英特爾推進(jìn)全新架構，面向數據中心、HPC-AI和客戶(hù)端計算

　　英特爾推出兩大x86 CPU內核、兩大數據中心SoC、兩款獨立GPU，以及變革性的客戶(hù)端多核性能混合架構

　　本文作者：Raja M.Koduri

英特爾公司高級副總裁兼加速計算系統和圖形事業(yè)部總經(jīng)理

　　架構是硬件和軟件的“煉金術(shù)”。它融合特定計算引擎所需的先進(jìn)晶體管，通過(guò)領(lǐng)先的封裝技術(shù)將它們連接，集成高帶寬和低功耗緩存，在封裝中為混合計算集群配備高容量、高帶寬內存和低時(shí)延、可擴展互連，并確保所有軟件無(wú)縫地加速。披露面向新產(chǎn)品的架構創(chuàng )新，是英特爾架構師在每年架構日上的期許，今年舉辦的第三屆英特爾架構日令人十分興奮。

　　今天，我們公布了英特爾?架構在近年來(lái)重大的改變和創(chuàng )新。這包括：第一次深入介紹了英特爾首個(gè)性能混合架構Alder Lake，其搭載兩款新一代x86內核以及智能英特爾?硬件線(xiàn)程調度器；英特爾全新引領(lǐng)行業(yè)標準的數據中心架構Sapphire Rapids，其搭載全新的性能核以及多種加速器引擎；英特爾全新的獨立游戲圖形處理器（GPU）架構；英特爾全新的基礎設施處理器（IPU）以及超凡的數據中心GPU架構Ponte Vecchio，其具備英特爾迄今為止最高的計算密度。

　　架構突破為英特爾的下一波領(lǐng)先產(chǎn)品奠定基礎，率先推出的是Alder Lake。隨著(zhù)從臺式機到數據中心的工作負載愈發(fā)龐大、愈發(fā)復雜、愈發(fā)多樣，我們在架構日上展示的突破展現了架構將如何滿(mǎn)足對更高計算性能的需求。

　　架構師們奮力而行，結合英特爾獨特、豐富的標量、矢量、矩陣和空間計算引擎，打造混合計算架構，為客戶(hù)的高需求工作負載提供非線(xiàn)性處理能力。

　　我為大家概述如下：

　　能效核：一個(gè)高度可擴展的x86微架構，它能滿(mǎn)足客戶(hù)從低功耗移動(dòng)應用到多核微服務(wù)的全方位計算需求。對比英特爾迄今為止最多產(chǎn)的CPU微架構——Skylake，能效核可在相同功耗下提升40%的單線(xiàn)程性能，或者在提供同樣性能時(shí)，功耗僅為Skylake的40%不到。1就吞吐量性能而言，與運行四個(gè)線(xiàn)程的兩個(gè)Skylake內核相比，四個(gè)能效核在性能提升80%的同時(shí)功耗更低，或者在提供相同吞吐量性能時(shí)，功耗降低80%。1

　　性能核：它不僅是英特爾迄今為止性能最高的CPU內核，而且在CPU架構性能方面實(shí)現階梯式提升，推動(dòng)未來(lái)十年的計算發(fā)展。它是一個(gè)更寬、更深、更智能的架構，展現出更高的并行性，提高執行并行性，降低時(shí)延，提升通用性能。它還幫助支持大數據集和大型代碼體積的應用程序。與第11代酷睿架構（Cypress Cove內核）相比，相同頻率下，性能核在一系列工作負載上平均提升了約19%。1

　　針對數據中心處理器和機器學(xué)習的發(fā)展趨勢，性能核提供了專(zhuān)用硬件，包括新的英特爾高級矩陣擴展（AMX）來(lái)執行矩陣乘法運算，以獲得數量級的性能——AI加速提升約8倍。這是為軟件易用性而設計，利用了x86編程模型。

　　英特爾硬件線(xiàn)程調度器：這是英特爾開(kāi)發(fā)的獨特調度方法，旨在確保將能效核和性能核無(wú)縫銜接在一起，從開(kāi)始就動(dòng)態(tài)、智能地分配工作負載，從而優(yōu)化系統以在真實(shí)場(chǎng)景中實(shí)現更高的性能和效率。智能直接置于內核，英特爾硬件線(xiàn)程調度器與操作系統無(wú)縫配合，在合適的時(shí)間把合適的線(xiàn)程分配給合適的內核。

　　Alder Lake：它重構了多核架構，是英特爾首個(gè)搭載全新英特爾硬件線(xiàn)程調度器的性能混合架構。它是英特爾最智能的客戶(hù)端SoC架構，結合了能效核和性能核，適用于從移動(dòng)端到臺式機的產(chǎn)品，并通過(guò)多種業(yè)界領(lǐng)先的I/O和內存而引領(lǐng)行業(yè)變革?；贏(yíng)lder Lake的產(chǎn)品將在今年開(kāi)始出貨。

