芯片圈變天了！英偉達推出首個CPU，狂捧Arm生態(tài)

liuaqbb 2021-04-13

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老黃你變了！GPU之王英偉達首推CPU。

作者 | 心緣

編輯 | 漠影

芯東西4月13日報道，今日凌晨，一年一度影響人工智能及高性能計算技術盛會NVIDIA GTC如期而至，這是GTC大會繼去年后第二次在線上舉行。

NVIDIA（英偉達）創(chuàng)始人黃仁勛依然穿著拉風的皮衣，在自家廚房舉辦發(fā)布會?？梢悦黠@看到，老黃的頭發(fā)更白了，也更長了。

去年NVIDIA重磅發(fā)布旗艦A100 GPU以及一系列服務器、集群、超算，轟動整個人工智能領域，如今，老黃帶著一系列軟硬件新品高調回歸。

萬萬沒想到，這一次，全球GPU霸主NVIDIA推出了一款基于Arm的數(shù)據中心CPU！

在宣布400億美元收購Arm的6個月后，NVIDIA連發(fā)三款基于Arm IP打造的處理器，包括全球首款專為TB級加速計算而設計的CPU NVIDIA Grace、全新BlueField-3 DPU，以及業(yè)界首款1000TOPS算力的自動駕駛汽車SoC。

“我們每年都會發(fā)布激動人心的新品。三類芯片，逐年飛躍，一個架構?！秉S仁勛說，數(shù)據中心路線圖包括CPU、GPU和DPU這三類芯片，而Grace和BlueField是其中必不可少的關鍵組成部分。每個芯片架構歷經兩年的打磨周期（周期內可能出現(xiàn)轉變），一年專注于x86平臺，另一年專注于 Arm 平臺。

此外，NVIDIA還公布了與亞馬遜AWS、Ampere Computing、聯(lián)發(fā)科和Marvell等基于Arm的CPU平臺的合作伙伴關系。

在軟件方面，超大規(guī)模語言模型訓練與推理問答引擎Megatron、實時對話式AI平臺Jarvis、AI網絡安全框架Morpheus、Omniverse企業(yè)版、由GPU加速的量子電路模擬框架CuQuantum等一系列最新進展首次揭曉。

顯然，面向數(shù)據中心異構計算的新天地，NVIDIA正集合軟硬件技術優(yōu)勢，打出高調的組合拳。

01.

3款自研Arm芯：

首顆數(shù)據中心CPU落地全球最快AI超算

此次發(fā)布會令人最印象深刻的，就是NVIDIA在助推Arm生態(tài)方面不遺余力，從自研CPU、DPU、自動駕駛處理器到GPU的合作伙伴，從云、高性能計算、邊緣計算到PC，無處不Arm。

先來看下這次發(fā)布的三款硬件新品：

1、首顆數(shù)據中心CPU：落地全球最快AI超算

黃仁勛宣布的第一個重磅新品，是一款專為大規(guī)模人工智能和高性能計算應用而設計的CPU——NVIDIA Grace。

絕大多數(shù)的數(shù)據中心仍將繼續(xù)使用現(xiàn)有的CPU，而Grace主要將用于計算領域的細分市場，預計將于2023年可供貨。

由于超大規(guī)模的模型很難完全放進GPU內存，如果存儲在系統(tǒng)內存，訪問速度則會大大受限，這款CPU的問世主要即是為了解決這一瓶頸。

NVIDIA Grace以發(fā)明了世界上第一個編譯器、被稱為“計算機軟件工程第一夫人”的先驅計算機科學家Grace Hopper命名，具體有3點創(chuàng)新進步：

（1）內置下一代Arm Neoverse內核，每個CPU能在SPECrate2017_int_base基準測試中單位時間運行超過300個實例；

（2）采用第四代NVIDIA NVLink，從CPU到GPU連接速度超過900GB/s，達到相當于目前服務器14倍的帶寬；從CPU到CPU的速度超過600GB/s。

（3）擁有最高的內存帶寬，采用的新內存LPDDR5x技術，帶寬是LPDDR4的兩倍，能源效率提高了10倍，能提供更多計算能力。

明年將有兩臺性能強大的AI超級計算機面世，都將采用NVIDIA Grace，據稱其與NVIDIA GPU緊密結合，性能將比目前最先進的NVIDIA DGX系統(tǒng)（在x86 CPU上運行）高出10倍。

