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[導讀]X86處理器問世42年了,已經(jīng)進入了不惑之年,回頭看看它的發(fā)展過程,到底都在哪些方面有了質(zhì)變呢? 大家都看得到是性能,這些年來X86性能不斷進步,最初頻率不過5MHz,現(xiàn)在已經(jīng)增長1000倍到5GHz

X86處理器問世42年了,已經(jīng)進入了不惑之年,回頭看看它的發(fā)展過程,到底都在哪些方面有了質(zhì)變呢?

大家都看得到是性能,這些年來X86性能不斷進步,最初頻率不過5MHz,現(xiàn)在已經(jīng)增長1000倍到5GHz,也從最初的單核一路擴展到了雙核、四核、八核等,這可以說是X86的第一種算力。

第二點就是功能,X86處理器最初就是單純的CPU,后續(xù)不斷擴展,20多年前開始整合浮點單元,10年前開始整合GPU單元,它可以看作X86的第二次算力革命。

如今已經(jīng)進入到了21世紀第三個十年,這幾年來人們對算力的要求也不一樣了,AI人工智能崛起,各種AI芯片方興未艾,這些廠商動不動就是吊打CPU處理器,這也讓X86處理器有些落寞。

既然這個趨勢不可避免,那就擁抱它吧—;—;X86老大Intel這兩年來就是這么做的,從10nm Ice Lake處理器開始給X86處理器加入AI加速功能,促成了X86處理器史上第三次算力崛起。

Tiger Lake處理器:三位一體加速AI、6倍AI性能

Intel是最早一家賦予X86 CPU處理器AI加速功能的公司,早在去年的Ice Lake處理器上就首次集成了AI加速,當時是通過DL Boost指令集實現(xiàn)的。

所謂DL Boost,指的是DeepLearning Boost(深度學習加速),深度學習是目前最火熱的AI技術(shù)之一,但它與CPU、GPU常規(guī)的運算指令又有所不同,按照常規(guī)方法跑效率很低,而DLBoost是專門用于加速AI運算的指令,因此運算效率非常高,速度要快很多。

DLBoost指令集中主要包括AVX512VNNI以及Bfloat 16,它全面支持Windows ML、Intel OpenVINO、蘋果CoreML等框架,兼容目前主流的AI平臺,便于開發(fā)者在十代酷睿上推進各種AI應用。

根據(jù)之前的測試,Ice Lake支持DL Boost之后,在INT8運算相關(guān)的AIXPRT測試中,Ice Lake處理器的性能可達前代處理器的 2倍到2.5倍之多。

在Ice Lake小試牛刀之后,Intel在第二代10nm處理器Tiger Lake上進一步加強了AI性能,除了原有的DL Boost及低功耗加速器之外,Tiger Lake上這次的Xe圖形架構(gòu)GPU進一步提升GPU對AI的加速性能,將Ice Lake上的CPU+GPU+GNA的AI加速性能提升到新的高度。

在Tiger Lake處理器上,基于Xe圖形架構(gòu)的內(nèi)置顯卡是其亮點之一,該圖形架構(gòu)是Intel時隔22年之后重返高性能GPU市場的基礎(chǔ),通過Xe圖形架構(gòu)就能同時覆蓋筆記本、臺式機、工作站、HPC超算等低功耗到高性能圖形計算平臺。

除了高性能計算之外,AI加速也是Intel的Xe架構(gòu)不同于其他GPU的地方,Intel用于極光”(Aurora)百億億次級超級計算機的GPU也是Xe架構(gòu)的,代號Ponte Vecchio,它跟Tiger Lake中的Xe GPU只是規(guī)模大小不同。

那實際性能如何呢?先不說更強大的Tiger Lake,只需要目前的Ice Lake處理器出馬,其AI加速性能就已經(jīng)達到了競品的數(shù)倍,最高可達6倍性能。

不光是理論性能占優(yōu),實際上AI加速在PC上已經(jīng)有了大量應用,涉及圖像、音頻、視頻、語音等各個領(lǐng)域,很多時候大家可能并沒有感覺到而已。

