隨著ARM架構(gòu)處理器在移動市場的崛起,英特爾所堅持的x86架構(gòu)似乎被認為是錯的,一直以來也有不少人堅持這樣的觀點,Seeking Alpha作者Ashraf Eassa近日卻撰文表示,ARM是錯的,ARM在PC領(lǐng)域和服務器領(lǐng)域會很快消亡,而英特爾則將在平板和手機領(lǐng)域獲得更多的份額,以下是原文:
我欣賞ARM公司如今的成績和產(chǎn)品,但是我對其首席執(zhí)行官近年來宣稱“ARM指令集架構(gòu)在能效方面,相對于競爭對手英特爾的芯片具有天然架構(gòu)優(yōu)勢”的夸大言 論表示質(zhì)疑。一直以來,我在《Seeking Alpha》上都表達了這樣的觀點:指令集因素對于功耗的影響是可以忽略不計的,微處理器架構(gòu)(真正的處理器設(shè)計)才是決定“每瓦性能比”指標的關(guān)鍵。在 這篇文章中,我將向大家展示來自學術(shù)機構(gòu)的一些研究成果,這些研究證實了我的觀點。同時,我還將就其長遠意義進行更加深入的分析。
先從這段我采訪ARM首席執(zhí)行官的摘錄寫起:
“英特爾必然會贏得一些智能手機設(shè)計。我們將英特爾視為非常重要的競爭對手。它們能否成為能效方面的領(lǐng)導者?不,當然不會。”
這一觀點已被解讀成一個觀念,即英特爾X86指令集存在一些固有的能效問題。這導致許多非技術(shù)人員發(fā)表了被誤導了的言論,認為英特爾應該“獲取ARM授權(quán)許可”并“構(gòu)建ARM芯片。”這是一個明顯荒謬的觀念,而更多明智的人則一再指出:所有這些只是微架構(gòu)設(shè)計的目標。從歷史上看,英特爾一直將更高性能設(shè)計作為目標。顯然,這將導致更大的功耗。此外,由于性能/功耗比曲線是非線性的,這些因素會讓人們會誤以為:ARM能夠以更低的功耗升級至英特爾的性能水平。
微架構(gòu)vs.指令集
廣義的“ARM芯片”的概念正被誤讀。“ARM芯片”有兩種類型:
·通用內(nèi)核:對于那些沒有資源和意愿來開發(fā)其自有處理器的公司,ARM提供了完整的CPU內(nèi)核設(shè)計。從性能/功耗比的角度來看,這些內(nèi)核通常都相當不錯,這也是它們被廣泛采用的原因。
·定制內(nèi)核:希望針對特定負載而提供差異化能力的公司,會采用定制CPU內(nèi)核。
ARM自有的CPU內(nèi)核對大部分智能手機/平板電腦來說足夠高效和強大。然而,諸如蘋果和 高通這樣的企業(yè)認為,有必要在內(nèi)核設(shè)計方面走自己的路,因此每家公司的內(nèi)核設(shè)計都有各自不同的性能/功耗特性。如果能效單純是指令集帶來的,那么高通和蘋 果就沒有必要做這項工作——這分明就是浪費錢。我的主張是:實際的芯片設(shè)計,再加上制造這個芯片所采用的晶體管技術(shù),才是性能/功耗比的決定因素。
簡單地說,“ARM指令集”是用來實現(xiàn)軟件兼容性的。因此,一款蘋果ARM內(nèi)核能夠運行與高通ARM內(nèi)核相同的代碼。當然,指令集還定義了其他一些事情,例 如內(nèi)存如何尋址、哪些指令需要被執(zhí)行、有多少寄存器可用。但實際上,大多數(shù)的指令集(X86、POWER、ARM、MIPS)都是非常出色的。
研究結(jié)果證明了這一點
由威斯康辛大學的幾名研究人員撰寫的,并在IEEE高性能計算機架構(gòu)國際研討會上發(fā)表的研究報告,得出了以下結(jié)論,澄清了業(yè)界對ARM/X86的不實傳言:
·性能的差異是由微架構(gòu)的差異所導致的,與ISA(指令集架構(gòu))無關(guān)。
·能耗同樣與ISA無關(guān)。
·ISA差異會對技術(shù)實現(xiàn)方法產(chǎn)生影響,但是現(xiàn)代微架構(gòu)技術(shù)已經(jīng)讓這些影響不具備實際意義;從根本上說,不存在某個ISA更加高效。
·ARM和X86的具體實現(xiàn)僅僅是為不同性能水平進行優(yōu)化的設(shè)計點而已。
盡管技術(shù)領(lǐng)域的許多人一直持有這樣正確的觀點,但是投資界則基本上都被蒙在鼓里。那么,這些研究結(jié)果意味著什么呢?
