Arm發表更多Neoverse V1、N2處理器資訊，還有異質SoC的秘密武器

 

Arm在Neoverse技術說明會中透露更多Neoverse V1、N2處理器資訊，並發表了CMN-700網狀互連技術，強化異質SoC的開發彈性。

進一步拉升效能與電力效率

Arm於2020年9月就發表了Neoverse V1、N2處理器，並在2021年3月舉行的Vision Day活動中介紹了全新Armv9處理器架構。

Arm在今（27）日舉辦的Neoverse技術說明會中進一步說明了Neoverse V1、N2處理器的特色。其中Neoverse V1的設計理念為效能優先，它透過加寬其微架構與加深緩衝器與佇列，以容納更多指令，不但是Arm歷來設計過最寬的微架構，也具有Arm最佳每執行緒效能表現。

Neoverse V1支援與超級電腦「富岳」相同的SVE（可擴展向量延伸指令集），能夠帶來比Neon指令集更出色的效能表現。

在I/O部分，Neoverse V1可以支援DDR5、HBM（High Bandwidth Memory，高頻寬記憶體）等記憶體，並支援CCIX或CXL等晶片層級傳輸介面（Interconnection），有助於連接外部加速器（如GPU）或建構異質運算處理器。

整體而言Neoverse V1具有SVE、bfloat16 以及新增的全新向量運算功能，讓它與Neoverse N1相比有著1.5倍高效能運算（HPC）、4倍機器學習、2倍浮點吞吐量、1.8倍各種向量工作負載等效能增益。

▲ Neoverse V1與N2是目前Arm針對伺服器、資料中心等應用推出的處理器。

▲ 相較於過去的Neoverse N1處理器，Neoverse V1與N2能帶來更出色的效能表現。

▲ Neoverse V1具有更寬的預取、解碼、運算等單元，並可支援DDR5、HBM等記憶體與CCIX或CXL等傳輸介面。

▲ 由於Neoverse V1的SVE向量寬度為Neoverse N2的2倍，執行效率更加出色。

▲ 與前世代的Neoverse N1相比，Neoverse V1能帶來顯著效能提升。

更多核心亂拳打死老師傅

不同於Neoverse V1的目標為追求最極致的效能表現，Neoverse N2瞄準雲端與邊緣運算等使用情境，不但是第一款採用Armv9架構的處理器，也支援SVE2指令集，提供兼顧安全性、運算效能與電力效率等需求的解決方案。

目前x86架構的伺服器處理器大多透過多執行緒技術推升整體效能輸出，例如最新的AMD EPYC與Intel Xeon等處理器，分別提供64核128緒與40核80緒等規格選擇。而Neoverse N2則專注於提升核心數量而非執行緒，在帶來更高的每插槽執行緒數量（Threads per Socket）的同時，讓每條執行緒接能存取專屬的處理器核心，不但可以產生更高且穩定的效能輸出，同時也能避免旁路攻擊（Side-Channel Attack）產生的資安風險。

相較於SVE主要針對高效能運算進行最佳化，SVE2能夠同時結合Neon於資料調度、邏輯與算術方面豐富的指令集，以及SVE的自動向量與擴充性，在機器學習、數位訊號處理、多媒體與5G等情境帶來更多優勢。

另一方面SVE2不限定向量長度，同1隻程式能在不同硬體上透過VLA方式達成自動向量化， Arm官方也以「Write once, compile once, deploy forever」（寫1次、編譯1次就可永久使用）來描述SVE2的程式開發流程，使用者僅需各編寫與編程1次，就能在不同的硬體環境下執行，展現能夠能簡化程式維護工作的特色。

根據Arm官方宣稱，Neoverse N2相較於Neoverse N1在相同功耗下有40% IPC（Instructions Per Cycle，每周期指令）效能提升，並可帶來1.3倍NGINX大規模雲端應用或1.2倍DPDK L3 5G封包處理效能增益。

▲ Neoverse N2的優勢在於提供更多的核心與執行緒數，並保有Arm高效能低功耗的優勢，更適合應用於無風扇的環境。

▲ Neoverse N2能夠同時使用SVE2與Neon指令集，強化整體效能表現。

▲ Neoverse N2採用全新Armv9架構，相較前世代Neoverse N1有20~40%的效能提升。

▲ 從整數運算效能的圖表來看（橫軸為單處理器整體效能，縱軸為單執行緒效能），Neoverse V1因核心運算效能較強，而有較高的單執行緒效能，Neoverse N2則因有更多核心，所以具有較高處理器整體效能處理器整體效能。

▲ 根據Arm提供的圖表，Neoverse V1與Neoverse N2有著比許多x86伺服器處理器更高的單執行緒整數運算效能。

▲ 若以單處理器為單位來看，Neoverse V1與Neoverse N2依然遙遙領先。

強化異質SoC設計

Arm也推出了支援Neoverse V1與Neoverse N2等處理器的Neoverse CMN-700網狀互連技術，它延續Neoverse CMN-600可擴充、高核心數、高效能的特性，在每個向量上都提供效能與功能的大幅提升，包括核心數、快取記憶體大小，以及用戶可附接的記憶體與 IO 裝置的數目與類型。

為了滿足高效能運算對記憶體資料吞吐量的需求，Neoverse CMN-700支援高頻寬的DDR5與HBM等記憶體，並新增CXL功能以連接更多種類的記憶體或加速器，以滿足不同應用情境下的差異化需求。

另一方面，Neoverse CMN-700不但可以應用於傳統的多路處理器設計，也能應用於整合多晶片或小晶片（Chiplet），帶來更具彈性的異質運算架構設計。

▲ Neoverse CMN-700最高可支援256核心處理器、40組記憶體裝置，並支援CCIX 2.0與CXL 2.0等規範。

▲ 左起為Arm應用工程總監徐達勇、Arm台灣總裁曾志光、Arm首席應用工程師黃彥欽，在會中共同說明Neoverse V1、N2處理器的優勢。

Neoverse的應用已經受到許多廠商與研究單位的肯定，例如Amazon的AWS Graviton系列處理器與Oracle Cloud Infrastructure的Ampere Altra處理器，都是Neoverse平台的成功案例。而印度電子暨通訊技術部（MeitY）與韓國電子通訊研究所（ETRI）等機構也都選擇以Neoverse平台建置國家兆級超級電腦專案。

曾志光也在會中透露，採用Neoverse V1與N2處理器的SoC預計於2021年內問世，在完成工程樣品驗證與伺服器設計、生產後，將能在2021年底或2022年初看到搭載Neoverse V1與N2伺服器與雲端服務。