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英特尔2021架构日:演绎CPU、GPU和IPU全面革新

来源:爱集微

#英特尔#

#架构#

08-20 11:59

集微网消息,处于变革的中心,英特尔因势制权发布了多项变革计划,包括IDM 2.0战略、全新制程节点方案、开发独立GPU等等。在今日举办的2021年第三次英特尔架构日上,英特尔高级副总裁兼加速计算系统和图形事业部总经理Raja Koduri同多位英特尔架构师一起,全面介绍了在CPU、GPU及IPU架构方面的重大改变与创新,再次显现了英特尔对产业的深刻洞察以及在硬件、软件、架构和制程方面革新应对的强劲实力。

英特尔公司高级副总裁兼加速计算系统和图形事业部总经理Raja M. Koduri提到,强大的计算能力至关重要,未来面临庞大的算力需求,预计到2025年将是1000x(千倍级)的提升,而四年内增加1000倍,相当于摩尔定律的5次方。

为应对如此巨大的挑战,Raja M. Koduri认为,架构的改变和创新是必然之路,架构是硬件和软件的“炼金术”。它融合特定计算引擎所需的先进晶体管,通过领先的封装技术将它们连接,集成高带宽和低功耗缓存,在封装中为混合计算集群配备高容量、高带宽内存和低时延、可扩展互连,并确保所有软件无缝地加速。

在此次架构日上,英特尔宣布推出的两大x86内核、两款独立GPU、两大数据中心SoC、IPU新品和客户端多核性能混合架构等,并展示了AMX、XeSS、硬件线程调度器等多项融入产品特性的技术创新,成为架构突破的全新佐证和背书。

作为最智能的SoC,英特尔开发的首个性能混合架构Alder Lake可谓重构了多核架构,其集成了全新x86内核架构——能效核与性能核,还采用了新的智能英特尔硬件线程调度器来实现两款x86的无缝协同。

能效核是一个高度可扩展的x86微架构,它能满足客户从低功耗移动应用到多核微服务的全方位计算需求。对比英特尔迄今为止最多产的CPU微架构——Skylake,能效核可在相同功耗下提升40%的单线程性能,或者在提供同样性能时,功耗仅为Skylake的40%不到。

性能核方面,它是一个更宽、更深、更智能的架构,展现出更高的并行性,提高执行并行性,降低时延,提升通用性能。它还支持大数据集和大型代码体积的应用程序。与第11代酷睿架构(Cypress Cove内核)相比,相同频率下,性能核在一系列工作负载上平均提升了约19%。

为确保将能效核和性能核无缝衔接在一起,英特尔开发了硬件线程调度器这一独特调度方法,从开始就可动态、智能地分配工作负载,从而使系统在真实场景中实现更高的性能和效率。它智能直接置于内核,英特尔硬件线程调度器与操作系统无缝配合,在合适的时间把合适的线程分配给合适的内核。据悉基于Alder Lake的产品将在今年开始出货。

面向数据中心,英特尔公布下一代英特尔至强可扩展处理器Sapphire Rapids,结合了英特尔的性能核与全新加速器引擎,树立了下一代数据中心处理器的标准。Sapphire Rapids的核心是一个模块化的分区SoC架构,得益于英特尔的EMIB多晶片互连封装技术和先进网格架构,它具有显著的可扩展性,同时仍保持单晶片CPU接口的优势。

作为英特尔进军独立GPU的利器,英特尔也介绍了其备受瞩目的全新独立游戏GPU微架构Xe HPG微架构,Xe HPG微架构采用新的Xe内核,聚焦计算、可编程、可扩展,并全面支持DirectX 12 Ultimate。基于该微架构、采用台积电N6节点制造的产品Alchemist系列SoC将于明年第一季度上市。

值得一提的是,这是英特尔第一款基于台积电N6工艺的GPU。英特尔公司企业规划事业部高级副总裁Stuart Pann表示,作为IDM 2.0战略的一部分,英特尔正演进IDM模式,以深化和扩大与主要代工厂的合作关系。Xe显卡产品是这种演进第一阶段的成果,为英特尔独立显卡产品采用代工厂的制程节点,是恰当之选。他还透露,未来几年,外部代工生产的芯片单元会在英特尔的模块化产品中扮演更重要的角色,包括采用先进制程节点的核心计算功能,以支持客户端、数据中心和其他领域的新兴工作负载。

而基于Xe HPC微架构的数据中心GPU Ponte Vecchio是英特尔迄今最复杂的SoC,包含1000亿个晶体管,提供领先的浮点运算和计算密度,以加速AI、HPC和高级分析工作负载。这款SoC也是其践行IDM 2.0战略的绝佳示例,它基于Xe HPC微架构,采用多种先进的半导体制程工艺、英特尔变革性的EMIB技术以及Foveros 3D封装技术。它具备英特尔迄今为止最高的计算密度,例如A0芯片可提供超过45TFLOPS的FP32吞吐量、超过5TBps的持续内存结构带宽和超过2TBps的连接带宽。据悉,Ponte Vecchio预计将于2022年面向HPC和AI市场发布。

围绕全新基础设施处理器(IPU),英特尔展示了其首款专用ASIC IPU Mount Evans和基于FPGA的IPU参考平台Oak Springs Canyon。Mount Evans是英特尔与一家一流云服务提供商共同设计和开发的,它融合了英特尔多代FPGA SmartNIC的经验,超大规模就绪,提供高性能网络和存储虚拟化卸载,同时保持高度控制。该IPU提供了业界一流的可编程数据包处理引擎,支持防火墙和虚拟路由等用例。它还使用扩展自英特尔傲腾技术、硬件加速的NVMe存储接口,并采用英特尔高性能Quick Assist技术,部署高级加密和压缩加速。

如Xe架构一样,Ponte Vecchio将由oneAPI支持。作为开放、规范、跨架构和跨厂商的统一软件栈,英特尔oneAPI工具包目前已拥有超过20万次单独安装,市场上部署的300多个应用程序采用了oneAPI统一编程模型,超过80个HPC和AI应用程序使用英特尔oneAPI工具包在Xe HPC微架构上运行。另外,oneAPI工具包5月发布的1.1版临时规范为深度学习工作负载和高级光线追踪库添加了新的图形接口,预计将在年底完成。

正如帕特·基辛格所言,英特尔已经开发出了许多架构和平台,包括针对性能和能效的微架构,在各个级别和维度上的异构计算,从子芯片、主板、系统到数据中心,从边缘和终端设备到网络、再到云,一切设计旨在智能地使用最佳计算资源,即用最优架构来完成每项任务。可以说,这些组合凌厉的新架构不仅为英特尔的下一个创新时代奠定基础,也将满足世界对高计算能力日益增长的需求,为算力时代注入全新动能。(校对/无剑芯)

责编: 慕容素娟

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