這兩臺AI超算中，瑞士國家計算中心（CSCS）正在打造一個算力可達20Exaflops的系統(tǒng)，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory）也將為其研究人員配備新AI超算。

2、Bluefield-3 DPU：220億晶體管

在黃仁勛看來，負責在數(shù)據中心傳輸和處理數(shù)據的數(shù)據處理單元（DPU），正與CPU、GPU共同組成“未來計算的三大支柱”。

NVIDIA全新BlueField-3 DPU包含220億個晶體管，采用16個Arm A78 CPU核心、18M IOPs彈性塊存儲，加密速度是上一代的4倍，并完全向下兼容BlueField-2。

BlueField-2能夠卸載相當于30個CPU核的工作負載，而BlueField-3實現(xiàn)了10倍的加速計算性能提升，能夠替代300個CPU核，以400Gbps的速率，對網絡流量進行保護、卸載和加速。該處理器也是首款支持第五代PCIe總線并提供數(shù)據中心時間同步加速的DPU。

BlueField-3通過NVIDIA DOCA（集數(shù)據中心于芯片的架構）軟件開發(fā)包為開發(fā)者提供一個完整、開放的軟件平臺，開發(fā)在BlueField DPU上開發(fā)軟件定義和硬件加速的網絡、存儲、安全和管理等應用。DOCA已于今日發(fā)布并提供下載。

新一代BlueField-3 DPU預計將于2022年第一季度發(fā)布樣品，第四代BlueField DPU將包含640個晶體管，算力達1000TOPS，網絡速率達800Gbps。

3、車輪上的數(shù)據中心：算力達1000TOPS

NVIDIA DRIVE Atlan是新一代AI自動駕駛汽車處理器，算力將達到1000TOPS，約是上一代Orin處理器的4倍，超過了絕大多數(shù)現(xiàn)有無人駕駛出租車的子女計算能力。

這是DRIVE平臺首次集成DPU，通過Arm核為自動駕駛汽車帶來數(shù)據中心級的網絡，致力于應用到2025年的車型。

該SoC采用下一代GPU的體系結構、新型Arm CPU內核、新深度學習和計算機視覺加速器，并內置為先進的網絡、存儲和安全服務的BlueField DPU，網絡速度可達400Gbps。

黃仁勛夸贊說：“Atlan集NVIDIA在AI、汽車、機器人、安全和BlueField安全數(shù)據中心領域的所有技術之大成，堪稱一項技術奇跡。”

4、便捷式AI數(shù)據中心和DGX SuperPod雙升級

黃仁勛還宣布升級NVIDIA專為工作組打造的“便攜式AI數(shù)據中心”NVIDIA DGX Station，以及NVIDIA專為密集型AI研發(fā)打造的AI數(shù)據中心產品NVIDIA DGX SuperPod。

全新DGX Station 320G借助320GB超快速HBM2e連接至4個NVIDIA A100 GPU，內存帶寬達到每秒8TB。然而，僅需將其插入普通的壁裝電源插座即可使用，耗電量只有1500W。

黃仁勛說，達到這種性能的CPU集群成本約為100萬美元，而DGX Station僅需14.9萬美元。

DGX SuperPOD使用全新80GB NVIDIA A100，將其HBM2e內存提升至90TB，實現(xiàn)2.2EB/s的總帶寬。要實現(xiàn)如此的帶寬，需要11000臺CPU服務器，大約相當于有250個機柜的數(shù)據中心，比SuperPOD多15倍。

目前它已經升級至采用NVIDIA BlueField-2，且NVIDIA如今還為該產品提供配套的NVIDIA Base Command DGX管理和編排工具。

5、Aerial A100：5G+AI的新型邊緣計算平臺

黃仁勛還提到了NVIDIA的AI-on-5G計算平臺，這是一款專為邊緣設計、將5G和AI相結合的新型計算平臺。該平臺將采用NVIDIA Aerial軟件開發(fā)套件與NVIDIA BlueField-2 A100，將GPU和CPU組合成“有史以來最先進的PCIE卡。”

富士通、谷歌云、Mavenir、Radisys和Wind River等合作伙伴都在開發(fā)適用于NVIDIA AI-on-5G平臺的解決方案。

02.