在CES現(xiàn)場,Intel邀請了Adobe公司的開發(fā)人員上臺,演示了Photoshop軟件的AI加速,上圖中原圖是一張分辨率較低、噪點較多的照片,通過AI加速可以在幾秒鐘內(nèi)變成一張個高分辨率、高畫質(zhì)的大圖片,細節(jié)分明、效果銳利。

基于AI加速,Photoshop軟件還可以自動摳圖,省心省力,這樣下去設(shè)計師都要失業(yè)了。

除了圖片,AI技術(shù)在視頻處理中也一樣可以大顯身手,PR軟件已經(jīng)可以靠AI實現(xiàn)橫屏與豎屏的自動處理,同樣可以提升設(shè)計師的效率,簡化工作量。

消費級CPU補齊缺失的一環(huán) Intel全平臺AI起航

對于AI人工智能的前景,目前沒人懷疑它會在未來改變?nèi)祟惖目萍紭洌煌氖侵按蟛糠止径际峭ㄟ^專用AI芯片來跑AI加速,不認為CPU這樣的通用處理器適合加速AI,但是Intel做的有點不一樣,在兩代10nm處理器上都不斷加強AI算力,補齊了消費級CPU沒有AI加速的這一環(huán)。

去年12月中旬,Intel公司宣布斥資20億美元收購了以色列初創(chuàng)公司Habana,后者是由David Dahan和Ran Halutz于2016年創(chuàng)立的,總部在以色列,致力于提高AI芯片的處理性能并降低其成本和功耗,其AI芯片主要針對深度神經(jīng)網(wǎng)絡訓練的特定需求,更適合云端AI訓練。

收購Habana公司之后,Intel又獲得了一種AI加速芯片—;—;AI推理及AI訓練專用芯片。如果再把之前Intel已有的AI相關(guān)芯片聯(lián)系起來,那么大家就可以看到Intel已經(jīng)在全平臺芯片上推進了AI戰(zhàn)略。

CPU處理器中,新一代酷睿及至強處理器都開始支持DL Boost為基礎(chǔ)的AI加速指令,F(xiàn)PGA中有Agilex系列AI芯片,神經(jīng)網(wǎng)絡芯片有Moviduis以及Nervana系列,GPU加速的AI芯片有Xe圖形架構(gòu),可以說Intel已經(jīng)集齊了各種各樣的AI芯片,不論哪種AI芯片都有自己的全套解決方案。

這種大面積撒網(wǎng)的布局使得Intel在未來的AI市場競爭中有更強的底氣,也更容易發(fā)揮協(xié)同效應,CPU可以跟GPU、FPGA芯片搭配,靈活應對高性能或者低功耗等AI解決方案,反正從PC到工作站再到數(shù)據(jù)中心、超算,從本地到云端,從訓練到推理,業(yè)界需要什么樣的AI方案,Intel這邊就是“全都有”。

Intel的AI之道:全AI芯片打地基 OneAPI開路

Intel擁有的多種AI芯片中,除了CPU、GPU是自己研發(fā)之外,F(xiàn)PGA、Moviduis、Nervana及Habana都是收購來的,不過這也沒關(guān)系,Intel擁有地球上最先進的制程工藝,這些芯片升級改進之后很快都會使用自家的先進工藝生產(chǎn),F(xiàn)PGA、Moviduis、Nervana等芯片已經(jīng)這樣做了,陸續(xù)使用Intel自己的14nm、10nm及未來的7nm工藝生產(chǎn)。

在解決AI芯片之后,Intel還在推OneAPI軟件戰(zhàn)略,簡單來說就是通過一套開發(fā)工具滿足不同平臺、不同芯片的軟件開發(fā),這是Intel“軟件先行”戰(zhàn)略的重要體現(xiàn),Intel相信這一戰(zhàn)略將定義和引領(lǐng)一個人工智能日益融合、異構(gòu)及多架構(gòu)的編程時代。

隨著Intel硬件及軟件戰(zhàn)略的推進,毫無疑問未來AI會成為各種芯片算力的關(guān)鍵。就酷睿處理器來說,AI也成為CPU、GPU標配算力,而且它的性能增長潛力要比傳統(tǒng)計算更大,未來幾年里動輒數(shù)倍的性能提升會是常態(tài)。

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