　　Xe HPG和Alchemist SoC：一款全新的獨立顯卡微架構，專(zhuān)為游戲和創(chuàng )作工作負載提供發(fā)燒友級別的性能。Xe HPG微架構采用新的Xe內核，聚焦計算、可編程、可擴展，并全面支持DirectX 12 Ultimate。Xe內核中的全新矩陣引擎（Xe Matrix eXtensions，XMX）能夠加速AI工作負載，比如XeSS，是一項全新升頻技術(shù)（upscaling technology），可以實(shí)現高性能、高保真游戲體驗?；赬e HPG的Alchemist SoC（之前代號為DG2）將于2022年第一季度上市，并采用新的品牌名英特爾?銳炫?。

　　Sapphire Rapids：它結合了英特爾的性能核與全新加速器引擎，樹(shù)立了下一代數據中心處理器的標準。Sapphire Rapids的核心是一個(gè)模塊化的分區SoC架構，得益于英特爾的EMIB多晶片互連封裝技術(shù)和先進(jìn)網(wǎng)格架構，它具有顯著(zhù)的可擴展性，同時(shí)仍保持單晶片CPU接口的優(yōu)勢。

　　基礎設施處理器（IPU）：Mount Evans是英特爾首款專(zhuān)用ASIC IPU，以及全新的基于FPGA的IPU參考平臺——Oak Springs Canyon。通過(guò)基于英特爾IPU的架構，云服務(wù)提供商（CSPs）可以通過(guò)把基礎設施任務(wù)從CPU轉移到IPU，從而讓數據中心收益更大化。把基礎設施任務(wù)轉移到IPU，能夠讓云服務(wù)提供商（CSPs）可以把所有的服務(wù)器CPU租給客戶(hù)。

　　Xe HPC,Ponte Vecchio：Ponte Vecchio是英特爾迄今為止最復雜的SoC，也是我們踐行IDM 2.0戰略的絕佳示例，它采用多種先進(jìn)的半導體制程工藝、英特爾變革性的EMIB技術(shù)以及Foveros 3D封裝技術(shù)。這是我們實(shí)現堪比登月難度創(chuàng )新后的一款產(chǎn)品，它包含1000億個(gè)晶體管，提供業(yè)界領(lǐng)先的浮點(diǎn)運算和計算密度，以加速人工智能、高性能計算和高級分析工作負載。在架構日上，英特爾展示了早期的Ponte Vecchio芯片就已經(jīng)顯示出領(lǐng)先的性能，在一個(gè)流行的AI基準測試上創(chuàng )造了推理和訓練吞吐量的行業(yè)紀錄。1我們的A0芯片已經(jīng)實(shí)現了超過(guò)每秒45萬(wàn)億次浮點(diǎn)運算的FP32吞吐量，超過(guò)5 TBps的持續內存結構帶寬以及超過(guò)2 TBps的連接帶寬。如Xe架構一樣，Ponte Vecchio將由oneAPI支持，后者是英特爾一個(gè)開(kāi)放、基于標準、跨架構、跨供應商的統一軟件堆棧。

　　回望過(guò)去一年，科技處于所有人如何溝通、工作、娛樂(lè )和應對新冠肺炎疫情的核心。事實(shí)證明，強大的計算能力至關(guān)重要。展望未來(lái)，我們面臨龐大的算力需求，預計到2025年將是1000x（千倍級）的提升，而四年內增加1,000倍相當于摩爾定律的5次方。

　　英特爾CEO帕特·基辛格也是一位架構師，他說(shuō)：“我們面臨艱巨的計算挑戰，一定要通過(guò)變革性的架構和平臺來(lái)解決……正是英特爾才華橫溢的架構師和工程師們，讓這些技術(shù)‘魔法’得以成真?！?/p>

　　世界正依賴(lài)架構師和工程師來(lái)解決艱巨無(wú)比的計算問(wèn)題，以造福人類(lèi)。這就是為什么我們的戰略和執行不斷加速以滿(mǎn)足所需。我們疾步前行。

　　更新信息請訪(fǎng)問(wèn)：英特爾架構日2021

　　1工作負載和配置見(jiàn)www.intel.com/ArchDay21claims.

　　本新聞稿中涉及與未來(lái)計劃和預期的相關(guān)聲明屬于前瞻性聲明。這些聲明是基于當前的預期，涉及許多可能導致實(shí)際結果存在重大差異的風(fēng)險和不確定性。關(guān)于可能導致實(shí)際結果出現實(shí)質(zhì)性差異的因素的更多信息，請參見(jiàn)英特爾最新財報和美國證券交易委員會(huì )網(wǎng)站www.intc.com。

　　英特爾所使用的代號表示正在開(kāi)發(fā)和沒(méi)有公開(kāi)上市的產(chǎn)品、技術(shù)或服務(wù)。這些代號不是“商用”名稱(chēng)，并不用作商標。