ARM在服務器領(lǐng)域?qū)⒑芸煜?/strong>
ARM服務器設(shè)計的一大“賣點”,就是被“神話”的強于英特爾的能效。但是,ARM指令集架構(gòu)在該領(lǐng)域并無優(yōu)勢,而英特爾通過調(diào)整精化其下一代微架構(gòu),將達到傳統(tǒng)ARM的功耗水平。但與ARM竭力吹捧的指令集架構(gòu)優(yōu)勢不同,英特爾具備以下實際的優(yōu)勢:
· 在服務器廠商當中的口碑:英特爾目前擁有服務器市場,并已反復證明它能夠生產(chǎn)可靠、快速、高效的解決方案。構(gòu)建服務器來支持網(wǎng)站關(guān)鍵節(jié)點的人們,將會非常 猶豫轉(zhuǎn)向使用像ARM這樣的“小家伙”作為服務器的核心。具有諷刺意味的是,不斷痛失服務器市場份額的AMD公司,可能是僅有的一家在服務器領(lǐng)域口碑不錯 的微服務器廠商,因為它在服務器芯片業(yè)務方面有十多年的經(jīng)驗。
·全球最先進的晶體管技術(shù):從根本上講,處理器取決于晶體管。在給定功率的芯 片中內(nèi)置的晶體管數(shù)量越多、每個晶體管消耗的功率越少,你就能讓芯片變得更快、更好和更便宜。當其他芯片廠還在苦苦掙扎于28納米 HKMG(高K金屬柵極)的時候,英特爾已經(jīng)進入22納米制程,即第一代三柵極,同時也是其第三代高K金屬柵極制程。今年即將推出的基于該制程技術(shù)的全新 凌動處理器,將會把Applied Micro的40納米制程的“X-Gene”以及其它32納米/28納米制程設(shè)計的芯片打得片甲不留。隨著英特爾在2014年切入14 納米,競爭對手的日子會更難過。AMD同樣處于劣勢。
·長期積累的微架構(gòu)經(jīng)驗:英特爾5年前推出的凌動內(nèi)核,已被證明足以有效抗衡ARM Cortex A9、高通最新卓越的“Krait”以及蘋果耀眼的“Swift”。在32納米制程方面,英特爾古老的內(nèi)核在能效上與最好的32納米/28納米ARM設(shè)計 相比,非常具有競爭力。你能否想象在英特爾今年過渡至全新微架構(gòu),并將在制程技術(shù)方面領(lǐng)先1到2代(22nm + FinFET)的狀況下,將會發(fā)生什么?這甚至不能被稱為競爭。
英特爾不僅擁有主場優(yōu)勢,還極有可能具備能夠以比競爭對手成本更低的方式構(gòu) 建用于服務器的卓越芯片,這將封死ARM服務器廠商進入的大門。哦,我還忘了提及另一個優(yōu)勢:英特爾具有自己的晶圓廠(可保留晶圓代工廠的利潤在自己手 里),而其它所有公司都必須向臺積電/GloFo/聯(lián)電/三星付費,這使得英特爾擁有顯著的成本結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。
ARM在傳統(tǒng)PC領(lǐng)域?qū)⒑芸煜?/strong>
這一研究報告對于提高性能方面得出以下觀點:
高性能處理器相較于低性能處理器需要更多的功耗,這與指令集架構(gòu)或是能效無關(guān)。它們遵循公認的功耗/性能相互制約的魔方。
