debug」（調(diào)試）便是她在受到從電腦中驅(qū)除蛾子的啟發(fā)而開始使用的，于是她也被冠以「Debug 之母」的稱號。
Grace CPU是NVIDIA首次使用下一代 Arm Neoverse 內(nèi)核的設計，采用了更為先進的 5nm 制程，在內(nèi)部通信能力上，它使用了英偉達第四代 NVIDIA NVLink，在 CPU 和 GPU 之間提供高達 900 GB/s 的雙向帶寬，相比之前的產(chǎn)品提升了八倍。整個SoC是由多個芯片組合構(gòu)成，它主要有三個部分，分別是CPU、GPU和內(nèi)存/IO子系統(tǒng)。
Grace是一款高度專業(yè)化的處理器，主要解決工作負載問題，例如訓練擁有超過1萬億個參數(shù)的下一代NLP模型。當與英偉達GPU緊密結(jié)合時，基于Grace CPU的系統(tǒng)將比當今最先進的基于英偉達DGX的系統(tǒng)（運行在x86 CPU上）的性能還要快10倍。
此外，Grace 還是第一個通過錯誤校正代碼（ECC）等機制利用 LPDDR5x 內(nèi)存系統(tǒng)提供服務器級可靠性的 CPU，同時提供 2 倍的內(nèi)存帶寬和高達 10 倍的能源效率。
對Grace的性能，黃仁勛如此總結(jié)道：“Grace能充分彰顯出Arm的強大。”
雖然是首次出現(xiàn)在大眾視野中，但目前Grace已經(jīng)找到了至少兩個客戶——瑞士國家超級計算中心（CSCS）將采用Grace，構(gòu)建一臺名為Alps的超級計算機，其算力可達20Exaflops；美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory）即將推出的超級計算機也將采用Grace。
三類芯片，逐年飛躍
在黃仁勛看來，CPU和GPU以及負責在數(shù)據(jù)中心傳輸和處理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理單元（DPU），將共同組成“未來計算的三大支柱”。
GTC2021上，除了推出首款CPU“炸圈”外，英偉達的DPU同樣值得關注。“我們每年都會發(fā)布激動人心的新品。三類芯片，逐年飛躍，一個架構(gòu)。”黃仁勛說，數(shù)據(jù)中心路線圖包括CPU、GPU和DPU這三類芯片，而Grace和BlueField是其中必不可少的關鍵組成部分。
圖源：智東西
英偉達全新推出的BlueField-3 DPU包含220億個晶體管，采用16個Arm A78 CPU核心、18M IOPs彈性塊存儲，加密速度是上一代的4倍，并完全向下兼容BlueField-2。
據(jù)悉，BlueField-2能夠卸載相當于30個CPU核的工作負載，而BlueField-3實現(xiàn)了10倍的加速計算性能提升，能夠替代300個CPU核，以400Gbps的速率對網(wǎng)絡流量進行保護、卸載和加速。該處理器也是首款支持第五代PCIe總線并提供數(shù)據(jù)中心時間同步加速的DPU。
此外，黃仁勛還發(fā)布了英偉達新一代AI自動駕駛汽車處理器——NVIDIA DRIVE Atlan，其算力將達到1000TOPS，約是上一代Orin處理器的4倍，超過了絕大多數(shù)L5無人駕駛出租車的總計算能力。
黃仁勛提出，“對于汽車而言，更高的算力意味著更加智能化，開發(fā)者們也能讓產(chǎn)品更快迭代。TOPS就是新的馬力。”
圖源：智東西
該SoC采用下一代GPU的體系結(jié)構(gòu)、新型Arm CPU內(nèi)核、新深度學習和計算機視覺加速器，并內(nèi)置為先進的網(wǎng)絡、存儲和安全服務的BlueField DPU，網(wǎng)絡速度可達400Gbps。同時，這也是DRIVE平臺首次集成DPU，通過Arm核為自動駕駛汽車帶來數(shù)據(jù)中心級的網(wǎng)絡。