協(xié)作亞馬遜自研CPU支持云服務，

打造Arm+GPU新PC

除了推出基于Arm的CPU外，NVIDIA還宣布一系列與Arm處理器設計商的合作進展，包括將為亞馬遜AWS Graviton2 CPU提供GPU加速、為科學和AI應用開發(fā)提供支持的全新HPC開發(fā)者套件、提升邊緣視頻分析和安全功能、打造新一類基于Arm并搭載NVIDIA RTX GPU的新款PC等。

這些舉動反映出無論是市場還是NVIDIA自身，對基于Arm的解決方案的興趣已經超出移動領域。

1、NVIDIA GPU搭配亞馬遜自研CPU賦能云服務

2021年下半年，基于亞馬遜云科學（AWS）自研服務器處理器AWS Graviton2的Amazon EC2實例將與NVIDIA GPU相結合，在云端部署。

這一新組合將實現(xiàn)降低成本、支持更豐富的游戲串流體驗、優(yōu)化云上安卓游戲和人工智能推理、以更低成本提供更高的AI推理性能等優(yōu)勢。

黃仁勛說：“我們致力于將Arm生態(tài)系統(tǒng)擴展到移動和嵌入式系統(tǒng)以外的市場，而今日宣布的新合作伙伴，正是我們邁出的第一步。”

2、新HPC開發(fā)者套件，支持科學和AI應用開發(fā)

為了更好地支持科學和AI應用開發(fā)，面向高性能計算領域，NVIDIA推出了全新HPC開發(fā)者套件。

NVIDIA全新HPC開發(fā)者套件為超級計算機提供了一個高性能、高能效的平臺，該平臺結合了1個Ampere Altra CPU（包含80個Arm Neoverse核，運行頻率高達3.3GHz）、雙NVIDIA A100 GPU（每個GPU可提供312TFLOPS的FP16深度學習性能）、兩個用于加速網絡、存儲和安全的NVIDIA BlueField-2 DPU。

該開發(fā)者套件包含一套NVIDIA編譯器、庫和工具，可用于創(chuàng)建HPC和AI應用，以及將其遷移到GPU加速的Arm計算系統(tǒng)中，將于2021年第三季度上市，多家頂尖研究機構已率先展開部署。

3、加速邊緣安全功能，打造由GPU驅動的新PC

今天NVIDIA還宣布了提升邊緣視頻分析和安全功能、打造新一類基于Arm并搭載NVIDIA RTX GPU的新款PC等進展。

在邊緣計算領域，NVIDIA正擴大與Marvell的合作，將基于Arm的OCTEON DPU與GPU相結合，加速AI工作負載，實現(xiàn)網絡優(yōu)化和安全。

在PC領域，NVIDIA與全球最大的基于Arm的SoC供應商之一聯(lián)發(fā)科合作，共同打造一個采用Arm核與NVIDIA顯卡、支持Chromium、Linux和NVIDIA SDK的參考平臺，將GPU的性能及先進的AI、光線追蹤圖形等技術帶入Arm PC平臺。

此外，NVIDIA也正與富士通、SiPearl等其他合作伙伴共同致力于擴展Arm生態(tài)系統(tǒng)。

03.

更多AI平臺落地，首秀量子電路模擬框架

NVIDIA在去年推出了一個機架比肩AI數(shù)據中心的AI系統(tǒng)DGX A100、AI算力高達700 PFLOPS的集群DGX SuperPOD、千萬億級工作組服務器DGX Station A100。

面向AI應用需求，NVIDIA已經提供Megatron、Jarvis、Merlin、Maxine、Isaac、Metropolis、Clara和DRIVE、以及各種可使用TAO進行定制化的預訓練模型。

今天，NVIDIA進一步強化企業(yè)計算服務，不僅推出大型語言模型訓練與推理問答引擎、宣布對話式AI平臺最新落地進展，還展示了其量子電路模擬框架。

1、NVIDIA EGX：擴大認證服務器生態(tài)系統(tǒng)

為進一步實現(xiàn)AI民主化，黃仁勛發(fā)布了來自頂尖制造商的新系列NVIDIA認證系統(tǒng)，即大容量企業(yè)級服務器，現(xiàn)已通過認證。

這一系統(tǒng)可運行NVIDIA AI Enterprise軟件套件，該套件得到了全球應用最廣泛的計算虛擬化平臺——VMware vSphere 7的獨家認證。

