智能机芯片雄起：取代X86处理器占领超级计算机市场

　　西班牙一研究小组近日发表论文称，未来智能手机芯片可能取代较昂贵且高耗能的X86处理器，用于多数国际主流超级计算机中。

　　规律：性价比高者获胜

　　研究人员列举了低价芯片激发出高性能系统中更快速但价位更高处理器的历史。1993年，全球最快超级计算机的前500强榜单主要由矢量处理器所占据。但之后他们被较为低价的RISC处理器赶超，比如IBM的POWER芯片，早在过去十年其在超级计算机中的使用已达到顶峰。

　　后来，RISC芯片接着又被更低价的通用处理器如英特尔Xeon及高级微设备“皓龙处理器”所取代。如今全球前500强超级计算机中，超过400款计算机都在使用这两种处理器。

　　“在这一历史中，可以看到一个普遍趋势。”研究人员表示，“微处理器之所以淘汰矢量处理器，是因为更为便宜且绿色节能。而移动处理器在运行速度方面并没有快多少，却绝对够廉价。”

　　

　　移动处理器或击败业界标准处理器

　　现状：降耗需求不断攀升

　　如今基于ARM设计的低功耗芯片已用于大部分智能手机和平板电脑中。而英特尔凭借其Atom处理器还只取得了有限的成功，实际上该系列处理器原本是设计用于上网本，且仍旧基于X86架构。

　　然而，在更多企业期望降低数据中心能耗的需求下，业界将移动处理器用于服务器的频率越来越高。智能手机芯片适合一些包含大量小额交易的工作负载，比如频繁搜索与处理社交偏好。

　　强大如Xeon及Opteron的芯片，被视为最适用于高性能表现的软件，如大型数据库应用程序，以及ERP（企业资源规划）系统。

　　据了解，巴塞罗那超级计算中心（BSC）的其中一大目标，就是构建一个可以帮助改善效能与耗电比的原型系统。该组织由西班牙政府和欧盟联合出资成立，目前已搭建了基于英伟达四核Tegra3芯片的服务器，而Tegra3使用了ARM Cortex-A9的处理器设计。此外，BSC还搭建了基于三星双核Exynos 5的服务器，Exynos 5使用了更快的Cortex-A15处理器。

　　竞赛：ARM与英特尔

　　BSC之所以对智能手机芯片有如此预测，是基于历史上多项基准测试结果。该组织比较了三星的1.7GHz双核Exynos 5250、英伟达的1.3GHz四核Tegra 3，以及英特尔的2.4GHz四核Core i7-2760QM（该产品更像一款桌面芯片，而非一款服务器芯片）

　　

　　单核性能基准比拼：ARM VS英特尔

　　研究员发现，ARM处理器在单核性能上比英特尔处理器更高效节能，而且ARM芯片可以在HPC（高性能计算）环境中有效地规模化。基于多核的ARM芯片与英特尔X86芯片在同一时钟频率下，表现出相同的高效性。但是英特尔在高性能表现水平上更高效。

　　两种ARM芯片的战争中，英伟达Tegra3芯片曾被拿来与三星Exynos 5250比较。但Exynos 5250在单核表现性能上，比Tegra3快1.7倍。

　　趋势：激烈竞争拉低价格

　　此前，惠普曾发布过基于英特尔低功耗Atom服务器芯片的Moonshot服务器。而由Calxeda和TI提供的ARM处理器预计也将被用于未来的Moonshot系统。同时戴尔也已建立ARM服务器模型，目前正在考虑使用超级计算机中的低功耗芯片。

　　但BSC研究员也指出，ARM设计中的缺陷，可能会阻碍其在服务器中的使用。如今的ARM芯片是32位设计，这意味着大部分可用内存是有限的。同时，他们缺乏纠错技术，没有网络负载芯片，不能使用标准I/O接口。

　　不过似乎ARM已有此意识，去年10月底，ARM发布了一款64位处理器，而Calxeda、AMD和AppliedMicro等芯片厂商，预计也将出货拥有I/O阵列和网路功能的64位ARM芯片组。

