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X86 架构霸权的挑战者:高效能 ARM 架构

发布于2020-06-30 09:52:19,X86 架构霸权的挑战者:高效能 ARM 架构,Kotoo科技新闻网(http://www.kotoo.com)
 

X86 架构霸权的挑战者:高效能 ARM 架构



苹果在 WWDC 2020 发表了将在今年采用 ARM 架构笔电,重量级新闻让市场为之振奋。然而,却又产生了一个疑问,ARM 传统上认为应用在低耗能的 CPU,而高效能应用真的可以和 x86 架构 CPU 一较高下了?

开始让 ARM 架构和 x86 架构一较高下前,不妨先评估,为什么苹果会发表 ARM 架构 MacBook,以及设定的客群和应用情景?关于主要应用情景,从 WWDC 2020 发表会,苹果示范使用 ARM 架构的 MacBook 影音剪辑及文书处理,可合理判断这两个应用为现阶段的主要目标。

不同应用情境的个别突破

从 2020 款 iPad Pro 影音剪辑效能评估,可明确知道这两项应用里,采用 A12Z 的 iPad Pro 确实优于 x86 架构的 MacBook Air。即使 ARM 架构的 MacBook 使用和 iPad Pro 一样的处理器,在影音剪辑及文书处理情景,就可和 x86 架构的 MacBook 一较高下了。

另外,当我们比较 ARM 跟 x86 CPU 的效能时,很常忽略一个现实,就是 ARM 的 CPU 大多没有额外风扇帮忙散热。这差异让苹果 ARM CPU 有更多操作空间。举例来说,不改变 CPU 设计的情况下,由于有额外风扇协助散热,可大幅提升时脉。如果将时脉从 2.5GHz 一举拉到 3.8GHz,便带来 1.5 倍的理论效能。这也是英特尔从第六代 CPU 至今效能提升的手段之一,单纯却有效。更不用说年底上市的 MacBook 或许会采用全新设计的 CPU 而非 iPad Pro 的 A12Z。

第一款产品?

此外,今年苹果依旧推出搭载英特尔 CPU 的 MacBook,考量到 MacBook 使用者应用情境将不单单影音编辑及文书处理,综合领域应用里,不可否认英特尔 CPU 依然有强大优势。因此英特尔 CPU 还是会存在于高阶笔电,但如果把目光放到超轻薄笔电呢?

2019 年,苹果停止发售 12 吋超轻薄 MacBook。先前超轻薄 MacBook 主要应用市场,即文书处理及轻影音编辑。然而,相对嬴弱的效能及难以散热,让苹果不得不放弃超轻薄 MacBook,退出 1 公斤以下超轻薄笔电市场。

如今,随着 ARM 架构 CPU 成熟及苹果优良的 SoC 设计能力,或许第一款 ARM 架构 MacBook 便会锁定超轻薄笔电市场。在这市场,iPad Pro 采用的 A12Z 得以叱咤风云,满足使用者影音编辑及文书处理需求,更别提下一代预计采用 5 奈米制程的新 CPU。

ARM 架构在高效能计算领域是否真那么不堪?不妨一起看看 WWDC 2020 当天发表的另一则重大消息吧!

ARM 架构在高阶市场的突破

举办 WWDC 2020 的同一天,除了苹果将采用 ARM 架构设计 MacBook CPU,另一则重大消息是采用 ARM CPU 的超级电脑“富岳”夺得 Top500 第一名。“富岳”以理论效能 513PetaFlops 大幅超越美国 Summit 超级电脑的 148PetaFLOPS,帮助日本于“京”电脑后再次夺得桂冠。

关于 Top500 组织如何衡量超级电脑的效能优劣,可参考先前的介绍及标竿设计。依据 2020 年 6 月 TOP500 组织的资讯,可发现“富岳”确实为名符其实的世界第一超级电脑,且效能大幅领先第二名的 Summit。

客制化的 CPU,满足不同领域的需求

根据日本理化学研究所公布的资料,这次新电脑跟京电脑一样,采用富士通(Fujitsu)CPU,唯一不同是 A64FX 为 Fujitsu 跟 ARM 共同开发,为高速计算客制化的 CPU。CPU 参数如下表所示。

由于超级电脑的效能着重在双精度计算效能,A64FX 采用 ARMV8.2-A 之外,还新增 Scalable Vector Extensions SIMD 指令集,带来 2.7TFLOPS 效能。值得一提的是,A64FX 采用台积电 7 奈米制程及 HBM2 技术。借由制程及内存技术提升,为 A64FX 带来更多优势,在 HPCG 指标也顺利拿下第一名。

历经多年后 ARM 开始站上舞台,挑战长期由 x86 架构垄断的高速计算及笔电市场,实在震奋人心。不妨让我们期待 2 年后,当苹果正式结束搭载英特尔 CPU 的 MacBook 产品线时,ARM 将在电脑产业写下怎么样的故事吧!

  • HPCG – JUNE 2020
  • TOP500-JUNE 2020

(首图来源:Unsplash)

延伸阅读:

  • 库克公开自制 Mac 处理器大计,年底前出货首部搭载苹果芯片的 Mac 电脑
  • 超级电脑的速度如何计算?从超级电脑竞争白热化看 TOP500 效能指标
  • 狼真的来了,苹果真的改用自研的 ARM 架构处理器然后呢?

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