英特爾X86架構霸權終將崩塌，ARM架構才是未來(lái)PC電腦市場(chǎng)的王者？
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人們日常接觸到的各類(lèi)處理器芯片，通常是基于X86架構或者ARM架構。一般認為，X86架構用的是復雜指令集（CISC），強調高性能，更適合臺式機、服務(wù)器；ARM架構用的是精簡(jiǎn)指令集（RISC），強調低功耗，更適合智能手機、平板電腦、物聯(lián)網(wǎng)等移動(dòng)端設備。X86做不到ARM的功耗，ARM做不到X86的性能，兩大陣營(yíng)看似井水不犯河水，但在上個(gè)世紀80年代就結下了梁子。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202007/416172.htm而且，近年來(lái)，在移動(dòng)端處理器市場(chǎng)占據主導地位的ARM，從未放棄向個(gè)人電腦、服務(wù)器、數據中心市場(chǎng)的滲透。隨著(zhù)越來(lái)越多的廠(chǎng)商開(kāi)始擁抱ARM架構，英特爾及其X86架構似乎迎來(lái)了危機。特別是在近期，蘋(píng)果公司宣布，未來(lái)兩年，Mac電腦逐步改用基于A(yíng)RM架構的處理器。蘋(píng)果做出此舉，無(wú)疑成為ARM架構打進(jìn)PC市場(chǎng)（X86架構）的一大標志性事件。
于2020年6月底發(fā)布的TOP500全球超級計算機排名中，首次登上運算速度排名第一的日本富岳，在全球也是首次基于A(yíng)RM架構的超級計算機登上此排行榜第一名。富岳的運算速度明顯超越排名第二的美國（橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室）Summit超級計算機；此前，Summit占據著(zhù)TOP500排行榜首位。
ARM不斷發(fā)布最新移動(dòng)處理器、繪圖芯片GPU以及人工智能AI加速器核心，如在5月底發(fā)布了新一代Cortex-A78 CPU核心、Mali-G78 GPU核心、以及AI加速器Ethos-N78神經(jīng)處理單元NPU等。此外，ARM還首度推出全新定制化設計倡議“Cortex-X Custom Program”的Cortex-X1核心，提供與Cortex-A78不同的性能和功耗，借此差異化核心產(chǎn)品線(xiàn)策略，有助滿(mǎn)足更多元定制化移動(dòng)設備開(kāi)發(fā)需求。
雖然ARM在全球個(gè)人電腦、服務(wù)器以及HPC市場(chǎng)的影響力，仍遠不及英特爾的X86架構，但隨著(zhù)蘋(píng)果決定押寶ARM架構，未來(lái)幾年在PC、HPC等領(lǐng)域能否更大程度挑戰X86的霸權地位，值得外界持續觀(guān)察。
1、蘋(píng)果和微軟均出逃X(jué)86陣營(yíng)
蘋(píng)果在今年6月的全球開(kāi)發(fā)者大會(huì )上，首次宣布旗下的Mac電腦產(chǎn)品將以?xún)赡隇槠?，逐步改用自研的ARM架構處理器，蘋(píng)果稱(chēng)之為Apple Silicon計劃。微軟同樣加速擁抱ARM架構。如2020年微軟推出搭載以高通驍龍8cxsoc為基礎而開(kāi)發(fā)的Microsoft SQI處理器，并用于Surface Pro X。微軟與高通結盟，也衍生出較低功耗、低成本8c、7c等高通SoC產(chǎn)品，顯然有助于PC供應商開(kāi)發(fā)基于A(yíng)RM架構的低端PC電腦產(chǎn)品。
未來(lái)兩年，蘋(píng)果會(huì )如何將A系列移動(dòng)處理器的研發(fā)經(jīng)驗，移植到Mac產(chǎn)品線(xiàn)，將成為全球PC、半導體業(yè)界一大重要看點(diǎn)。若能在整體運算性能及功耗上，并且在一定程度上超越X86處理器，不僅會(huì )有效帶動(dòng)Mac產(chǎn)品銷(xiāo)量增長(cháng)、甚至可能進(jìn)一步帶動(dòng)更多PC制造商成為潛在A(yíng)RM架構處理器的客戶(hù)。