這 就是為什么無論何時有人一說英特爾的“內(nèi)核”產(chǎn)品“能效不高”,我就失望搖頭的原因。性能的增加和能耗不是線性增加的關(guān)系。你不能簡單地將一個低功耗 ARM或凌動處理器的性能和能耗乘以數(shù)倍,然后就聲稱這樣的處理器的內(nèi)核將比目前更強大的處理器的內(nèi)核更高效。人們的確試圖在一個芯片或系統(tǒng)上堅持內(nèi)置任 意數(shù)量的內(nèi)核,然后宣稱目前“大”內(nèi)核設(shè)計的處理器是不必要的。但這是有條件的,即軟件執(zhí)行必須高度并行在任意數(shù)量的小內(nèi)核上,而絲毫不考慮軟件中單線程 執(zhí)行的性能。對于大部分工作負載而言,這是一個非常大的常識性假設(shè)錯誤。
在PC領(lǐng)域,英特爾擁有“數(shù)十年經(jīng)驗”這一優(yōu)勢,再加上非常明顯的制程技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢,以及長期沉淀的軟件基礎(chǔ),任何ARM廠商都絕無可能在傳統(tǒng)Windows PC領(lǐng)域玩得轉(zhuǎn),除非安卓或Chrome操作系統(tǒng)取得顯著進展,才有可能與英特爾和AMD在同場競爭。
英特爾將在平板電腦/手機領(lǐng)域獲得市場份額
世界上最流行的操作系統(tǒng)——谷歌的安卓——完全與指令集無關(guān),英特爾正在積極地與那些僅編寫ARM原生代碼的軟件開發(fā)者合作,以便進行重新編譯。有趣的是,我曾經(jīng)花幾周時間使用基于英特爾處理器的摩托羅拉Razr i手機,發(fā)現(xiàn)任何在其上運行的應用程序都不存在兼容性問題。
在 平板電腦和變形設(shè)備設(shè)計方面,英特爾在Windows 8領(lǐng)域只與AMD競爭,并與Nvidia、高通、三星及其它亞洲系統(tǒng)芯片(SoC)廠商競爭安卓市場份額(所有這些平臺都基于ARM)。我并不知道英特爾 在這塊市場可以取得多少市場份額,但是它將擁有一個強大的產(chǎn)品,使其至少在這塊市場中分得不小的一杯羹。
在手機領(lǐng)域,我注意到一些能夠提供 頂尖調(diào)制解調(diào)器的公司數(shù)量正不斷減少。高通、英特爾和博通將是該領(lǐng)域的主要廠商,未來一兩年,英特爾將伴隨其在LTE領(lǐng)域所取得的進展而贏得美國市場的設(shè) 計訂單。英特爾缺席美國市場與X86/ARM并沒有多大關(guān)系,而完全是因為LTE。是否曾注意到高通是如何進入每個在美國市場銷售的手機的?完全是由于調(diào) 制解調(diào)器。X86/ARM是一個爭議點,如果英特爾設(shè)計基于ARM的芯片,那么它將在這個領(lǐng)域顆粒無收。
結(jié)論
沒錯,ARM的股價正呈上升趨勢;是的,它現(xiàn)在占據(jù)平板電腦/智能手機市場的絕大多數(shù)份額,平板電腦/智能手機被稱為“由兼容ARM的系統(tǒng)芯片(SoC)驅(qū) 動的設(shè)備”,但是由此貶損英特爾的實力是荒誕可笑的。有人曾告訴我,英特爾必須與整個ARM生態(tài)系統(tǒng)競爭。但事實并非如此,英特爾是在與ARM生態(tài)系統(tǒng)內(nèi) 部的公司進行競爭,而這些公司之間同樣存在類似的競爭……雖然可能還需要一些時間,但是未來對英特爾更加利好