芯片背后的故事:打造、測試“無(wú)所不能”的服務(wù)器芯片

有時(shí)候，提高績(jì)效的方法不是賦予更多的權力或能力，而是減少冗雜的工作量，使其專(zhuān)注于最擅長(cháng)的事情。

與其讓才華橫溢的主廚洗菜、切菜，不如給她雇個(gè)幫手，讓她花更多的時(shí)間烹飪美食。這樣，你將獲得品質(zhì)更高、也更具創(chuàng )意的佳肴。

英特爾高級院士兼至強總工程師Nevine Nassif介紹道，同理，對于全新的第四代英特爾^?至強^?可擴展處理器來(lái)說(shuō)，“主廚”相當于微處理器的內核，而“助手”則是芯片上的專(zhuān)用加速器。

Nassif表示：“你不會(huì )希望這些功能強大的多用途內核耗費大量時(shí)間去做簡(jiǎn)單的壓縮加密算法或遷移數據——內置加速器可以更快、更高效地完成這些工作，同時(shí)釋放內核來(lái)完成更重要的任務(wù)?！?/p>

其直觀(guān)結果就是產(chǎn)品性能效率的飛躍。當加速器成為處理工作的一部分時(shí)，英特爾1月發(fā)布的第四代至強可擴展處理器（代號“Sapphire Rapids”）的每瓦性能幾乎是前代產(chǎn)品的3倍¹。

總工程師的首要任務(wù)：將想法轉化為芯片

巨大的收獲源自多年的積累。作為總工程師，Nassif從頭到尾見(jiàn)證了這一切。

首先，由首席架構師根據市場(chǎng)和技術(shù)專(zhuān)家的意見(jiàn)及專(zhuān)業(yè)知識勾勒出芯片的功能，隨后總工程師組隊確定能否、以及如何構建、測試并交付這些功能。

這就類(lèi)似行政總廚或酒店老板要求廚師長(cháng)在菜單上的法式海鮮燉菜上加點(diǎn)新花樣——即便這個(gè)要求已經(jīng)足夠明確了，但廚師長(cháng)仍需要弄清楚實(shí)際的配料和流程，才能持續穩定地出品大量完美的菜肴。

早期的任務(wù)是利用可用的人才、工具和時(shí)間，將架構轉化為實(shí)際設計。其后隨著(zhù)產(chǎn)品的出現，這個(gè)角色逐漸轉變?yōu)橹饕膯?wèn)題解決者、協(xié)調者和傾聽(tīng)者。

Nassif強調：“我是一個(gè)非常樂(lè )觀(guān)的人，所以，我需要確保身邊有足夠多的人可以告訴我壞消息，讓我回到現實(shí)中，這點(diǎn)非常重要?！边@也意味著(zhù)團隊需要接受來(lái)自各個(gè)方面的新想法。

“有些事情我非常了解，但也有很多事情我并不了解。我依靠其他團隊伙伴來(lái)幫助我解決問(wèn)題，同時(shí)幸運的是，我身邊確實(shí)有一群非常優(yōu)秀的人?！?/p>

Nassif在至強芯片開(kāi)發(fā)過(guò)程中求助于眾多“副廚”，他們是來(lái)自芯片特定領(lǐng)域、制造和組裝、測試和驗證，以及全公司眾多其他領(lǐng)域的專(zhuān)家。

掃清障礙，打造即插即用的芯片

不同于以往，Sapphire Rapids項目極具挑戰性。該產(chǎn)品為英特爾首次引入了多項技術(shù)和制造工藝，如全新內存、接口及加速器等。這也是首次通過(guò)將多個(gè)晶片組合在一個(gè)封裝上來(lái)打造至強芯片，之前曾被稱(chēng)為“像縫被子一樣做芯片”。

Nassif指出:“我們始終致力于能夠實(shí)現芯片大規模的即插即用，即一個(gè)芯片由多個(gè)單獨調優(yōu)的芯粒組成。通過(guò)把特定的新或是更新的芯粒與經(jīng)過(guò)驗證、現成可用的芯?；旌显谝黄鹩糜诔Ｒ幑δ?，可以更快推出全新且種類(lèi)豐富的芯片。

Nassi表示：“Sapphire清除了技術(shù)上的障礙?！钡谒拇翉娬狭怂膫€(gè)相同的芯粒，把總體能力提升至新水平，基本上實(shí)現了即插即用的目標。換句話(huà)說(shuō)，它采用了所有可能的選項來(lái)提高性能，即在引入新 “廚房助理”的同時(shí)，也加入了更多“主廚”。

掃清障礙不僅意味著(zhù)要了解制造流程，也需要深諳測試詳情。然而，隨著(zhù)現代數據中心規模的不斷擴大，上述流程也日益復雜化。Nassif認為：“客戶(hù)常會(huì )以意想不到的方式應用我們的產(chǎn)品，這也會(huì )時(shí)常讓我們感到驚訝?！?/p>

在大型云數據中心中的至強處理器幾乎從不休息，始終在不停歇地處理各種應用。

發(fā)現舊bug和新限制

客戶(hù)會(huì )以新的方式推廣過(guò)往的產(chǎn)品，在推廣過(guò)程中偶爾會(huì )發(fā)現bug，如簡(jiǎn)單的打字錯誤、兩個(gè)不相關(guān)組件之間的電氣干擾等，而這些bug可能也存在于新處理器中。Nassif指出:“只要我們了解到反饋，就會(huì )去查看。反思為什么會(huì )有疏漏？如何才能改變？”

Nassif解釋道，團隊將在多代產(chǎn)品中運行新的測試，現有的測試將在產(chǎn)品生命周期的每個(gè)步驟中進(jìn)行檢查并隨之改進(jìn)。她指出:“為盡早發(fā)現漏洞，我們一直在努力學(xué)習?！?/p>

隨著(zhù)項目并行開(kāi)展，Nassif也是Sapphire Rapids后續產(chǎn)品Emerald Rapids的總工程師，因此可以汲取經(jīng)驗教訓。

Nassif表示：“工程是極具創(chuàng )造性的，相當大一部分是藝術(shù)?！?/p>

隨著(zhù)每一個(gè)新挑戰的克服、每一個(gè)錯誤的解決，以及流程、工具和人員的改進(jìn)，藝術(shù)變成了科學(xué)。但他們深知，下一個(gè)挑戰依然近在眼前。

Nassif表示：“為了實(shí)現目標，你必須接受?chē)L試新事務(wù)、并坦然面對失敗。這條路上沒(méi)有魔法，只有堅持按照想法去實(shí)踐才能抵達終點(diǎn)?！?/p>

¹ 參見(jiàn)[E1]intel.com/processorclaims：第四代英特爾?至強?可擴展處理器。結果可能有所不同。