超算硝煙再起，CPU+GPU還能玩出新花樣？

從去年11月公布的最新TOP500超算系統(tǒng)排名上，我們可以看出AMD已經開始蠶食原本屬于英特爾的份額，而且速度不容小覷。而英偉達則因為在GPU上的頭號交椅地位，成了堅持所有堅持CPU+GPU架構超算的首選。

非但如此，英偉達開始在ARM生態(tài)上有所動作，推出了Grace這樣的高性能CPU，并被瑞士超算中心的超級計算機系統(tǒng)阿爾卑斯所用。然而近來的一系列動向表明，超算市場并不會就此維持定局。

英特爾：GPU和異構開始猛追

英特爾耕耘了這么多年HPC和超算市場，自然不會白白認輸，尤其是自己的圖形部門正在崛起的情況下。于是，就在上周的投資者大會上，英特爾公布了全新的HPC-AI超算策略，以CPU+GPU融合在同一個Xeon插槽的設計，由此推出全新的XPU，代號名為FalconShores。

FalconShores將融合通用x86處理器核心和高度并行計算的Xe-HPC GPU核心，并結合英特爾自研的高帶寬共享內存。根據(jù)英特爾的說法，這種CPU+GPU+通用內存的架構可以將單個插槽的計算密度提升5倍，與現(xiàn)有的設計相比，可將性能功耗比提升5倍以上。

FalconShoresXPU / 英特爾

這對于英特爾目前的戰(zhàn)略來說，基本上可以說是必選的一條技術路線?？紤]到英特爾在先進封裝技術上并未止步，工藝節(jié)點也開始跟上主流代工廠的節(jié)奏，異構計算的設計已經在英特爾近期推出的諸多產品中得到了驗證，通用內存也已經在業(yè)界成了改善延遲提高帶寬的常用手段之一。況且英特爾已經在其Sapphire Rapids Xeon服務器處理器上用到了HBM2e這類高帶寬內存，F(xiàn)alconShores中自研的高帶寬內存會有何等性能確實令人好奇。

FalconShores的另一大優(yōu)勢在與靈活的核心配比，根據(jù)工作負載來調整x86核心與Xe核心。英特爾在會上不斷給出十萬億億級的概念，這樣的性能在FalconShores的性能下似乎是可行的，不過這一XPU正式進入超算市場的時間不會太快，而是要等到2024年，借助那時的埃米級工藝和Foveros封裝技術才能實現(xiàn)。

英偉達：不放棄ARM，也不放棄互聯(lián)

前陣子英偉達收購ARM失敗的消息傳來，不少人認為英偉達會就此放棄這塊蛋糕，然而英偉達CEO黃仁勛卻表示他們并不會就此放棄ARM生態(tài)，未來將繼續(xù)推出Grace這樣基于ARM架構的CPU。之所以能有如此的底氣，在于英偉達那20年的ARM架構授權。

目前擁有ARM架構授權的企業(yè)屈指可數(shù)，更不用說64位的授權，并將其用于HPC市場了。英偉達如今這種ARM CPU+GPU的路線，看似是在搶英特爾和AMD的生意，但面向的市場其實又有所不同。

GraceCPU /英偉達

Grace雖然性能不差，但與這些x86 CPU在通用計算上相比還是略遜一籌，況且也不是所有研究機構或超算中心都會像日本一樣，構建富岳或紫藤花這種規(guī)模的ARM超算。英偉達追求的并不是在通用計算上超過其他兩家數(shù)十年的積累，而是專注于AI算力。訓練自然語言處理模型、利用GPU加速深度學習，這才是英偉達的優(yōu)勢所在。

這時問題來了，為何超算不選擇其它通用CPU或其它的GPU產品呢？這樣既能兼顧通用計算性能，也能用的GPU的加速性能。這是因為英偉達準備了專用于自家CPU和GPU的互聯(lián)技術NVLink。過去僅有GPU產品的英偉達僅僅將NVLink技術用于GPU之間的互聯(lián)，如今在Grace出現(xiàn)后，NVLink4.0可以為GraceCPU和英偉達GPU牽線搭橋。

更不用說英偉達已經在2020年收購了Mellanox，要知道在最新的TOP500超算中，除了使用常規(guī)的25/100G以太網互聯(lián)外，基本都用到了Mellanox的互聯(lián)技術。英偉達與Mellanox的結合，直接覆蓋了三分之二的頂級超算系統(tǒng)。未來的NVLink有了Mellanox的幫忙更是難以匹敵，所以并不是英偉達擔心競品的出現(xiàn)，而是其性能表現(xiàn)之強，讓你不得不選擇他們旗下的產品。

小結

英特爾在超算上的發(fā)力歸根結底還是靠XeHPC這樣的GPU核心，但作為GPU新秀的英特爾短時間還是無法撼動英偉達在超算上的地位。而英偉達的ARM計劃未來如何演進也令人十分期待，畢竟這一產品線不像其消費級GPU，還未有任何路線圖公布。但喜人的一點是，超算從百億億級過渡到十萬億億級的過程中，勢必會有更多的創(chuàng)新方案出現(xiàn)。