　　“随着ARM服务器的市场发展，诸多技术挑战将会被解决。”BSC研究员表示，“更加激烈的竞争将拉低市场价格。”

　　延伸阅读

　　英特尔：Silvermont耗电量和性能胜过ARM

　　英特尔执行副总裁兼架构事业部总经理浦大卫（Dadi Perlmutter）本周在***举行的Computex贸易展会上接受采访时表示，英特尔与ARM在芯片耗电量和性能方面的竞争将结束，因为英特尔即将推出的基于Silvermont架构的移动芯片在耗电量和性能方面都超过ARM速度最快的Cortex-A15芯片。

　　

　　浦大卫说，ARM的Cortex-A15芯片与Silvermont架构相差很远。他们的芯片耗电量高，在性能方面远远落后于我们。

　　ARM 在Computex展会上称，他们的处理器芯片优于英特尔芯片。ARM处理器在性能和耗电量方面一般都领先于英特尔芯片。ARM是在发布新的 Cortex-A12处理器的时候发表如上评论的。这种处理器芯片的应用对象是售价在200至350美元的智能手机和平板电脑。

　　浦大卫的讲话是对ARM的评论作出的回应。浦大卫说，根据到目前为止我所看到的Cortex-A12处理器的信息，Cortex-A12处理器在性能和耗电量方面都与Silvermont架构相差很远。

　　浦大卫表示，Silvermont芯片将通过改进的电路和电源管理提高每瓦性能。Silvermont芯片将采用22纳米工艺制造，采用效率更高的3D晶体管结构以便在减小芯片尺寸的同时在芯片中封装更多的电路。

　　英特尔有领先于竞争对手的制造优势。英特尔将在明年推出的代号为“Airmont”的移动芯片将进一步提供每瓦性能。

　　浦大卫同时表示，他关注的目光不会离开ARM。他说：“我从来不忽略竞争。如果他们现在做的很好。他们下一次也会做的很好。但是，我们不是静止不动的。”

　　ARM首席战略师：英特尔嫉妒big.LITTLE

　　Cortex-A12处理器支持big.LITTLE技术，能够将高性能与低功耗的优势带入到中端手机市场，今后平板电脑也可以采用这款产品。Mali-T622符合最新的OpenGL ES 3.0标准，并可以提供尺寸最小的Full Profile GPU计算，而Mail-V500则可以很好的降低系统带宽与功耗。在电脑展期间，ARM首席移动设备战略师James Bruce先生接受了小范围媒体专访，分享了他对当前市场的一些看法：

　　

　　专访ARM首席战略师James Bruce

　　合作伙伴可以自由选择 ARM不介意高通自主研发

　　针对目前高通力推自己的krait产品，ARM表示合作伙伴有自由选择产品的权利。James Bruce强调高通是ARM非常重要的伙伴，在多条产品线都有合作。

　　ARM强调自己和英特尔有三点不同

　　目前X86架构的产品开始在移动平台上奋起直追，关于竞争的问题James Bruce给出了他们公司和Intel的三点不同。首先ARM强调自己拥有强大的生态系统，尤其在软件方面；其次，ARM的产品方案非常完善，可以针对不用价位段的市场；最后，ARM强调自己拥有广泛的合作伙伴，研发实力都很强。James Bruce先生谈到虽然英特尔已经进入到这个市场，但从ARM来看目前市场份额没有任何变化。

　　ARM有足够的资金进行持续研发投入

　　众所周知，ARM自己不制造处理器，利润空间也有限。但James Bruce谈到ARM的出货量非常大，去年有90亿的产品供货到市场，这其中包含嵌入式的部分。James Bruce还谈到ARM成功的前提就是合作伙伴要成功。

　　领先Intel Bay trail一个时代？

　　对于未来和X86的竞争，James Bruce 表示Intel的产品在功耗方面确实在进步，但和ARM相比还要落后一个时代。ARM认为Cortex-A15的效能已经可以达到Intel core i3的水准。此外，James Bruce还开玩笑的说道Intel其实是嫉妒ARM的big.LITTLE技术，传统CPU功耗再优化也要比一个“小”处理器高的多。