Arm發表Neoverse V1、N2處理器，強化基礎建設解決方案

Neoverse是Arm針對伺服器、雲端AI運算、邊緣運算、5G基地台等應用所設計的解決方案，這次除了在產品說明會介紹全新V系列產品線的Neoverse V1處理器之外，也一併帶來新版Neoverse N2處理器的資訊，滿足高效能運算與各類伺服器的需求。

3條產品線各司其職

Arm於2018年推出Neoverse品牌，並在這2年間持續發展軟體生態系統，提供完整的作業系統、虛擬化、容器、程式語言、函數庫、應用程式等資源，讓Arm架構處理器也能與x86架構處理器在伺服器市場一決高下。

在效能表現方面，第1代的Neoverse N1處理器的效能較先前Cortex-A72處理器提升了60%，高於原定30%的目標，另一方面Neoverse N1除了提升資料中心的效能表現表現，也大幅改善電力效率，打破雲端供應商在電源分配的限制，提高資料中心的整體效率，這個特點甚至也能延伸至5G基礎建設、邊緣運算等領域，帶來更大的效益。

根據Arm官方提供的數據，採用Neoverse N1處理器的Amazon EC2 M6g執行個體在單個虛擬處理器的效能表現上，比採用x86架構處理器的Amazon EC2 M5執行個體高出26~65%不等，表現相當亮眼。

至於Neoverse E系列處理器則鎖定網路閘道、路由器等設備的應用，以資料傳輸效率、電力效率、縮小晶片面積為開發目標。

另一方面，這次推出的Neoverse V1處理器是V系列的第1款成員，它瞄準更大型、運算密集的應用需求，提供最高等級的運算效能。

▲ Neoverse N1處理器的效能較Cortex-A72提升60%，是Arm進軍伺服器市場的一大利器。

▲ 搭載Neoverse N1處理器的M6g執行個體在不同應用程式下，單個虛擬處理器的效能表現比M5高出26~65%。

▲ 在相同的1U機櫃體積條件下，Neoverse N1能比傳統x86處理器的伺服器提供多43%的執行緒數量，效能表現也更出色。

▲ 目前Neoverse總共有3條不同的產品線，V系列為最高效能等級產品，N系列為平衡款式，E系列則為電力效率較高、尺寸較小的輕省款。

Neoverse V1導入「富岳」黑科技

作為主打高效能V系列的第1款處理器，Neoverse V1可以帶來以Neoverse N1高出50%的單執行緒效能，能提供更高的運算效能與頻寬，滿足高效能運算（High Performance Computing，HPC）。

Neoverse V1的一大亮點，就是支援可擴展的向量延伸指令集（Scalable Vector Extension，SVE），支援2個256bit寬度的向量，能讓單指令多資料（SIMD）對於整數、BF16（Brain Floating Point）、浮點的指令在更寬的向量單元上執行，進而強化效能表現。

附帶一提，由富士通與日本理化學研究所共同開發的「富岳」超級電腦，也是採用具有SVE指令集（支援512bit寬度向量）的Arm v8.2-A架構處理器，以415 PFLOPS的效能，在2020年6月23日通過認證，成為TOP500排名第一的超級電腦。

▲ Neoverse V1支援SVE指令集，能帶來更突出的高效能運算、機器學習效能。

Neoverse N2更具彈性

相較於Neoverse V1設計理念是盡可能提升單一核心的效能，Neoverse N2將目標放在提在電力效率、晶片面積更平衡的設計，並透過Scale Out（向外擴展）的方式，以增加處理器、核心數提升整體效能表現，適合雲端運算、智慧網卡（SmartNIC）、企業網路、低功耗邊緣裝置等應用情境。

Neoverse N2可以在相同的電力效率與面積效率下，提供比比Neoverse N1高出40%的單執行緒效能。

至於跟Neoverse V1相比，雖然Neoverse N2的單執行緒效能比較低，但因為比較省電的關係，所以可以在相同的電力預算、熱功耗預算下提供更多核心數，帶來更好的多工效能，更適合應用在資料中心等多工需求重於運算需求的情境。

▲ Neoverse N2在設計上更具彈性，可以依需求以及電力預算、熱功耗預算不同，使用8至192核心不等的組態。

▲ 以96核心的Neoverse V1與128核心的Neoverse N2做比較，Neoverse V1能提供更高的單核心效能，但因為Neoverse N2能在單一封裝中容納更多核心，所以能帶來更高的單晶片效能。

▲ 在相同的1U機櫃體積條件下，以Neoverse V1建構的伺服器能帶來更高的運算效能，Neoverse N2則能帶來更多的核心、執行緒數。

異質運算大戰即將開打

回顧筆者先前在Intel 2020台灣架構日的報導中，提到Intel透過Xe繪圖處理器與Xe HP等高效能運算單元，強化AI、機器學習等領域的效能表現。而正巧NVIDIA也在近期啟動收購Arm的交易，Arm在與NVIDIA合併後，將能以「Arm處理器 + NVIDIA繪圖處理器」的方程式，與Intel正面迎戰，其中的關鍵，就在於結合2種以上不同運算單元的異質運算技術。

Arm首席應用工程師黃彥欽在訪談中表示，Arm的最大優勢在於具有豐富的處理器IP，能夠靈活調配不同組合，達到最符合客戶需要且兼顧效能與電力效率的最佳解決方案。

Arm應用工程總監徐達勇也補充，為了強化封裝於同一晶片的不同運算單元間的通訊，以及不同晶片間的通訊，Arm也積極加入CCIX、CXL等晶片層級傳輸介面（Interconnection）標準組織，以更高的效率連接異質運算單元，進而提升整體效能表現。

▲ 3條不同的Neoverse產品線分別有不同的適用情境，但都會朝導入PCIe Gen5、次世代CCIX、次世代CXL的目標邁進。

▲ Neoverse V1、N2能透過CCIX、CXL達成晶片間通訊、晶片內多核心通訊、晶片內異質核心通訊、記憶體擴充、異質間通訊等功能。

▲ 黃彥欽除了在產品說明會中介紹Neoverse的現況與未來發展，也仔細回達許多相關問題。

Arm除了提供Neoverse硬體解決方案，也提出Project Cassini軟體開發標準、平台安全性與參考實作，並預計在稍晚登場的Arm DevSummit活動揭露更多細節。