英特爾率先定義XPU時(shí)代

11月11日，英特爾正式發(fā)布其全新服務(wù)器GPU，即首款數(shù)據(jù)中心的獨(dú)顯產(chǎn)品，該服務(wù)器基于Xe LP微架構(gòu)，專(zhuān)為高密度、低時(shí)延的安卓云游戲和流媒體服務(wù)而設(shè)計(jì)。同時(shí)，英特爾還宣布將于12月正式交付相應(yīng)的軟件堆棧oneAPI Gold工具。英特爾此次同時(shí)推出了全新服務(wù)器GPU和oneAPI軟件，意味著英特爾開(kāi)始釋放XPU的強(qiáng)大實(shí)力。

英特爾率先定義XPU時(shí)代

10年前，美國(guó)數(shù)據(jù)科學(xué)家舍恩伯格在《大數(shù)據(jù)時(shí)代》一書(shū)中對(duì)“大數(shù)據(jù)時(shí)代”作出系統(tǒng)闡釋。

10年后，互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算的發(fā)展正飛速推動(dòng)全球數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)。國(guó)際數(shù)據(jù)公司IDC統(tǒng)計(jì)顯示，預(yù)計(jì)到2025年，全球數(shù)據(jù)量將比2016年的16.1 ZB（1 ZB=十萬(wàn)億字節(jié)）增加10倍，達(dá)到163 ZB。

盡管越來(lái)越多的數(shù)據(jù)讓現(xiàn)代人置身于信隱私泄露的恐慌之中，但不可否認(rèn)的是，大數(shù)據(jù)正為硬件、軟件乃至服務(wù)等市場(chǎng)帶來(lái)前所未有的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

中國(guó)通信院發(fā)布的《大數(shù)據(jù)白皮書(shū)（2019）》顯示，預(yù)計(jì)到2020年，全球大數(shù)據(jù)硬件、軟件和服務(wù)的市場(chǎng)規(guī)模將分別達(dá)到150億美元、200億美元和210億美元。這意味著基于大數(shù)據(jù)，將產(chǎn)生一個(gè)全球范圍內(nèi)價(jià)值560億美元的市場(chǎng)。

但在這之前需要解決一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，在單一芯片算力受限的情況下，如何更好地發(fā)揮海量數(shù)據(jù)的真正價(jià)值？

對(duì)于這一問(wèn)題，英特爾早已給出了答案。2015年，英特爾就開(kāi)始斥資167億美元收購(gòu)當(dāng)時(shí)全球第二大FPGA廠商Altera，此后，又接連收購(gòu)主攻深度學(xué)習(xí)方向的Nervana Systems、計(jì)算視覺(jué)公司Movidius、自動(dòng)駕駛視覺(jué)處理公司Mobileye和云端AI推理芯片已經(jīng)商用的Habana Labs。

英特爾成為業(yè)界唯一一家擁有全類(lèi)別AI芯片的公司之后，緊接著吸納業(yè)界頂尖的芯片人才，并于2018年架構(gòu)日提出制程、封裝、架構(gòu)、存儲(chǔ)、互聯(lián)、安全、軟件的六大技術(shù)戰(zhàn)略。

2018年的架構(gòu)日在英特爾歷史上具有劃時(shí)代的意義，XPU異構(gòu)愿景就誕生于此，即由標(biāo)量（Scalar）、矢量（Vector）、矩陣（Matrix）、空間（Spatial）組成的SVMS架構(gòu)，分別對(duì)應(yīng)CPU、GPU、加速器和FPGA，可以進(jìn)行多種異構(gòu)組合。

這是英特爾首次、也是業(yè)界首次明確將單一架構(gòu)之后的發(fā)展方向定義為XPU。

英特爾數(shù)據(jù)中心XPU產(chǎn)品和解決方案副總裁Jeff McVeigh表示：“XPU戰(zhàn)略的提出，在于我們意識(shí)到需要不同類(lèi)型的架構(gòu)來(lái)服務(wù)于各種不同的工作負(fù)載，其中一些工作負(fù)載在本質(zhì)上是標(biāo)量的，另一些是向量、矩陣、空間等等?！?/p>

從Xe架構(gòu)到獨(dú)立顯卡，實(shí)現(xiàn)XPU愿景的重要一步

英特爾在XPU戰(zhàn)略上進(jìn)展迅速，在其它芯片公司還處于大規(guī)模并購(gòu)階段時(shí)，就已經(jīng)基于其豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)推出了自有的首款面向數(shù)據(jù)中心的獨(dú)顯產(chǎn)品。

