Google Cloud近日詳細(xì)介紹了Axion，一款基于Arm核心設(shè)計(jì)的、內(nèi)部開發(fā)的CPU。
Google Cloud首席執(zhí)行官Thomas Kurian在美國(guó)拉斯維加斯舉行的Cloud Next大會(huì)發(fā)表主題演講時(shí)推出了這款CPU。在這次活動(dòng)上，Google Cloud還宣布最新的AI加速器TPU v5p全面上市，這款芯片在處理浮點(diǎn)數(shù)（AI模型常用的數(shù)據(jù)單元）時(shí)性能是前身的2倍。
Google Cloud機(jī)器學(xué)習(xí)、系統(tǒng)和云AI副總裁Amin Vahdat在一篇博客文章中表示：“阿姆達(dá)爾定律表明，隨著加速器的不斷改進(jìn)，通用計(jì)算將主導(dǎo)成本并限制我們的基礎(chǔ)設(shè)施能力，除非我們做出相應(yīng)的投資來(lái)跟上步伐。”
基于Arm的架構(gòu)
Google Cloud尚未分享Axion架構(gòu)的詳細(xì)信息，例如它包含多少個(gè)核心以及板載緩存的數(shù)量。Google Cloud表示，有關(guān)該芯片設(shè)計(jì)的更多信息將于今年晚些時(shí)候公布，不過(guò)確實(shí)透露稱，Axion是基于Arm Neoverse V2 CPU核心設(shè)計(jì)的。
Neoverse V2是在2022年推出的，針對(duì)云數(shù)據(jù)中心和其他高性能計(jì)算環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化，速度是Arm上一代核心設(shè)計(jì)的2倍。據(jù)該芯片制造商稱，這種加速的一部分原因是進(jìn)行了優(yōu)化，使得Neoverse V2能夠更快地處理整數(shù)——許多類型計(jì)算中使用的常見數(shù)據(jù)單位。
基于Neoverse V2的處理器可以配備多達(dá)256個(gè)核心和512MB緩存，還可以使用Arm最新的指令集架構(gòu)ARMv9。芯片的指令集架構(gòu)包括用于表達(dá)計(jì)算的機(jī)器語(yǔ)言和某些相關(guān)技術(shù)。
Neoverse V2支持的ARMv9功能之一，是一種稱為Memory Tagging Extension的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制。據(jù)Arm稱，它把連接到芯片的內(nèi)存分成16位段，并向每個(gè)段添加四個(gè)附加位，充當(dāng)一種鎖。只有有權(quán)訪問(wèn)內(nèi)存段的應(yīng)用才能通過(guò)鎖定，從而降低了黑客攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。
Neoverse還支持ARMv9的PDP（性能定義功率）功能，此功能可以通過(guò)降低CPU的最大性能來(lái)提高CPU的能效。
定制云芯片
Google Cloud在自己的數(shù)據(jù)中心內(nèi)出了部署Axion處理器之外，還會(huì)部署一套名為Titanium的基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化系統(tǒng)，它將卸載Axion處理器的一些任務(wù)，為客戶工作負(fù)載留下更多計(jì)算能力。據(jù)Google Cloud稱，Titanium是由三套內(nèi)部開發(fā)的芯片組成的。
Titanium系統(tǒng)使用了名為Titan的微控制器或簡(jiǎn)單處理器作為Axion的信任根。信任根是一個(gè)硬件模塊，可以防止黑客在服務(wù)器啟動(dòng)時(shí)將惡意代碼引入服務(wù)器。據(jù) Google Cloud稱，Titan還有助于保護(hù)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)流量。
Axion將把處理用戶網(wǎng)絡(luò)流量所涉及的一些計(jì)算轉(zhuǎn)給名為TOP的定制芯片，該芯片也是Titanium系統(tǒng)的一部分。與此同時(shí)，第三個(gè)名為Titanium適配器的定制處理器也可以幫助運(yùn)行為Google Cloud實(shí)例提供支持的虛擬化軟件。Hyperdisk是Google Cloud的塊存儲(chǔ)服務(wù)，承擔(dān)了一些原本由Axion執(zhí)行的計(jì)算任務(wù)，以進(jìn)一步提高性能。
“Axion處理器為Web和應(yīng)用服務(wù)器、容器化微服務(wù)、開源數(shù)據(jù)庫(kù)、內(nèi)存緩存、數(shù)據(jù)分析引擎、媒體處理、基于CPU的AI訓(xùn)練和推理等通用工作負(fù)載帶來(lái)了巨大的性能飛躍，”Vahdat詳細(xì)說(shuō)道。
Google Cloud表示，與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手最快的Arm通用實(shí)例相比，基于Axion的實(shí)例的性能提高了30%。此外Google Cloud還承諾，與基于英特爾芯片的實(shí)例相比，處理速度提高了50%，能效提高60%。Google Cloud計(jì)劃在今年晚些時(shí)候向客戶提供Axion。
Google Cloud還將使用該芯片為多個(gè)內(nèi)部工作負(fù)載提供支持。Google已經(jīng)開始重組其數(shù)據(jù)中心，在基于Arm的硬件上運(yùn)行某些Google Cloud服務(wù)、YouTube廣告系統(tǒng)和Google Earth Engine衛(wèi)星圖像分析平臺(tái)，并計(jì)劃在不久的將來(lái)在Axion支持的服務(wù)器上部署其中一些工作負(fù)載。
