英特爾這幾年估計(jì)心很累。
除了PC銷量下滑、工藝進(jìn)展遲滯，當(dāng)英偉達(dá)股價(jià)上漲、新型AI處理器問世、AMD收購(gòu)賽靈思、蘋果發(fā)布新芯片……英特爾每每都要被拖出來吊打一次。
是廉頗老矣？還是大象善舞本來就不容易？
從英特爾現(xiàn)在的業(yè)務(wù)情況來看，傳統(tǒng)PC業(yè)務(wù)已經(jīng)從原來的八成下降到現(xiàn)在的五成，而數(shù)據(jù)中心則一路上揚(yáng)，營(yíng)收從原來的二成增長(zhǎng)到了五成。或許老牌科技企業(yè)都逃不開波峰低谷的發(fā)展周期，于是轉(zhuǎn)型就成為必然。
從2017年開始，英特爾就宣稱自己是一家數(shù)據(jù)公司，因?yàn)椤皵?shù)據(jù)才是未來的石油”。2018年底，英特爾宣布最新戰(zhàn)略目標(biāo)，即以制程和封裝、XPU架構(gòu)、內(nèi)存和存儲(chǔ)、互連、安全、軟件六大技術(shù)支柱為核心，明確了“以PC為中心”轉(zhuǎn)向“以數(shù)據(jù)為中心”的轉(zhuǎn)型目標(biāo)。
而就在昨晚，英特爾正式發(fā)布其首款數(shù)據(jù)中心獨(dú)立圖形顯卡——服務(wù)器GPU，以及oneAPI Gold工具包。這也意味著，英特爾六大戰(zhàn)略中的XPU架構(gòu)（XPU架構(gòu)中的“X”指的是包含 CPU、GPU、專用加速器以及FPGA 的混合架構(gòu)）集齊最后一條“神龍”；軟件方面，one API Gold繼Beta版本發(fā)布一年后，也完成了階段性的躍升。軟硬件共同發(fā)力，英特爾卯足力氣攪動(dòng)數(shù)據(jù)中心本來就不平靜的池水。
局勢(shì)已經(jīng)非常明朗，英特爾、英偉達(dá)、AMD都在打造自家的XPU架構(gòu)，通過收購(gòu)也好、自研也罷，在硬件架構(gòu)和軟件工具上的布局都是一副當(dāng)仁不讓的態(tài)勢(shì)。
英特爾加速計(jì)算20年坎坷路
英特爾不是沒有過獨(dú)立顯卡GPU的嘗試，只不過是20年前。2009年末，英特爾宣布取消“Larrabee”圖形芯片項(xiàng)目，將重注都押在多核的技術(shù)路徑上。
彼時(shí)，英偉達(dá)已經(jīng)推出Tesla，大舉進(jìn)攻。AMD也在2006年收購(gòu)了ATI后正式進(jìn)入顯卡領(lǐng)域，雖然在CPU和GPU面臨著英特爾和英偉達(dá)的雙重夾擊，卻也是成就今天三足鼎立局面的關(guān)鍵一步。
英特爾在集成顯卡這條路的經(jīng)濟(jì)賬沒毛病。將圖像處理的部分整合到CPU中，這樣一來核心顯卡始終是和CPU一體的，必要時(shí)還是需要調(diào)用部分CPU的運(yùn)算能力來提高圖像處理效率。當(dāng)性能需要提升時(shí)怎么辦？增加核顯，還可以提高處理器價(jià)格，間接增加利潤(rùn)。或許正因如此，英特爾沒有太大動(dòng)力去開發(fā)獨(dú)顯GPU，在宣布取消Larrabee項(xiàng)目時(shí)，信誓旦旦表示不會(huì)推出獨(dú)立顯卡GPU，至少短期內(nèi)不會(huì)。
被停掉的Larrabee后來成為了至強(qiáng)融核（Xeon Phi）協(xié)處理器的原型，這是英特爾首款集成眾核（Many Integrated Core，MIC）架構(gòu)的產(chǎn)品，用作高性能計(jì)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)或服務(wù)器的加速卡，順應(yīng)了高性能計(jì)算市場(chǎng)的異構(gòu)需求。Xeon Phi也一度被用到超級(jí)計(jì)算機(jī)上，雄霸世界超算榜單，例如我國(guó)的天河一號(hào)、天河二號(hào)，直到2015年4月被美國(guó)禁止向中國(guó)超算中心出口Xeon Phi。
受市場(chǎng)需求頹勢(shì)的主要影響，2018年開始，代號(hào)為Knight Landing的Xeon Phi 7210、7230等產(chǎn)品列入停產(chǎn)計(jì)劃；去年，代號(hào)為Knight Mill的Xeon Phi處理器也啟動(dòng)停產(chǎn)計(jì)劃，并宣布將在今年7月31日停止出貨。
