ARM準備在超級電腦應用領(lǐng)域大展身手

　　ARM的強項在于其相較于x86架構更具省電效益的潛力，此特性對于實(shí)際上不太容易為想要打造的超大規模系統提供大量電力的超級電腦設計工程師來(lái)說(shuō)頗具助益。

　　ARM開(kāi)發(fā)了一種向量指令集(vector instruction)，旨在將64位元的V8架構推進(jìn)高性能運算應用領(lǐng)域;而日本業(yè)者富士通(Fujitsu)采用ARM架構所開(kāi)發(fā)、設置于日本理研研究所(Riken Institute)的K Computer (原本采用Sparc架構)后續版本(Post-K)，達到了8 petaflops的運算性能，成為2011年時(shí)全球最強的超級電腦系統。

　　K Computer讓ARM處理器首次進(jìn)軍超級電腦領(lǐng)域，一個(gè)由Intel x86架構稱(chēng)霸的稀有市場(chǎng);而ARM期望能進(jìn)一步擴展在這個(gè)市場(chǎng)的版圖，慢慢取代如IBM或Cray等由超級電腦廠(chǎng)商自主開(kāi)發(fā)的處理器。ARM的強項在于其相較于x86架構更具省電效益的潛力，此特性對于實(shí)際上不太容易為想要打造的超大規模系統提供大量電力的超級電腦設計工程師來(lái)說(shuō)頗具助益。

　　目前ARM支援的Neon SIMD指令集僅限于128位元，鎖定客戶(hù)端系統的成像與視訊應用;而其可伸縮向量擴充指令集(scalable vector extensions，SVE)，支援在128位元上128~2,048位元長(cháng)度的增量(increment)，使用者能寫(xiě)入一次向量程式碼，并能無(wú)須重新編譯、在任何尺寸的向量設計上執行該程式碼，而此功能號稱(chēng)是其他架構無(wú)法支援的。

　　SVE是一組新的指令集，鎖定科學(xué)研究任務(wù)而非以數位訊號處理器(DSP)為基礎的多媒體加速應用;富士通表示，該公司打算在2020年推出的K Computer后續版本采用SVE，讓系統性能比前一代提升五十倍、省電效益提升十五倍。

　　據了解，SVE是一種負載/儲存(load/store)架構，采用最多32個(gè)向量暫存器(register)以及16個(gè)述詞(predicate)暫存器，加上控制暫存器以及一個(gè)first-fault暫存器;所謂的述詞暫存器是用來(lái)管理關(guān)于控制回路的不同決策，ARM為其未來(lái)對SVE的擴展預留了編程空間。

　　SVE規格是由數個(gè)合作夥伴共同開(kāi)發(fā)，預定明年初公布，ARM才該開(kāi)始研究將如何為該擴充指令集制作開(kāi)放源碼Linux修補程式。

　　ARM展現了SVE上不同向量長(cháng)度的可伸縮特性，圖中的結果是根據以不同向量長(cháng)度編譯的程式碼之模擬

　　所有的ARM 64位元核心授權廠(chǎng)商都能取得SVE技術(shù);ARM院士暨主架構師Nigel Stephens在近日于美國矽谷舉行的Hot Chips大會(huì )上表示，該公司已經(jīng)有多個(gè)合作夥伴正在進(jìn)行開(kāi)發(fā)，但目前不能透露任何公司名稱(chēng)。

　　而對富士通來(lái)說(shuō)，K Computer的合作案，提供與開(kāi)始進(jìn)軍高性能運算領(lǐng)域的ARM建立更進(jìn)一步夥伴關(guān)系的機會(huì );負責開(kāi)發(fā)K Computer后續版本處理器、目標是讓該系統在2020年達到exaflop性能等級的富士通主架構師Toshio Yoshida 表示，Sparc目前仍是該公司商業(yè)用伺服器偏好的架構，不過(guò)他們也看到一系列采用ARM晶片之技術(shù)與科學(xué)用新系統的商機。

　　Yoshida透露，富士通的K Computer后續版本將采用512位元SIMD向量單元，在I/O部分將采用該公司的某個(gè)版本Tofu互連以及其他加速器核心;不過(guò)他對于該處理器晶片目前鎖定采用哪種“先進(jìn)”制程節點(diǎn)三緘其口。他表示，富士通選擇512位元向量長(cháng)度，是因為那正好是其前一代Sparc架構系統256位元SIMD的一倍：“我們想在這個(gè)領(lǐng)域把步伐放慢一點(diǎn)。”

　　SVE占據28位元的編碼區域，而且只有ARM的64位元核心能支援