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ARM、IBM和英特尔:服务器市场的博弈谁会赢?

2016/07/13
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半导体市场的衰落已经成为不争的事实,虽然有很多人企图在找到下一个风口,以刺激半导体市场的起死回生。可是来自市场的反馈并不作美,尤其是中国市场的放缓,还引起了国际半导体厂商的恐慌。据统计亚太市场站全球市场的 60%,而中国占亚太地区的 50%,由此中国市场的动一动足以让诸位大厂肝颤一下,尽管越南和印度在崛起,但是在短期内还是难以起到决定性作用。

在风口的寻找上大家都下足了功夫,有的说是物联网、有的说是无人机,有的说是 VR。但是物联网还没有任何眉目,说好的智能家居似乎没有飞入寻常百姓家,被热捧的无人机、VR 似乎市场也没爆发式增长。电子产品的市场实在缺乏刺激,一时间风投似乎都找不到切实可投的方案。

智能手机出货量的下滑注定给与之相关的半导体厂商带来下跌,怎么办?有的抱团取暖,有的开拓新市场,总之谁都没闲着。于是乎我们看到 2015 年出现大宗并购案,博通随之被并购了,飞思卡尔不再有,Altera 变成英特尔的附属。由于资本的驱动,半导体厂商有的在急于卖掉变现,有的在寻找新的商机,有的则在成熟领域抢夺市场。

ARM、IBM 和英特尔:服务器市场的博弈战谁会赢?
服务器市场想必大家都非常熟悉,因为大数据的爆发,很多数据中心建起来了,更多需求来了,当初放弃这块业务的 IBM 幡然醒悟了,自己丢掉了多好的一块肥肉,目前看来最有发展潜力的一块业务,岂能这么白白拱手让人。于是它推出了自己的 POWER 构架,建立了自己的生态圈,与 Xilinx 一起搞加速卡,试图在这一领域和英特尔分得一杯羹。

英特尔不能说没有压力,但是目前也只是冷笑:“切,我要设备有设备,要技术有技术,关键还是握着 95%的市场份额,看你怎么抢。”在这里想讨论的是英特尔的 X86 架构和 IBM 的 POWER 架构到底谁更具有优势?如果 POWER 具有优势长期看来还是能发展起来的,怕就怕具有没有革命性的优势,用户的换机动力太小,最后不得而终。专业人士分析:“如果只比较 CPU,其实没有什么好说的。指令集不同,工艺不同。如果需要比较,那就需要比较各自的硬件软件体系。”

先说硬件系统,从处理能力来说,单 Hz 的处理能力 x86 已经超过了 Power 系列。但是 Power 的优势在于采用了标准的 SMP 结构,也就是说对于内存来说所有 CPU 访问的速度都是一致的,而 x86 采用了 NUMA 结构,这就是说 CPU 和内存是分区的,每个 CPU 访问自己的这部分内存特别快,但是如果需要访问其它部分那就要走 QPI 总线,这也客观上造成了随着 CPU 数量的增多,处理能力的增长 Power 系列的线性程度远好于 x86(这也是为什么很少会用 4 路以上的 x86 服务器)。而且作为小型机,封闭系统,其设计更加完整紧凑,综合起来性能强于 x86;再说软件系统,IBM 服务器硬件体系是自己的,操作系统也是自己的,所以整合起来 Power 系列服务器的整体稳定性要高于 x86 服务器,而且运维方便(特别是对于一些外围硬件,如果使用 IBM 更加容易用),抗压能力也强。POWER 系列服务器的缺点就是封闭,价格太高,随着分布式数据中心的发展,X86 构架的优势突显,因此 POWER 遭到淘汰。

又是价格,IBM 能否将价格降下来这个是崛起的关键,但是 IBM 要说降价的前提是用户大增,降低成本。好吧,鸡生蛋蛋生鸡的问题又来了。

除了 IBM,另一个想进军服务器领域的就是 ARM,ARM 构架在移动处理器领域的成功有目共睹,放眼望去几乎都是 ARM 的天下了,原来仅存独立构架的 Atmel 也被收购了,预计 AVR 构架也会成为历史。英特尔在移动处理器领域也曾经非常努力过,可是最终抵不过 ARM 的排山倒海,最后败下阵来,烧掉 100 亿美金以后毅然忍痛割肉,还美其名曰:用现有的技术做自己能做的事情。看来移动处理器领域是暂时放手了。英特尔在服务器领域的霸主地位让它保持了自己的扬眉吐气,心里暗自嘀咕:ARM 想进军服务器领域,再做十年春秋大梦。

英特尔说得不是没有道理,ARM 处理器基于精简指令集(RISC)架构。指令集数量少就可以简化硬件逻辑的设计,减少晶体管数量,也就意味着低功耗。而且由于移动平台应用通常简单,程序的控制流不复杂,执行效率没有必要很高,所以流水线、分支预测等硬件逻辑都比较简单,这些都降低了晶体管总量。同时因为移动设备有电池的能源限制,ARM 的电源管理是作为重要部分特别设计了。比如移动设备的处理器在待机时通常只以极低的主频在运行,甚至可以暂时关闭闲置的核心、协处理器来降低功耗。

X86 架构就截然不同,x86 是复杂指令集(CISC)架构,存在很多机器指令,只为了高效地完成一项专门任务(比如 MMX, SSE 中的指令)。这就使得硬件的逻辑很复杂,晶体管数量庞大。为了高效地进行运算,x86 架构有较长的流水线以达到指令级并行(ILP)。长流水线带来的一个弊端,就是当遇到分支时,如果预载入分支指令不是未来真实的分支,那么要清空整个流水,代价较高。所以 x86 为此还必须有复杂的分支预测机构,确保流水线的效率。再加上多级 cache,支持超线程、虚拟化等等,X86 的复杂度其实相当高。 ARM 处理器本身定位于嵌入式平台,应付轻量级、目的单一明确的程序,现在应用在移动设备上正是得心应手。x86 定位于桌面和服务器,这些平台上很多应用是计算密集型的,比如多媒体编辑、科研计算、模拟等等。

因此从硬件层面看,这两种处理器的设计初衷可说是背道而驰的,X86 架构在移动计算站稳脚跟很困难,而 ARM 的 RISC 架构也无法在较复杂的应用中表现很出色,例如高性能计算等领域。

每个事物都有自己的使命,看来 ARM 架构和 X86 架构的定位就是不同,英特尔想强制进入移动处理器领域已经验证失败,ARM 能否进入服务器领域能够成功?大家可以猜吧。

当然,也有人说由于英特尔的垄断已经引起了客户的不满,客户方也在希望出现新的替代品来缓和这种局面。看,着就是 IBM 和 ARM 的机会,但是能否坚持做出好产品,能够赢得用户的青睐,就要看他们自己的了。

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一个多世纪以来, IBM 一直致力于帮助每个客户取得成功,并全力研发对于全世界举足轻重的各种创新产品。

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