而就在英特爾在加速計(jì)算曲折前進(jìn)的這些年，英偉達(dá)GPU一騎絕塵，AMD也在CPU和GPU雙線開花。雖說船大不好調(diào)頭，但作為巨頭，必要時(shí)確實(shí)要勇于自我piapia打臉。
2017年末，原AMD RTG總裁、顯卡首席架構(gòu)師Raja Koduri離開AMD，加入英特爾。當(dāng)時(shí)業(yè)界就推斷英特爾可能要重啟獨(dú)顯計(jì)劃，直到Xeon Phi陸續(xù)停產(chǎn)，這一猜想在去年達(dá)到沸點(diǎn)。
直到今年8月的架構(gòu)日上，英特爾曝光了針對(duì)數(shù)據(jù)中心的首款基于 Xe 架構(gòu)的獨(dú)立圖形顯卡，有關(guān)英特爾開發(fā)獨(dú)顯GPU的傳言正式得到驗(yàn)證。
英特爾高級(jí)副總裁、首席架構(gòu)師，兼架構(gòu)、圖形和軟件部門總經(jīng)理RajaKoduri發(fā)布Xe戰(zhàn)略
Xe GPU的出現(xiàn)，從多個(gè)維度補(bǔ)充了英特爾缺失的拼圖。它正式宣告英特爾進(jìn)軍高端GPU領(lǐng)域，將觸角伸向移動(dòng)端、桌面端、云游戲、數(shù)據(jù)中心、高性能計(jì)算等多個(gè)領(lǐng)域。此外，它作為英特爾向量計(jì)算的代表產(chǎn)品，進(jìn)一步補(bǔ)全了英特爾的XPU組合。
XPU架構(gòu)成為必爭(zhēng)之地
僅有CPU一條路確實(shí)走不通，這一點(diǎn)AMD的方向從一開始就是正確的，英特爾這些年也通過買買買擴(kuò)充了XPU架構(gòu)。
圖源 | arabhardware.net
2015~2019這幾年間，英特爾都有重磅收購(gòu)，幾乎都是圍繞這個(gè)架構(gòu)理念展開的。2015年收購(gòu)FPGA供應(yīng)商Altera，2016年收購(gòu)AI芯片供應(yīng)商N(yùn)ervana，2017年收購(gòu)了ADAS芯片供應(yīng)商Mobileye和AI芯片供應(yīng)商Movidius，2018年收購(gòu)eASIC，2019年收購(gòu)云端AI芯片供應(yīng)商Habana Labs。
直到昨天正式推出針對(duì)數(shù)據(jù)中心的首款服務(wù)器GPU，至此，XPU全家桶已配齊。如果說英特爾之前擱置GPU計(jì)劃是出于市場(chǎng)策略和技術(shù)瓶頸，那么，今天重返這一市場(chǎng)，難度就會(huì)低嗎？英偉達(dá)的GPU性能不夠好嗎？AMD的性價(jià)比它不香嗎？用戶選擇英特爾的理由是什么？
據(jù)英特爾的技術(shù)大拿表示，在過去的20年里，英特爾其實(shí)一直在提供集成圖形顯卡。而顯然，隨著工作負(fù)載和性能需求都在上升，AI和流媒體在這些工作負(fù)載中的占比也在上升。英特爾正在擴(kuò)展為更為堅(jiān)實(shí)的Linux堆棧，并將從數(shù)據(jù)中心一些獨(dú)特的用例開始，比如安卓云游戲和流媒體服務(wù)。
這是非常明智的一個(gè)起步。安卓云游戲在全球游戲開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)74%的市場(chǎng)份額，增長(zhǎng)空間非常大；而流媒體服務(wù)涉及高密度的媒體轉(zhuǎn)碼和編碼，現(xiàn)在小視頻、直播盛行，有著巨量的用戶市場(chǎng)。英特爾希望通過至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器與全新服務(wù)器GPU的組合，加上開源和授權(quán)的軟件組件，通過較低的總體擁有成本（TCO），為安卓云游戲以及實(shí)時(shí)頂級(jí)視頻直播的高密度媒體轉(zhuǎn)編碼提供高密度、低時(shí)延的解決方案。
但不管怎樣，英特爾這一次押注數(shù)據(jù)中心GPU，將會(huì)是更為艱難的挑戰(zhàn)。首先龐大的研發(fā)投入仍然必不可少，更重要的是，這一次要突圍的技術(shù)需要多點(diǎn)開花，要在AI、5G、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域都要持續(xù)投入，基礎(chǔ)研發(fā)上既要保持專注還要保證核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，軟件要更易用，生態(tài)要更強(qiáng)大。
