英伟达发布的首颗服务器CPU，强在哪里？

从去年下半年起,CPU领域就开始不断爆出新的新闻:从苹果的M1芯片,到AMD全新的锐龙Zen3架构,再到上周英特尔刚刚宣布正式进入10nm制程工艺,一时之间,整个“晋西北都乱成了一锅粥”。

在这个节骨眼上,英伟达也横插一杠,在4月13日凌晨宣布了一个大消息:首颗数据中心CPU,也就是传闻已久的NVIDIA Grace就要来了!

严格来说,英伟达的这颗CPU与苹果、AMD的两个大新闻并不是一回事,后两者是桌面级CPU,而NVIDIA Grace则是一颗数据中心CPU。

但不论如何,这颗CPU在英伟达的历史,乃至整个芯片行业的历史上,都具有非常重要的意义。

英伟达的这颗CPU,将用在哪些方面?

还是熟悉的老黄家厨房,还是熟悉的皮衣,上一次见到这一场景时,英伟达发布了让电脑发烧友异常兴奋的RTX 30系列显卡,而这次,英伟达首席执行官黄仁勋则拿出了NVIDIA Grace,一颗基于ARM架构的服务器CPU。

NVIDIA Grace是一颗基于Arm架构的服务器CPU,它采用的内存子系统LPDDR5x相比上一代系统,内存扩大了两倍,能效则增加了10倍。此外,第四代NVLink技术则让CPU和GPU之间的数据存取能力达到了惊人的900GB/s,比现在最先进的服务器提高了数十倍。

在这些先进技术的加持之下,NVIDIA Grace与NVIDIA GPU结合后的最终性能将比目前最先进的服务器提高10倍。

那么,一颗性能如此强悍的会被用在哪里呢?顾名思义,服务器CPU的作用是服务器的大脑。它并不适合像我们常说的i7、i9这一类桌面级CPU一样,跑大型游戏或者运行大型软件,而是专为大规模人工智能和高性能计算应用而设计的。

▲ 瑞士国家超级计算中心已宣布与英伟达合作打造超级计算机

来自英伟达官方的消息称,瑞士国家超级计算中心(CSCS)已经和慧与(HPE)、英伟达宣布合作打造世界上性能最强的AI超级计算机,而这一超级计算机将在气候、材料科学、天体物理学等领域进行突破性研究。

因此我们也可以简单地理解:它将成为超级计算机的大脑。

CPU在超级计算机中起到什么作用?

与我们日常使用的个人电脑不同,由于超级计算机需要进行大量数据的重复运算,而GPU的优势正是在数据矩阵中同时运行多种数据计算,因此GPU在超级计算机中的任务相当关键,许多智能计算都需要依靠它进行。

▲ CPU的运算模式

这里小黑要插一句,也正是因为GPU的这一优势,“挖矿”爱好者们就会利用显卡来进行挖矿作业。

当然,由于科研计算的模型往往非常巨大,无法全部放在GPU的内存中,因此一些高性能超级计算机就会将CPU和GPU结合在一起,这种系统被称为“异构计算”。

▲ 超级计算机计算能力的发展趋势

截止到2019年初,现有的高端超级计算机可以执行143．5千万亿次FLOPS(每秒峰值运算次数),相比现在的高端游戏电脑要快上百万倍,而对这些超级计算机来说,系统内存和处理节点之间的互连,即数据的吞吐速率,就成了影响性能的关键要素。

而这也正是英伟达要推出自己的服务器CPU的原因:目前的许多超级计算机都搭载了英伟达的GPU,但CPU则用的是其他品牌的。以目前最先进的NVIDIA DGX系统为例,这一系统的A100型号搭载的是AMD的CPU。

▲ NVIDIA DGX搭载的是AMD的CPU

不论是在性能优化还是在后续升级上,英伟达都有充分的理由推出自己的服务器CPU。

不只是CPU,英伟达还在其他领域造了“芯”

在发布会中,英伟达还发布了不少其他领域的芯片,例如Bluefield-3 DPU。

在老黄看来,负责在数据中心传输、处理数据的数据处理单元(DPU),将会与GPU、CPU一起成为“未来计算的三大支柱”。

除了我们消费者用不到的这些“芯”之外,英伟达还在发布会上公布了一颗车载芯片:NVIDIA DRIVE Atlan。

它将是新一代的AI自动驾驶汽车的处理器,超出了绝大多数现有无人驾驶出租车的计算能力。而这也是DRIVE系列芯片第一次集成DPU,预计将会在2025年登录民用车辆。

▲ NVIDIA DRIVE Atlan的性能远超前一代芯片

与之配套的,还有新的自动驾驶平台NVIDIA Hyperion 8 AV。这一平台同时具有数据采集、开发、测试的能力,而此前在自动驾驶领域与英伟达合作的沃尔沃也将更加深入。

此外,新的便携式AI数据中心NVIDIA DGX Station和适用于密集型AI研发的NVIDIA DGX SuperPod,以及AI-on-5G计算平台Aerial A100以及其他一些软件和平台也在发布会上登场亮相

当然,这些都是英特尔在短期内的一些“小目标”,例如NVIDIA Grace将在2023年正式发布,NVIDIA Hyperion 8 AV也要到今年晚些时候才能发布,但正是这些与我们“看似无关”的软硬件,为我们通往未来世界勾勒出一幅蓝图。

图源:英伟达发布会、AMD官网、英特尔官网、百度