ARM為推動(dòng)旗下64位v8架構(gòu)進(jìn)軍高性能計(jì)算而新開(kāi)發(fā)了向量指令集。其中富士通也參與了該項(xiàng)開(kāi)發(fā)工作，這也是繼K計(jì)算機(jī)后的又一力作。K計(jì)算機(jī)是日本理研研究所基于Sparc的系統(tǒng)，2010年的運(yùn)算速度達(dá)每秒8千萬(wàn)億次，當(dāng)時(shí)曾是世界上最強(qiáng)大的計(jì)算系統(tǒng)。
ARM此舉標(biāo)志著ARM處理器內(nèi)核首次進(jìn)軍超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。目前涉足該領(lǐng)域的產(chǎn)品還比較匱乏，而英特爾的x86目前占據(jù)主導(dǎo)地位。ARM希望成為繼英特爾之后的另一家主導(dǎo)廠(chǎng)商，以逐漸取代來(lái)自IBM和Cray生產(chǎn)的處理器。
另外，ARM的強(qiáng)大之處在于其功率效率與x86相比有著更多潛力。超級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)人員在打造超規(guī)模系統(tǒng)時(shí)往往為所需的巨大功率為難，現(xiàn)在A(yíng)RM所提供優(yōu)越的功率效率可為超級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)人員提供幫助。
ARM目前支持的Neon SIMD指令僅限于128位運(yùn)算，側(cè)重于客戶(hù)端系統(tǒng)中的圖像和視頻應(yīng)用。該指令集合的可縮放矢量擴(kuò)展 (SVE) 支持128位至2048位的運(yùn)算，每級(jí)增量為128位。此外，用戶(hù)所寫(xiě)的向量代碼也可在任何大小的矢量上運(yùn)行，無(wú)需重新編譯，這點(diǎn)據(jù)稱(chēng)是其他任何系統(tǒng)都無(wú) 法做到的。
SVE作為一套新的指令集，主要針對(duì)科學(xué)計(jì)算等工作負(fù)載，并非基于DSP媒體加速。富士通表示，希望能在2020年的后K(post-K)計(jì)算機(jī)里使用這些指令，令其容量和效率達(dá)到以前系統(tǒng)的50倍。
SVE的架構(gòu)為加載/存儲(chǔ)型，用了最多32個(gè)向量寄存器和16個(gè)斷言寄存器，另附控制寄存器和First-fault寄存器。在管理各種控制回路所做決定的時(shí)候，ARM在編程空間里為SVE未來(lái)的擴(kuò)展留有更多余地。
據(jù)悉，ARM現(xiàn)正在與一批合作伙伴合作開(kāi)發(fā)SVE相關(guān)規(guī)范，規(guī)范預(yù)計(jì)明年年初就緒。ARM亦著手開(kāi)源這些擴(kuò)展的Linux版本。
在不同長(zhǎng)度向量情況下，ARM的SVE展現(xiàn)了重大的規(guī)模性?xún)?yōu)勢(shì)。圖中結(jié)果是基于編譯后的代碼在不同長(zhǎng)度向量下模擬得到的。
所有ARM的64位許可證購(gòu)買(mǎi)者都可以獲取SVE技術(shù)。ARM首席設(shè)計(jì)師Nigel Stephens在一次活動(dòng)上表示，ARM的幾個(gè)合作伙伴參與了開(kāi)發(fā)SVE的工作，但ARM不想公布這些名字。
對(duì)于富士通而言，與ARM合作是為了在A(yíng)RM挺進(jìn)高性能系統(tǒng)的啟始階段與其建立起伙伴關(guān)系。
富士通后K計(jì)算機(jī)的首席設(shè)計(jì)師俊男吉田表示，“后K計(jì)算機(jī)的目標(biāo)是在2020年達(dá)到Exaflop的性能級(jí)別，而Sparc仍是富士通企業(yè)服務(wù)器的首選技術(shù)，但富士通認(rèn)為基于A(yíng)RM芯片的新型科學(xué)技術(shù)系統(tǒng)的商機(jī)是存在的。”
吉田表示，富士通系統(tǒng)將使用512位的SIMD矢量單元，其I/O會(huì)使用到旗下的Tofu互連的一個(gè)版本和其他加速器內(nèi)核。另外，他不愿評(píng)論該芯片針對(duì)的"領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)"處理節(jié)點(diǎn)是什么。
富士通選擇了512位的向量長(zhǎng)度是因?yàn)樗檬且郧盎赟parc系統(tǒng)的256位SIMD的兩倍。吉田表示，"我們想慢慢進(jìn)入這一領(lǐng)域。"另外，SVE可置于28位編碼區(qū)域，只有64位ARM內(nèi)核才具備該能力。
轉(zhuǎn)型的最終目的 -提質(zhì)降本增效
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