互相滲透的軟件生態(tài)
XPU的確很強(qiáng)大，但是想要把整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)打通，除了硬件，軟件平臺(tái)也是要搭建的。因?yàn)樯婕暗骄唧w的開發(fā)工作，在不同架構(gòu)之間切換并不容易，尤其是想要跨廠商進(jìn)行切換的時(shí)候，這也是業(yè)內(nèi)普遍的痛點(diǎn)。
英特爾曾在2019年的SuperComputing大會(huì)上首次提出oneAPI，并表示這是為實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一、簡(jiǎn)化的跨架構(gòu)編程模型所提出的愿景，希望能夠不受限于單一廠商專用的代碼構(gòu)建，且能實(shí)現(xiàn)原有代碼的集成。借助oneAPI，開發(fā)者可以針對(duì)他們要解決的特定問題選擇最佳的加速器架構(gòu)，且無需為一個(gè)架構(gòu)和平臺(tái)再重寫軟件。這不僅能夠釋放底層硬件的性能潛力，同時(shí)能降低軟件開發(fā)和維護(hù)成本。繼Beta版本發(fā)布一年后，相信這次最新發(fā)布的Gold版本在代碼穩(wěn)定性、成熟度以及性能表現(xiàn)方面值得期待。
既然支持跨架構(gòu)、跨廠商的切換，那么不妨設(shè)想一下，如果英特爾、英偉達(dá)和AMD的芯片同在一個(gè)系統(tǒng)中，oneAPI是否可以提供支持？
對(duì)這一問題，英特爾方面給出的答案是肯定的，哪怕這個(gè)系統(tǒng)中沒有英特爾的芯片，也是可以支持的。這意味著什么？它將成為開放的行業(yè)規(guī)范，任何人都可以運(yùn)用它，它甚至可以進(jìn)入英偉達(dá)、AMD的生態(tài)系統(tǒng)。面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)，英特爾向友商敞開懷抱，并且進(jìn)入他們的陣營(yíng)擁抱他們和他們的盟友。oneAPI就是英特爾在軟件乃至生態(tài)層面最大的雄心。
英偉達(dá)的做法異曲同工。在2019年法蘭克福國(guó)際超算大會(huì)上，英偉達(dá)已經(jīng)宣布其CUDA編程架構(gòu)開放支持Arm CPU架構(gòu)，向Arm生態(tài)系統(tǒng)提供全堆棧的AI、HPC軟件，可支持所有AI框架、600多個(gè)HPC應(yīng)用程序的加速，其中包括所有NVIDIA CUDA-X AI和HPC庫(kù)、GPU加速的AI框架和軟件開發(fā)工具，比如支持OpenACC的PGI編譯器和性能分析器。而堆棧優(yōu)化完成后，NVIDIA將為所有主流CPU架構(gòu)提供加速，包括x86、POWER、Arm。
AMD幾年前也開始了這樣的嘗試，其Radeon開放運(yùn)算平臺(tái)ROCm，希望通過CUDA編譯代碼轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步支持英偉達(dá)的 CUDA平行運(yùn)算平臺(tái)，開始了在軟件平臺(tái)上對(duì)英偉達(dá)的追趕。
寫在最后
5G、AI都在催生計(jì)算場(chǎng)景的多樣性和更為豐富的內(nèi)涵。未來的數(shù)據(jù)是多樣化的，需要通過多種硬件計(jì)算組合來應(yīng)對(duì)多種數(shù)據(jù)類型，誰(shuí)能挖掘出最優(yōu)化的算力組合，誰(shuí)就能讓數(shù)據(jù)發(fā)揮出最大價(jià)值。異構(gòu)計(jì)算，不僅是解決摩爾定律走入絕境的一種方法，更是未來所需。這就是為什么英特爾、英偉達(dá)、AMD紛紛在構(gòu)建自己的XPU平臺(tái)。
不過，當(dāng)三大巨頭紛紛端出自己的全家桶時(shí)，一個(gè)挑戰(zhàn)是共通的：進(jìn)步絕不僅體現(xiàn)在處理性能的提升上，更大的難題在于：如何牢牢抓住應(yīng)用需求，用極為豐富、靈活的組合給出最優(yōu)化、最適配的方案？