英特爾表示，這款GPU采用的是英特爾能效最高的圖形架構(gòu)，英特爾Xe LP微架構(gòu)，擁有低功耗、獨(dú)立片上系統(tǒng)（SoC）設(shè)計(jì)，并配備128比特管道和8GB專(zhuān)用板載低功耗DDR4顯存。

另外，如果將英特爾服務(wù)器GPU同英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器組合，服務(wù)提供商可以在不改變服務(wù)器數(shù)量的情況下，單獨(dú)擴(kuò)展顯卡容量，得以在每個(gè)系統(tǒng)上支持更多流和訂閱用戶(hù)，并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)較低的總體擁有成本（TCO）。

通過(guò)在新華三3/4長(zhǎng)、全高的x16 PCIe 3.0擴(kuò)展卡內(nèi)封裝四個(gè)英特爾服務(wù)器GPU，即可在一個(gè)典型雙卡系統(tǒng)中支持超過(guò)100個(gè)安卓云游戲并發(fā)用戶(hù)。這一數(shù)量最高可擴(kuò)展至160個(gè)并發(fā)用戶(hù)，實(shí)際數(shù)量取決于具體的游戲和服務(wù)器配。

之所以說(shuō)英特爾XPU戰(zhàn)略進(jìn)展迅速，是因?yàn)槠鋸?019年底發(fā)布Xe架構(gòu)到推出基于Xe架構(gòu)的集成GPU和獨(dú)立GPU產(chǎn)品，以及用于數(shù)據(jù)中心獨(dú)顯產(chǎn)品，間隔時(shí)間不到一年，就兌現(xiàn)了產(chǎn)品交付計(jì)劃。

事實(shí)上，Xe架構(gòu)作為一個(gè)基礎(chǔ)GPU架構(gòu)，屬性靈活且擴(kuò)展性強(qiáng)，能夠衍生出多種針對(duì)不同領(lǐng)域和場(chǎng)景的GPU產(chǎn)品。

在英特爾2020年架構(gòu)日上，英特爾官方首次詳細(xì)介紹了可實(shí)現(xiàn)全擴(kuò)展的Xe圖形架構(gòu)。按照不同的應(yīng)用場(chǎng)景分，可將Xe架構(gòu)分成四個(gè)系列：Xe LP、Xe HP、Xe HPC和Xe HPG。

Xe LP屬于低功耗系列，是針對(duì)PC和移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)的最高效架構(gòu)，最高配置EU單元多達(dá)96組，并具有新架構(gòu)設(shè)計(jì)，包括異步計(jì)算、視圖實(shí)例化 （view instancing）、采樣器反饋（sampler feedback）、帶有AV1的更新版媒體引擎以及更新版顯示引擎等。TigerLake SoC里集成的GPU、英特爾銳炬 Xe MAX 獨(dú)立顯卡和此次發(fā)布的面向數(shù)據(jù)中心的獨(dú)顯產(chǎn)品均采用這一架構(gòu)。

作為首批使用英特爾首款數(shù)據(jù)中心獨(dú)顯產(chǎn)品的客戶(hù)之一，騰訊先游云游戲總經(jīng)理方亮認(rèn)為：“SG1的編碼能力非常強(qiáng)，它能夠提供一個(gè)高密度、低延遲、靈活多樣的視頻編碼能力，另外在我們所測(cè)試的產(chǎn)品中，英特爾SG1的性?xún)r(jià)比高，英特爾技術(shù)團(tuán)隊(duì)的支持也非常給力。”

Xe HP屬于高性能系列，是業(yè)界首個(gè)多區(qū)塊（multi-tiled）、高度可擴(kuò)展的高性能架構(gòu)，可提供數(shù)據(jù)中心級(jí)、機(jī)架級(jí)媒體性能，GPU可擴(kuò)展性和AI優(yōu)化。目前處于同客戶(hù)共同測(cè)試的階段，Xe HP產(chǎn)品將于明年推出。

Xe HPC屬于高性能計(jì)算系列，可用于超級(jí)計(jì)算機(jī)。Xe HPG是一種為游戲優(yōu)化的微架構(gòu)，將具有加速的光線(xiàn)跟蹤支持，Xe HPG產(chǎn)品預(yù)計(jì)將于2021年開(kāi)始發(fā)貨。

天下大同oneAPI，實(shí)現(xiàn)XPU的“靈魂互通”

一般而言，基于底層硬件架構(gòu)的不同，完成同一項(xiàng)開(kāi)發(fā)往往需要開(kāi)發(fā)者使用不同的代碼重寫(xiě)一次，需要付出極大的人力成本和財(cái)力成本。如果將硬件層面XPU的實(shí)現(xiàn)比喻成一個(gè)語(yǔ)言互不相通的團(tuán)隊(duì)，那么要想更好地釋放團(tuán)體的真正實(shí)力，還需要一臺(tái)能夠降低隊(duì)員們溝通成本，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)“靈魂互通”的機(jī)器。

