ARM準備在超級電腦應用領域大展身手

　　ARM的強項在于其相較于x86架構更具省電效益的潛力，此特性對于實際上不太容易為想要打造的超大規(guī)模系統(tǒng)提供大量電力的超級電腦設計工程師來說頗具助益。

　　ARM開發(fā)了一種向量指令集(vector instruction)，旨在將64位元的V8架構推進高性能運算應用領域;而日本業(yè)者富士通(Fujitsu)采用ARM架構所開發(fā)、設置于日本理研研究所(Riken Institute)的K Computer (原本采用Sparc架構)后續(xù)版本(Post-K)，達到了8 petaflops的運算性能，成為2011年時全球最強的超級電腦系統(tǒng)。

　　K Computer讓ARM處理器首次進軍超級電腦領域，一個由Intel x86架構稱霸的稀有市場;而ARM期望能進一步擴展在這個市場的版圖，慢慢取代如IBM或Cray等由超級電腦廠商自主開發(fā)的處理器。ARM的強項在于其相較于x86架構更具省電效益的潛力，此特性對于實際上不太容易為想要打造的超大規(guī)模系統(tǒng)提供大量電力的超級電腦設計工程師來說頗具助益。

　　目前ARM支援的Neon SIMD指令集僅限于128位元，鎖定客戶端系統(tǒng)的成像與視訊應用;而其可伸縮向量擴充指令集(scalable vector extensions，SVE)，支援在128位元上128~2,048位元長度的增量(increment)，使用者能寫入一次向量程式碼，并能無須重新編譯、在任何尺寸的向量設計上執(zhí)行該程式碼，而此功能號稱是其他架構無法支援的。

　　SVE是一組新的指令集，鎖定科學研究任務而非以數(shù)位訊號處理器(DSP)為基礎的多媒體加速應用;富士通表示，該公司打算在2020年推出的K Computer后續(xù)版本采用SVE，讓系統(tǒng)性能比前一代提升五十倍、省電效益提升十五倍。

　　據(jù)了解，SVE是一種負載/儲存(load/store)架構，采用最多32個向量暫存器(register)以及16個述詞(predicate)暫存器，加上控制暫存器以及一個first-fault暫存器;所謂的述詞暫存器是用來管理關于控制回路的不同決策，ARM為其未來對SVE的擴展預留了編程空間。

　　SVE規(guī)格是由數(shù)個合作夥伴共同開發(fā)，預定明年初公布，ARM才該開始研究將如何為該擴充指令集制作開放源碼Linux修補程式。

　　ARM展現(xiàn)了SVE上不同向量長度的可伸縮特性，圖中的結果是根據(jù)以不同向量長度編譯的程式碼之模擬

　　所有的ARM 64位元核心授權廠商都能取得SVE技術;ARM院士暨主架構師Nigel Stephens在近日于美國矽谷舉行的Hot Chips大會上表示，該公司已經(jīng)有多個合作夥伴正在進行開發(fā)，但目前不能透露任何公司名稱。

　　而對富士通來說，K Computer的合作案，提供與開始進軍高性能運算領域的ARM建立更進一步夥伴關系的機會;負責開發(fā)K Computer后續(xù)版本處理器、目標是讓該系統(tǒng)在2020年達到exaflop性能等級的富士通主架構師Toshio Yoshida 表示，Sparc目前仍是該公司商業(yè)用伺服器偏好的架構，不過他們也看到一系列采用ARM晶片之技術與科學用新系統(tǒng)的商機。

　　Yoshida透露，富士通的K Computer后續(xù)版本將采用512位元SIMD向量單元，在I/O部分將采用該公司的某個版本Tofu互連以及其他加速器核心;不過他對于該處理器晶片目前鎖定采用哪種“先進”制程節(jié)點三緘其口。他表示，富士通選擇512位元向量長度，是因為那正好是其前一代Sparc架構系統(tǒng)256位元SIMD的一倍：“我們想在這個領域把步伐放慢一點。”

　　SVE占據(jù)28位元的編碼區(qū)域，而且只有ARM的64位元核心能支援