對蘋(píng)果和微軟而言，擁抱ARM架構的潛在經(jīng)濟效益巨大，所以值得為此冒險。比如，功耗上的優(yōu)勢，讓ARM架構在執行推理AI任務(wù)時(shí)，運算速度可比X86電腦更快，進(jìn)而有助未來(lái)見(jiàn)到更輕薄、性能更強大、且電池續航力更持久的個(gè)人電腦問(wèn)世。事實(shí)上，蘋(píng)果的新MacBook產(chǎn)品便具有這樣的潛力。未來(lái)Apple Silicon和Windows PC平臺將變成全球高端手機和平板電腦運算架構的延伸領(lǐng)域，可提供更多功能及近用更多APP，開(kāi)拓更大生態(tài)體系。目前，蘋(píng)果和微都在大舉投入，將軟件轉移至以ARM為基礎的PC領(lǐng)域。
Wikibon預估，未來(lái)幾年推出的、各類(lèi)基于A(yíng)RM架構的PC產(chǎn)品，將可見(jiàn)到更輕薄化設計、運算性能更強大、熱設計功耗更低、并支持異構運算架構的特性，進(jìn)而可支持各類(lèi)型工作負載。同時(shí)，未來(lái)幾年全球X86 PC電腦出貨量將大幅下降。
研究顯示，在相同運算性能表現下，ARM架構處理器的成本和功耗要求僅約X86處理器的25％。業(yè)界認為，造成如今ARM在核心運算、功耗和成本效益上超越X86的一大主因，與當前芯片產(chǎn)業(yè)設計、制造分工有關(guān)。如臺積電、三星等聚焦晶圓制造，ARM專(zhuān)注于處理器核心設計，這有助于形成更快的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，比X86快上約1倍。
目前，蘋(píng)果、亞馬遜、谷歌、英偉達、微軟、高通甚至特斯拉等大廠(chǎng)，均各自開(kāi)發(fā)出針對自有軟件的ARM架構處理器。
4、ARM核心首奪超級計算機運算第一寶座
多年來(lái)，X86處理器和Linux主導著(zhù)全球超級計算機運算硬件和操作系統，但到了2020年開(kāi)始出現戲劇性變化，Linux雖仍是TOP500超級計算機操作系統霸主，但X86處理器卻第一次失去TOP500運算性能最佳超級計算機的第一寶座，取而代之的是基于A(yíng)RM架構的日本富岳超級計算機。
富岳搭載約15.2萬(wàn)顆富士通48核心A64FX處理器，合計多達730萬(wàn)個(gè)CPU核心，每顆SoC配有32GB HBM2存儲器。富岳高性能Linpack達到415.5 petaflop，比排名第二名的美國Summit超級計算機高出約2.8倍；在峰值運算性能上，富岳突破1000 petaflop。富岳部署于日本神戶(hù)理化學(xué)研究所運算科學(xué)中心。
A64FX由富士通與ARM共同開(kāi)發(fā)。富士通過(guò)去用的是SPARC架構，轉而開(kāi)發(fā)基于A(yíng)RM架構的A64FX處理器以來(lái)，持續從事超高速芯片的研發(fā)工作，A64FX也是首款采用ARMv8-A SVE的處理器。ARMv8-A SVE，是專(zhuān)門(mén)面向超級計算機運算延伸出的ARM指令集。
AMD與Cray目前也與美國能源部、橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室，合作打造一臺Frontier超級計算機，搭載AMD的EPYC處理器以及Radeon Instinct GPU，預計可在2021年突破1000 petaflop大關(guān)，有望成為富岳超級計算機的新勁敵。
TOP500最新排名第二、三的超級計算機分別是Summit、Sierra，均搭載Power9 CPU和英偉達Tesla VI00 GPU。
雖然最新TOP500排名中，采用X86架構超級計算機達481臺，但排名前五的超級計算機中，卻只有1臺是基于英特爾的X86架構。ARM架構處理器雖在最新TOP500中僅有4部超級計算機采用，但第一名即是ARM架構超級計算機，具有相當重要的意義；而且此次，共有3臺超級計算機搭載富士通的A64FX處理器。
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