回顧處理器的發展史,智能手機芯片將替代更昂貴、能耗更高的X86處理器,用在超級電腦中。巴塞羅那超級計算中心研究者表示:“歷史總是在重復。移動處理器是否已經為超性能計算機準備就緒?”
芯片發展趨勢:便宜、節能
研究人員指出,歷史上,較便宜的芯片增長更快、價格更高的處理器從高性能系統中掃蕩出局。1993年時,超級電腦500強基本被向量處理器替代。后來,它被更便 宜的RISC處理器替代(比如IBM Power處理器),10多年前,RISC處理器在超級電腦中的使用達到高峰。最終,RISC處理器又被更便宜的商用處理器(英特爾Xeon、AMD Opteron)替代,目前超級電腦500強有400多臺用的就是這類處理器。過渡有一個共同點:微處理器扼殺向量處理器,主要是因為“明顯便宜、明顯更省電”。
低能耗芯片采用ARM設計,它已經用在大多智能手機和平板中。英特爾雖然推出Atom處理器競爭,但成功有限,Atom本來是面向上網本設計的,它采用X86架構。
一些企業開始采用移動芯片制造服務器,削減數據中心能耗。智能手機芯片看起來很適合完成一些工作,比如海量小負荷處理,如提供搜索結果、處理社交網上的 “Like(贊)”功能。如果軟件需要更強的計算能力,比如大型數據庫應用、ERP系統,最好還是用Xeon、Opteron芯片。
巴塞羅那計算中心之所以成立,有一個目標就是開發原型系統,改進每瓦特性能。該組織由西班牙、歐盟出資組建,它已經采用Nvidia四核Tegra 3芯片建造服務器。Tegra 3采用的是ARM Cortex-A9處理器設計。它還使用三星雙核Exynos 5(基于Cortex-A15)設計服務器。
報告比較了三款處理器的表現:三星1.7Ghz雙核Exynos 5250,Nvidia 1.3Ghz四核Tegra 3處理器,英特爾2.4Ghz四核Core i7-2760QM處理器(這是一款臺式機處理器)。
結果發現,Tegra 3最高頻率比Tegra 2快1.4倍;Exynos 5比Tegra 3快1.7倍;英特爾四核Core i7-2760QM處理器的最高頻率比ARM Cortex-A15快3倍;但ARM平臺比英特爾平臺更節能。
研究者認為,在單核情況下,ARM處理器的節能性比英特爾處理器好,因此在高性能計算機環境下,采用ARM處理器效率更高。在多核情況下,如果時鐘頻率一樣,ARM處理器比英特爾X86處理器效率更高,但在最高性能水平上英特爾芯片效率要高些。
Nvidia Tegra 3處理器和三星Exynos 5250都是ARM架構處理器,二者對比,在單核性能對比下,Exynos 5250比Tegra 3快1.7倍。
ARM轉戰服務器
最近惠普推出了Moonshot服務器,它采用英特爾低能耗Atom芯片。未來,Moonshot服務器也會采用ARM處理器。戴爾也已經開發原型ARM服務器。
巴塞羅那計算機中心指出,ARM設計的一些缺陷導致它在在服務器中的發展受到阻礙。今天,ARM處理器采用的是32位設計,內存尋址受到限制,它還缺少錯誤修正技術,沒有采用標準I/O接口。
ARM已經推出64位設計,Calxeda、AMD、AppliedMicro預計都會推出64位ARM芯片,它們統一了I/O接口和網絡功能。
研究者認為,一旦ARM服務器市場風生水起,技術問題將會迎刃而解,從而刺激競爭,導致價格進一步下降。報告稱:“移動處理器品質卓越,高性能計算機對它很有興趣。我們應該準備好接受這種改變,在改變發生之前準備好。”