Categories
程式開發

華為艾偉:量變引起質變的歷史將在計算產業重現


進入智能時代,摩爾定律放緩,傳統計算模式已無法滿足所有應用場景的需求,世界需要異構、雲邊端協同且無處不在的多樣性計算。未來十年是計算架構創新的黃金十年。

“如何在這樣一個巨大的變化時代獲得先機?”在華為開發者大會2020(Cloud)上,華為芯片和硬件戰略Fellow艾偉發表了題為《擁抱變化,共創計算新時代》的演講,通過對計算產業的回顧和展望,試圖解答這一問題。

艾偉表示,計算迎來新時代,算力格局正在急速變化。從主流處理器總算力來看,x86曾經以PC規模優勢顛覆UNIX主機,如今,這個格局也在發生變化,市場正由Arm主導。
華為艾偉:量變引起質變的歷史將在計算產業重現 1

歷史是怎樣發生,又將如何重現?

艾偉介紹道,計算產業的歷史並不悠久。軟硬件工程師,尤其軟件工程師的歷史也只是從半個世紀前開始。但在這半個世紀的過程中,我們已經看到了一次巨大的產業變革——x86超越了UNIX的大型機和小型機。

從80年代PC機興起之時到1993年,可以看到由PC主導x86的總算力輸出逐漸追上了UNIX,雖然那個時候x86也只是“下里巴人”,但隨著英特爾在1998年推出至強系列處理器,性能達到服務器水平之後,量變終於引起質變。

值得關注的是,歷史可能會重現。

2007年,當X86還在快速發展的時候,智能手機上市。很快到2013年,拐點出現,由智能手機主導的Arm算力輸出超過了x86。

華為艾偉:量變引起質變的歷史將在計算產業重現 2

如今,Arm提供了82%的算力,x86僅為16%。並且可以看到,Arm算力增長的速度是x86算力增長速度的5倍。

華為艾偉:量變引起質變的歷史將在計算產業重現 3

這背後同樣和上游產業從端到端發生的變化有關。首先,半導體先進工藝的發展已經不再由PC機牽引,而是轉向了基於Arm的智能手機,智能手機成為整個半導體產業先進工藝的主要驅動力。

在這個基礎上,基於Arm的產品形態的種類就會更加豐富多彩,基於Arm的產品的創新也越來越多。

艾偉指出,2019年,隨著鯤鵬920的處理能力達到高端處理服務器的水平,從量變到質變的故事會再次發生。

他表示,對於每一位工程師來說,面對計算平台的變化,關鍵是怎麼把自己的技能轉移到一個新的計算架構。

“它不是一個簡單的遷移,我們先看看過去在做軟件的時候,我們碰到了什麼樣的計算平台的變化。”

多核並行讓性能再次提速

早期軟件不用做修改,計算平台的性能也會越來越好,因為處理器的主頻變高了。但如今主頻的增長在延續摩爾定律上碰到了瓶頸。

在處理器的性能達到一定水平的時候,會碰到巨大的功耗約束,主頻的提高跟功耗的浪費呈三次方的正比關係,所以通過提高主頻來提高性能的路走不下去。

華為艾偉:量變引起質變的歷史將在計算產業重現 4

那麼如何突破瓶頸,繼續提高CPU算力?

華為的選擇是多核並行。從服務器看,早在第一代的鯤鵬916上,華為就使用了32核的2.4GHz主頻的Arm Cortex A72,到去年鯤鵬920,核數提高到64,並且採用了華為自研核心。

華為艾偉:量變引起質變的歷史將在計算產業重現 5

艾偉強調,這不只是華為在做的改變,市面上多個Arm處理器都在增加更多的核數,英特爾和AMD也在走多核提升算力的路徑。這也給軟件工程師帶來了新的挑戰,是廣大開發者需要去適應的變化。

除了多核高性能處理能力的提升,艾偉指出,還需要更加高速低時延的總線,能夠讓大家更加快捷地訪問數據、外設和網絡,以及最底層的物理層的連接技術。

“在突破這些技術的同時,我們給大家帶來了全球最多的內存訪問通道,鯤鵬920支持8通道內存訪問,性能提升64%,可以用更多的數據來及時’餵養’CPU的計算。”據官方說法,華為鯤鵬920是第一個採用8通道DDR4的處理器,也是第一個採用PCIe 4.0的處理器。

華為艾偉:量變引起質變的歷史將在計算產業重現 6

硬件以外,還需要傳遞算力價值的橋樑——軟件。

艾偉指出,PC高速發展時代,每年可以有上億新增用戶,其軟件應用數目達到十萬級別。而在智能手機時代和雲時代,用戶數增長達10億級別,軟件數量級則是百萬級別,而這些上層軟件的繁榮也是因為底層單位成本所能購買的算力提升了10億倍。

據他介紹,Arm服務器軟件生態經歷了孵化、加速和繁榮三個發展階段,從操作系統到中間件、到軟件開發工具,各個方面都已逐步充實。目前支持Arm的企業軟件數量從2015年到現在已經增加了40倍,達到2200多個,

華為艾偉:量變引起質變的歷史將在計算產業重現 7

艾偉表示,在雲+AI+5G時代,端邊雲協同成為現實,也有了更多的機會。尤其5G的到來,使得端到端的請求響應時間降到了10毫秒以內。這個時延已經能夠匹配AR/VR和眼腦的神經反應速度,帶來新的應用場景和體驗,數字世界與物理世界之間也實現了更緊密的連接。

華為艾偉:量變引起質變的歷史將在計算產業重現 8

“基於一個全Arm的開發平台,大家可能不再需要買一個x86的PC,我們只要基於Arm的手機、Arm的PC,甚至Arm的智能電視,就可以實現隨時隨地的編程和開發。我們的應用可以部署在終端,可以部署在邊緣計算,可以部署在數據中心的雲計算。所有這些部署場景都是未來的創造機會。我們相信在一個全Arm的開發環境、全Arm的應用運行部署環境上,我們的軟件工程師會有更高的效率,以及更廣闊的職業發展前景。” 艾偉總結道。