基于ARM的Ampere 架构

发表于： 2023年11月7日 2024年3月5日
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Ampere创立于2018年，主要针对云计算市场开发Arm架构服务器芯片。创始人Renée James曾任英特尔总裁，直到2016年离职。Ampere短短数年即崛起为服务器芯片领域新势力，分别推出了80核的Ampere Altra和128核的Ampere Altra Max，均采用7纳米工艺，2023年5月下旬，Ampere正式发布AmpereOne系列处理器。

目前，Ampere的客户包括谷歌、微软、甲骨文、阿里云、百度云、京东云和腾讯云等云服务提供商（CSP），以及慧与和Supermicro等服务器厂商。

在服务器领域，Arm架构芯片正趁势崛起。根据市场研究机构Counterpoint的数据，2022年，英特尔占有全球数据中心CPU市场70.77%的份额，同样采用x86架构的AMD占有19.84%的份额，而采用Arm架构的亚马逊云科技（AWS）占有3.16%，Ampere占1.52%。

芯片架构企业Arm是日本软银集团旗下的企业。与x86芯片相比，Arm架构芯片单一内核的性能可能更弱，但能效更高。

大型云服务商为实现差异化基础设施服务，也对Arm架构愈加青睐。2018年11月，亚马逊发布基于Arm架构的首款服务器芯片Graviton，主打性价比。亚马逊宣称，与主流的英特尔x86架构CPU（中央处理器）相比，基于Graviton芯片的云服务在处理一些简单的工作负载时，成本可最多降低45%。随后该芯片多次迭代，性能提升数倍，可应付更多、更复杂的工作类型，至今已经迭代多代。

与之前的Ampere Altra和Ampere Altra Max一样，AmpereOne也是单物理核单线程的设计，这样设计的好处是可以避免双线程之间，相互争抢资源造成的性能抖动，单颗处理器支持最高192个物理核心，远远超过目前AMD最多96核心的EPYC和英特尔60核的至强处理器。

由于延续了这一思路，使得它与之前的Ampere Altra系列一样，也可以提供可预测的高性能，提供较强的弹性和可扩展性，具备高能效和可持续性优势。

AmpereOne基于5nm工艺制造，能够为云工作负载提供更高的性能、更高的可扩展性以及更高的密度。这是第一款基于Ampere新自研核的产品，由Ampere自有IP全新打造，拥有多达192个单线程Ampere核，内核数为业界最高。

192核意味着什么呢？Jeff Wittich举了一个具体场景的例子来说明：比如在云环境中运行虚拟机，对比96核的AMD Genoa或者60核的英特尔Sapphire Rapids，192核的AmpereOne每机架运行的虚拟机数量是AMD Genoa的2.9倍，是英特尔Sapphire Rapids的4.3倍。

AmpereOne出现以前，Ampere Altra系列最多128核心，新的AmpereOne则是从136核起步，最多192核心。所以，AmpereOne可以看做是Ampere Altra的补充，两者将长期共存。

Ampere Computing首席产品官Jeff Wittich表示，当用户需要在边缘计算场景部署时，可以选择32核、功耗40瓦的Ampere Altra处理器，对于算力需求更大的数据中心用户，可以选择核数更多，性能更好的处理器。

Ampere Altra系列采用的是7nm，而AmpereOne系列采用的是台积电5nm。核心方面，Ampere强调核心是自研的，由Ampere自有IP全新打造(Arm ISA没变，所以不存在兼容性问题)，这使得Ampere可以根据需求做更多改动。