NVIDIA今日推出多款新系統(tǒng)，以擴大NVIDIA認證服務器生態(tài)系統(tǒng)。這些新系統(tǒng)配備用于主流AI和數(shù)據分析的NVIDIA A30 GPU，以及用于AI圖形、虛擬工作站以及混合計算和圖形工作負載的NVIDIA A10 GPU。

2、Megatron：超大型語言模型訓練與推理

黃仁勛發(fā)布了用于訓練Transformers的超大語言模型的NVIDIA Megatron Triton推理服務器。

Transformers已幫助開發(fā)者在自然語言處理領域取得了突破性進展，能夠生成文檔摘要、將電子郵件中的短語補充完整、對測驗進行評分、生成體育賽事現(xiàn)場評論、甚至生成代碼。

使用Megatron Triton的DGX A100能在1秒內做出響應，可同時支持16項查詢，而雙插座CPU服務器支持1條問詢就超過了1分鐘。

3、Jarvis：實時對話式AI平臺現(xiàn)可使用

Jarvis是一個基于NVIDIA GPU提供實時性能的靈活、多模態(tài)對話式AI服務應用框架，可幫助開發(fā)者輕松實現(xiàn)實時語音識別、轉錄、摘要、翻譯、封閉式字幕、虛擬助手、聊天機器人等功能。

現(xiàn)在，NVIDIA已經是一個生產就緒、現(xiàn)已可用的端到端對話式AI模型，企業(yè)可基于自身數(shù)據和特定需求對模型做進一步的微調，并使用NGC實現(xiàn)在云或邊緣快速部署定制化語言型AI服務。

為幫助客戶將自身專業(yè)知識應用于AI領域，黃仁勛還宣布推出NVIDIA TAO，其可以運用客戶和合作伙伴的數(shù)據，對NVIDIA預訓練模型進行微調和適配，同時保護數(shù)據隱私。

4、Morpheus：AI網絡安全應用框架

為了保障現(xiàn)代化數(shù)據中心的安全，黃仁勛宣布推出基于NVIDIA GPU、BlueField DPU、Net-Q網絡遙測軟件和EGX的新型AI框架而構建的NVIDIA Morpheus數(shù)據中心安全平臺，能夠對完整的數(shù)據包進行實時檢測、預防安全威脅，現(xiàn)可搶先試用。

作為一個基于AI的云原生網絡安全框架，NVIDIA Morpheus通過在邊緣和AI技術的結合，利用實時的遙測、策略執(zhí)行及操作，可以在不犧牲成本和性能的情況下分析更多的安全數(shù)據，識別、捕捉和應對以往無法識別的威脅和異常情況，如未加密敏感數(shù)據的泄露、網絡釣魚攻擊和惡意軟件。

Morpheus與BlueField DPU相結合，使網絡中的每個計算節(jié)點都成為邊緣網絡防御傳感器，企業(yè)無需復制數(shù)據，也能夠以線速分析每個數(shù)據包。相比之下，傳統(tǒng)的AI安全工具通常只能采樣5%左右的網絡流量數(shù)據，因此威脅檢測算法并非基于完整的模型。

同步推出的BlueField-3可為NVIDIA Morpheus提供實時的網絡可視化、網絡威脅的檢測與響應、以及監(jiān)控、遙測和代理服務。開發(fā)者還能夠在現(xiàn)有IP投資的基礎上，使用深度學習模型來創(chuàng)建自己的Morpheus AI功能。

5、CuQuantum：量子電路模擬框架

為加快有賴于量子位（或量子比特，能作為單個的0或1存在，也可以同時作為二者存在）的量子計算研究，黃仁勛推出了cuQuantum，為量子電路模擬器提供加速。

這是專為模擬量子電路而設計的加速庫，適用于張量網絡求解器和狀態(tài)向量求解器，經過優(yōu)化后，可以擴展到大GPU顯存、多個GPU和多個DGX節(jié)點。

運行cuQuantum基準測試時，狀態(tài)向量模擬在雙CPU服務器上需要10天，但在DGX A100上只需2小時，DGX上的cuQuantum可以高效模擬10倍的量子位，從而助力研究人員設計出更完善的量子計算機。

04.