雖然從生物算法的角度，目前還沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)意識(shí)和“靈魂”的交換和交流，計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序的跨平臺(tái)優(yōu)化也一直是業(yè)界難點(diǎn)，但對(duì)于XPU而言，英特爾已經(jīng)開(kāi)發(fā)出幫助XPU團(tuán)隊(duì)釋放真正實(shí)力的工具，即英特爾軟件級(jí)oneAPI工具包。

英特爾官方表示，如果用上了oneAPI工具包，開(kāi)發(fā)者就能夠訪問(wèn)英特爾XPU的通用、開(kāi)放且基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高的編程模型，釋放底層硬件性能的同時(shí)降低軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本。

同時(shí)，“oneAPI能夠把人們熟悉的語(yǔ)言和庫(kù)上的代碼，比如所有目前已經(jīng)在至強(qiáng)處理器上運(yùn)行的代碼，無(wú)縫地遷移到GPU和其他的架構(gòu)上。所以它確實(shí)有很多好處，比如代碼重用，能夠利用現(xiàn)有的庫(kù)等等。如果你已經(jīng)熟悉了一些庫(kù)，比如TBB和其他來(lái)自英特爾的庫(kù)，我們把它們進(jìn)行了擴(kuò)展以支持多種架構(gòu)。這樣已經(jīng)使用過(guò)這些庫(kù)的開(kāi)發(fā)者可以繼續(xù)做開(kāi)源，支持GPU和其他XPU架構(gòu)?！?/p>

“oneAPI讓你不必有兩種不同的配置，兩種不同的構(gòu)建，但是能夠在設(shè)計(jì)點(diǎn)之間為完全相同的服務(wù)提供一些靈活性。”英特爾數(shù)據(jù)平臺(tái)事業(yè)部副總裁，視覺(jué)基礎(chǔ)架構(gòu)事業(yè)部和NPG戰(zhàn)略總經(jīng)理LynnComp補(bǔ)充道。

oneAPI是英特爾在SuperComputing2019大會(huì)上首次提出且為實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一、簡(jiǎn)化的跨架構(gòu)編程模型的一個(gè)愿景，即不受限于單一廠商專(zhuān)用的代碼構(gòu)建，且能實(shí)現(xiàn)源有代碼的集成。借助oneAPI，開(kāi)發(fā)者可以針對(duì)他們要解決的特定問(wèn)題選擇最佳的加速器架構(gòu)，且無(wú)需為此一個(gè)架構(gòu)和平臺(tái)再重寫(xiě)軟件。

英特爾初次提出這一愿景時(shí)，很多人認(rèn)為其實(shí)現(xiàn)難度大，能夠完成的可能性幾乎為零。但今天英特爾卻如期交付了oneAPI開(kāi)發(fā)者工具包，足以證明其軟件實(shí)力。

英特爾宣布，英特爾oneAPI工具包將于12月在本地和英特爾DevCould上免費(fèi)提供，同時(shí)還將提供包括英特爾技術(shù)咨詢(xún)工程師全球支持的商業(yè)版本。英特爾還會(huì)將英特爾Parallel Studio XE和英特爾System Studio工具套件遷移到oneAPI產(chǎn)品中。

值得一提的是，即便沒(méi)有使用英特爾的芯片，oneAPI也能包容和支持，具有實(shí)現(xiàn)“天下大同”的能力，擁有廣泛的生態(tài)系統(tǒng)，這也促使oneAPI得到更加廣泛的業(yè)界支持。近期，微軟Azure和谷歌的TensorFlow已經(jīng)宣布支持oneAPI，眾多領(lǐng)先的研究機(jī)構(gòu)、公司和大學(xué)也支持oneAPI。

小結(jié)

從收購(gòu)FPGA公司到吸納圖形處理器頂尖人才，從發(fā)展單一架構(gòu)到定義XPU時(shí)代，從Xe架構(gòu)提出到如期交付產(chǎn)品，近些年英特爾一直在釋放大數(shù)據(jù)潛力的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域探索，如今成長(zhǎng)為業(yè)界唯一一家能夠提供XPU芯片的全能性公司，且能為其應(yīng)將提供相適配的軟件、應(yīng)用程序和生態(tài)，英特爾在數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)中心擁有獨(dú)一無(wú)二的實(shí)力。

未來(lái)的英特爾，又會(huì)在實(shí)現(xiàn)XPU的路上取得什么樣的成績(jī)呢？

責(zé)任編輯：haq