除了NVIDIA Grace、BlueField-3 DPU、NVIDIA DRIVE Atlan這三款基于Arm IP打造的處理器外，黃仁勛還提到了AI-on-5G計算平臺，這是一款專為邊緣設計、將5G和AI相結(jié)合的新型計算平臺，將采用NVIDIA Aerial軟件開發(fā)套件與NVIDIA BlueField-2 A100，將GPU和CPU組合成“有史以來最先進的PCIE卡。”目前，富士通、谷歌云、Mavenir、Radisys和Wind River等合作伙伴都在開發(fā)適用于NVIDIA AI-on-5G平臺的解決方案。
布局Arm生態(tài)
在完成Arm收購后，英偉達將打造完整的數(shù)據(jù)中心芯片產(chǎn)品線，雖然收購案懸而未決，但在本次GTC大會上，NVIDIA仍宣布了一系列與Arm處理器設計商的合作進展，包括將為亞馬遜AWS Graviton2 CPU提供GPU加速、為科學和AI應用開發(fā)提供支持的全新HPC開發(fā)者套件、提升邊緣視頻分析和安全功能、打造新一類基于Arm并搭載NVIDIA RTX GPU的新款PC等。
從自研三類芯片到GPU合作伙伴，從云、高性能計算、邊緣計算到PC，不難看出英偉達對于Arm生態(tài)的重視程度。
為亞馬遜AWS Graviton2 CPU提供GPU加速
2021年下半年，基于AWS Graviton2的Amazon EC2實例將與NVIDIA GPU相結(jié)合，在云端部署，可實現(xiàn)降低成本、支持更豐富的游戲串流體驗、優(yōu)化云上安卓游戲和人工智能推理、以更低成本提供更高的AI推理性能等優(yōu)勢。
為科學和AI應用開發(fā)提供支持的全新HPC開發(fā)者套件
NVIDIA全新HPC開發(fā)者套件為超級計算機提供了一個高性能、高能效的平臺，該平臺結(jié)合了1個Ampere Altra CPU（包含80個Arm Neoverse核，運行頻率高達3.3GHz）、雙NVIDIA A100 GPU（每個GPU可提供312TFLOPS的FP16深度學習性能）、兩個用于加速網(wǎng)絡、存儲和安全的NVIDIA BlueField-2 DPU。
提升邊緣視頻分析和安全功能
NVIDIA正擴大與Marvell的合作，將基于Arm的OCTEON DPU與GPU相結(jié)合，加速AI工作負載，實現(xiàn)網(wǎng)絡優(yōu)化和安全。
打造新一類基于Arm并搭載NVIDIA RTX GPU的新款PC
NVIDIA將與聯(lián)發(fā)科合作，共同打造一個采用Arm核與NVIDIA顯卡、支持Chromium、Linux和NVIDIA SDK的參考平臺，將GPU的性能及先進的AI、光線追蹤圖形等技術帶入Arm PC平臺。
寫在最后
黃仁勛在NVIDIA GTC2021上公布了多項最新成果與研發(fā)進展，首款數(shù)據(jù)中心CPU的發(fā)布，也宣告著英偉達數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品線正式集齊了“未來計算的三大支柱”——CPU、GPU、DPU，從英偉達在Arm身上“下的功夫”便不難看出其在CPU領域的野心。
英偉達每年在GTC大會上發(fā)布的新品已經(jīng)成為了行業(yè)發(fā)展的重要指向，而正如黃仁勛所說，“新時代的計算機需要新的芯片、新的系統(tǒng)架構(gòu)、新的網(wǎng)絡、新的軟件和工具。”不知今天過后，芯片圈的風向要怎么變呢？
參考資料：
1、《英偉達CPU問世：ARM架構(gòu)，對比x86實現(xiàn)十倍性能提升》，機器之心
2、《英偉達CPU面世！基于Arm，性能超過英特爾為核心的自家系統(tǒng)10倍，連客戶都找好了》，大數(shù)據(jù)文摘
3、《芯片圈變天了！英偉達推出首個CPU，狂捧Arm生態(tài)》，智東西
4、《英偉達發(fā)布“空氣CPU”，Arm架構(gòu)專為AI而生，性能超x86十倍，與自家GPU更搭》，量子位
5、《NVIDIA發(fā)布首款代號為“Grace”的CPU 基于ARM架構(gòu)與Neoverse核心》，cnBeta.COM