多年來，英特爾內置于其 CPU 中的視頻解碼/編碼引擎一直主導著市場，因為它們提供了領先的性能和功能，并且易于使用。但是定制專用集成電路 （ASIC） 的性能往往優(yōu)于通用硬件，因為它們僅針對一種工作負載而設計。因此，谷歌轉向為 YouTube 開發(fā)自己的視頻處理任務專用硬件，并取得了巨大的成效。
Google 設計了自己的新處理器Argos 視頻（轉）編碼單元 （VCU），其目的只有一個：處理視頻。高效的新芯片使這家技術巨頭能夠用自己的芯片替換數(shù)百萬顆英特爾 CPU。
不過，英特爾也不會坐以待斃，可能會利用其最新技術來贏回谷歌的專業(yè)視頻處理業(yè)務。
大量視頻需要新硬件
用戶每分鐘向 YouTube 上傳超過 500 小時的各種格式的視頻內容。Google 需要將該內容快速轉碼為多種分辨率（包括 144p、240p、360p、480p、720p、1080p、1440p、2160p 和 4320p）和數(shù)據(jù)高效格式（例如，H.264、VP9 或 AV1），這需要強大的編碼能力。
從歷史上看，谷歌有兩種轉碼/編碼內容的選擇。第一個選項是英特爾的視覺計算加速器（VCA），它包含三個 Xeon E3 CPU，內置 Iris Pro P6300/P580GT4e 集成圖形內核和先進的硬件編碼器。
第二種選擇是使用軟件編碼和通用英特爾至強處理器。谷歌認為，對于新興的YouTube工作負載來說，這兩種方案都不夠省電--視覺計算加速器本身相當耗電，而擴大至強CPU的數(shù)量基本上意味著增加服務器的數(shù)量，這意味著額外的電力和數(shù)據(jù)中心的占用。因此，谷歌決定采用定制的內部硬件。
谷歌的第一代 Argos VCU 并沒有完全取代英特爾的中央處理器，因為服務器仍然需要運行操作系統(tǒng)并管理存儲驅動器和網絡連接。在很大程度上，谷歌的 Argos VCU 就像一個總是需要一個 CPU 的 GPU。
谷歌的 VCU 與我們在 GPU 中看到的流處理器不同，它集成了十個 H.264/VP9 編碼器引擎、幾個解碼器內核、四個 LPDDR4-3200內存通道（具有 4x32 位接口）、一個 PCIe 接口、一個 DMA 引擎和一個用于調度目的的小型通用內核。除了內部設計的編碼器/轉碼器外，大多數(shù) IP 都從第三方獲得許可，以降低開發(fā)成本。每個 VCU 還配備了 8GB 的可用 ECC LPDDR4 內存。
谷歌VCU的主要理念是將盡可能多的高性能編碼器/轉碼器放入一塊硅片中（同時保持節(jié)能）），然后根據(jù)所需的服務器數(shù)量分別擴展VCU的數(shù)量。谷歌在一塊板上放置了兩個VCU，然后在每臺雙插槽英特爾至強服務器上安裝了10張卡，大大提高了該公司每個機架的解碼/轉碼性能。
效率的提高導致從至強的遷移
谷歌表示，與英特爾Skylake-powered服務器系統(tǒng)相比，其基于VCU的機器在性能/TCO計算效率方面有高達7倍（H.264）和33倍（VP9）的改進。這一改進將 VCU 的成本（與英特爾的 CPU 相比）和三年的運營費用考慮在內，這使得 VCU 成為視頻巨頭 YouTube 的輕松選擇。
CPU、GPU 和配備 VCU 的系統(tǒng)中的離線雙通道單輸出 （SOT） 吞吐量：
從谷歌分享的性能數(shù)據(jù)來看，很明顯單個 Argos VCU 僅比 H.264 中的 2 路 Intel Skylake 服務器快。但是，由于可以在這樣的服務器中安裝 20 個 VCU，因此從效率的角度來看VCU 勝出。但對于要求更高的 VP9 編解碼器，谷歌的 VCU 似乎比英特爾的雙路至強快五倍，因此提供了令人印象深刻的效率優(yōu)勢。
由于谷歌使用Argos VCU已經有幾年了，它顯然用運行自己芯片的機器取代了許多基于Xeon的YouTube服務器。很難估計谷歌實際替換了多少Xeon系統(tǒng)，但一些分析家認為，該技術巨頭可能將400萬到3300萬顆英特爾CPU替換成了自己的VCU。
由于谷歌的其他服務需要大量的處理器，該公司從AMD或英特爾購買的CPU數(shù)量很可能仍然很高，而且不會很快減少，因為谷歌自己的數(shù)據(jù)中心級系統(tǒng)芯片（SoC）還要等上幾年。
同樣值得注意的是，現(xiàn)在為了嘗試使用創(chuàng)新的編碼技術（如AV1），谷歌甚至需要為YouTube使用通用的CPU，因為Argos不支持該編解碼。此外，隨著更有效的編解碼器的出現(xiàn)（而這些編解碼器往往對計算能力的要求更高），谷歌將不得不繼續(xù)使用CPU進行初始部署。具有諷刺意味的是，專用硬件的優(yōu)勢在未來只會越來越大。
谷歌已經在開發(fā)支持 AV1、H.264 和 VP9 編解碼器的第二代 VCU，因為它需要進一步提高其編碼技術的效率。目前尚不清楚何時部署新的 VCU，但很明顯該公司希望盡可能使用自己的 SoC 而不是通用處理器。
英特爾并未停滯不前
不過，英特爾并沒有停滯不前。該公司 基于DG1 Xe-LP的 四芯片 SG1 服務器卡可以解碼多達 28 個 4Kp60 流以及轉碼多達 12 個同時流。從本質上講，英特爾的 SG1 與谷歌的 Argos VCU 所做的完全一樣：將視頻解碼和轉碼性能與服務器數(shù)量分開，從而減少用于視頻應用的數(shù)據(jù)中心所需的通用處理器數(shù)量。
憑借即將推出的單塊 Xe-HP GPU，英特爾將同時提供 10 個高質量 4Kp60 流的轉碼。請記住，某些 Xe-HP GPU 將擴展到四個區(qū)塊，并且每個系統(tǒng)可以安裝一個以上的 GPU，英特爾市場領先的媒體解碼和編碼能力只會變得更加穩(wěn)固。
總結
Google 已成功構建了出色的 H.264 和支持 VP9 的視頻（轉）編碼單元 （VCU），與英特爾現(xiàn)有的 CPU 相比，它可以在視頻編碼/轉碼工作負載方面提供顯著更高的效率。此外，VCU 使 Google 能夠獨立于服務器數(shù)量擴展其視頻編碼/轉碼性能。
然而，英特爾已經擁有其 Xe-LP GPU 和 SG1 卡，它們也提供了一些重要的視頻解碼和編碼功能，因此英特爾仍將在具有繁重視頻流工作負載的數(shù)據(jù)中心取得成功。此外，隨著英特爾 Xe-HP GPU 的出現(xiàn)，該公司有望鞏固其在該市場的地位。