公布自動駕駛新平臺，擴大與沃爾沃合作

自動駕駛汽車（AV，Autonomous vehicles）是NVIDIA近年來極其重視的賽道之一。除了前文提及的1000TOPS自動駕駛處理器外，此次黃仁勛還推出了Hyperion 8 AV平臺，并宣布沃爾沃汽車擴大與NVIDIA的合作。

NVIDIA Hyperion 8 AV平臺是一個先進的數(shù)據采集、開發(fā)和測試平臺，包含參考傳感器、自動駕駛汽車和中央計算機、3D地面真實數(shù)據記錄儀、網絡以及所有必要的軟件。

沃爾沃汽車從2016年開始借助高性能且高能效的NVIDIA DRIVE的算力，基于NVIDIA DRIVE Xavier，為新車型開發(fā)AI輔助駕駛功能，軟件則由沃爾沃汽車旗下的自動駕駛軟件開發(fā)公司Zenseact自主研發(fā)。

黃仁勛說，將于2022年投產的NVIDIA自動駕駛汽車計算系統(tǒng)級芯片NVIDIA DRIVE Orin，旨在成為汽車的中央電腦。

而沃爾沃汽車將為新一代汽車的自動駕駛計算機配備NVIDIA DRIVE Orin。

這意味著兩家公司的合作深入到更多軟件定義車型，首發(fā)就是將于2022年發(fā)布的新一代XC90。

05.

推出英偉達Omniverse企業(yè)版，

賦能Drive SIM 2.0

黃仁勛強調說，NVIDIA是一家軟件平臺公司，并大力發(fā)展NVIDIA AI和將3D世界連接至共享虛擬世界的NVIDIA Omniverse。

NVIDIA Omniverse是一款多GPU可擴展的云原生平臺，支持建模、布局、著色、合成、渲染、動畫等一系列構建3D虛擬建模所需的功能，用于仿真、協(xié)作和自主機器訓練。

其特點還包括：具有高物理精度、能夠充分運用RTX實時路徑追蹤和DLSS、可以使用NVIDIA MDL模擬材料、可以使用NVIDIA PhysX模擬物理學并且與NVIDIA AI完全集成。

黃仁勛提到：“Omniverse旨在創(chuàng)建共享虛擬3D世界，就像尼爾·斯蒂芬森在1990年代早期的小說《雪崩》中所描述的科幻虛擬空間那樣?！?/section>

去年12月，NVIDIA推出了Omniverse公測版本。自公測版發(fā)布以來，建筑、游戲以及大型廣告公司等合作伙伴都將Omniverse運用到其工作中。

從今年夏季開始，NVIDIA將提供Omniverse企業(yè)授權許可。

黃仁勛還宣布DRIVE Sim將于今年夏季開放供業(yè)界使用。他提到Omniverse中的DRIVE數(shù)字孿生是能夠與車隊中每一位工程師和每一輛車互聯(lián)的虛擬空間。

正如Omniverse能夠構建汽車生產工廠的數(shù)字孿生一樣，DRIVE Sim也可用于創(chuàng)建自動駕駛汽車的數(shù)字孿生，并將其用于自動駕駛汽車的開發(fā)。

此外，NVIDIA正與寶馬合作打造一個完全采用數(shù)字化設計的未來工廠，自始至終在Omniverse中進行模擬，創(chuàng)建數(shù)字孿生，并讓機器人與人類協(xié)同工作開展運營。

06.

結語：NVIDIA集齊“未來計算的三大支柱”

總體來看，NVIDIA今日公布的多項成果與進展，為基于Arm的解決方案帶來更多可能性，NVIDIA這又打造硬件又優(yōu)化軟件的勢頭，更加彰顯了其主導數(shù)據中心領域AI和HPC市場的決心，也為頗負盛名的GTC大會打出了響亮的頭炮。

此次GTC線上大會共超過10萬人注冊參會，共計將舉行1600多場技術演講。在接下來的5天內，3位圖靈獎得主、12位戈登-貝爾獎得主、10位奧斯卡獎得主，以及來自微軟、Arm、奧迪汽車、亞馬遜、通用電氣、微軟等企業(yè)的領導人均將在此次科技盛會上發(fā)表演講。

從最新一系列努力來看，NVIDIA身上早已貼上遠多于GPU巨頭的更多標簽，成為全棧計算平臺。首款數(shù)據中心CPU的發(fā)布，也宣告著NVIDIA的異構計算布局再添新的關鍵元件，數(shù)據中心產品線集齊CPU、GPU、DPU這“未來計算的三大支柱”。

NVIDIA正卯足了勁兒推進將GPU與Arm系CPU相結合的生態(tài)發(fā)展，這一切顯然還只是開始。

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