本文為re：Invent 2021亮點(diǎn)解讀的第一部分，關(guān)于自研Graviton的部分，后續(xù)還有關(guān)于機(jī)器學(xué)習(xí)和關(guān)于存儲(chǔ)的部分，敬請關(guān)注后續(xù)。

正文：

自從亞馬遜云科技（以下簡稱AWS）發(fā)布自研的ARM處理器以及ARM云主機(jī)以來，各家云服務(wù)商在自研芯片的道路上越走越遠(yuǎn)。

2021年，云服務(wù)商內(nèi)卷的越來越激烈了，作為云服務(wù)商內(nèi)卷運(yùn)動(dòng)的發(fā)起者，AWS在2021年年底又介紹了新一款A(yù)RM處理器——Amazon Graviton 3。

只不過，Graviton 3沿用了64核心的配置，而市場上已經(jīng)有云服務(wù)商做出了128核的Arm芯片，背后究竟有什么樣的考慮呢，本文將分享亞馬遜云科技大中華區(qū)產(chǎn)品部計(jì)算與存儲(chǔ)總監(jiān)周舸的正式回應(yīng)。

時(shí)隔2年，Graviton 3帶來哪些提升

AWS官方新聞宣稱，Graviton 3比Graviton 2快了25％，與科學(xué)計(jì)算和媒體編碼有關(guān)的浮點(diǎn)運(yùn)算性能翻了1倍，加密工作負(fù)載運(yùn)算速度提升高達(dá)2倍，由于支持bfloat16，所以，機(jī)器學(xué)習(xí)推理運(yùn)算能力提升了3倍。

目前，Graviton 3公開的信息比較少，湊巧在AWS首席布道師Jeff Bar的推特里發(fā)現(xiàn)了一張開蓋的Graviton 3的圖片。圖中顯示，Graviton 3采用的是時(shí)下最流行的Chiplet設(shè)計(jì)和先進(jìn)的封裝技術(shù)，這為I／O提升埋下了伏筆。

另外一張網(wǎng)傳的圖片顯示Graviton 3采用了PCIe 5．0的I／O連接。DDR 5加PCIe 5．0，IO規(guī)格與最新的x86系列CPU對齊了。按理說，后者距離上市應(yīng)該還有幾個(gè)月時(shí)間，Graviton 3搶先一步了。

此外，AWS還宣稱，Graviton 3的功耗最多可降低60％，不清楚是跟x86服務(wù)器做對比的還是跟此前的哪款服務(wù)器做對比，總之，AWS有資格獲得一枚綠色節(jié)能小能手勛章。

在面向中國媒體的溝通會(huì)上，亞馬遜云科技大中華區(qū)產(chǎn)品部總經(jīng)理顧凡大談亞馬遜云通過技術(shù)創(chuàng)新（比如Graviton通用芯片和Trainium AI芯片），通過具體行動(dòng)在節(jié)能減排上所取得的成績（比如大量使用清潔可再生能源），讓人們看到上云對于節(jié)能減排的意義，多買一臺(tái)云服務(wù)器可能比多種一棵樹還環(huán)保。

AWS副總裁Peter DeSantis解釋了提升Graviton核心效能的一個(gè)重要因素，那就是讓核心變得更寬（Make the core wider），比如，把Graviton3把每個(gè)核心在每個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行的指令數(shù)量從5個(gè)提升到8個(gè)，總之，就是讓每個(gè)時(shí)鐘周期能做更多事兒。

AWS還宣布Graviton 3芯片將用于EC2 C7g實(shí)例，新的服務(wù)器將采用了新的DDR5內(nèi)存，與此前Graviton 2采用的DDR 4內(nèi)存相比，DDR 5的內(nèi)存帶寬提升50％，有利于提高科學(xué)計(jì)算等內(nèi)存密集型應(yīng)用的性能表現(xiàn)。

C7g實(shí)例所采用的服務(wù)器硬件采用了三路設(shè)計(jì)，Graviton2的服務(wù)器只有2路，計(jì)算密度得以大幅提升。筆者所見的單路雙路和四路會(huì)多一些，三路相對少一些。

另外，網(wǎng)傳圖片顯示Graviton 3使用了大約550億個(gè)晶體管，而大會(huì)上，AWS副總裁Peter DeSantis展示的PPT則顯示有500億晶體管，這年頭，上下50億晶體管都是誤差范圍了？

官方數(shù)據(jù)顯示，C7g實(shí)例與由Graviton2支持的C6g實(shí)例相比，計(jì)算密集型工作負(fù)載性能提高多達(dá)25％，C7g實(shí)例的網(wǎng)絡(luò)帶寬也高出20％。

此外，C7g實(shí)例還支持 Elastic Fabric Adapter （EFA），允許應(yīng)用程序直接與網(wǎng)絡(luò)接口卡通信，提供更低且更一致的延遲，提高需要大規(guī)模并行處理的應(yīng)用性能，比如HPC并行計(jì)算集群，比如機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練集群，總之，它很重要。

記得Graviton2發(fā)布的時(shí)候，強(qiáng)調(diào)相關(guān)實(shí)例相較于x86實(shí)例有高達(dá)40％的性價(jià)比提升，而Graviton3的發(fā)布沒有過于強(qiáng)調(diào)性價(jià)比方面的提升（雖然肯定有），而是強(qiáng)調(diào)在高性能計(jì)算等更多場景上的性能表現(xiàn)。

Graviton 3的細(xì)節(jié)已不是最重要的事

在采訪中，亞馬遜云科技大中華區(qū)產(chǎn)品部計(jì)算與存儲(chǔ)總監(jiān)周舸則不愿意多聊芯片本身，他更愿意談的是，Graviton3實(shí)例用的好不好的問題。

但媒體似乎沒有放棄各種有趣的猜測，全球許多專業(yè)媒體都在根據(jù)已知信息猜測Graviton3的更多細(xì)節(jié)，有猜測說，Graviton3用的是Arm Neoverse V1架構(gòu)，有的人猜測是N2。

Timothy Prickett Morgan發(fā)表在NextPlatform上的猜測，紅色字體是猜測的數(shù)據(jù)，黑體則是公開的信息。值得注意的是，媒體普遍猜測Graviton3的TDP大約為100瓦，遠(yuǎn)低于x86方案。

Graviton3采用了臺(tái)積電的5nm工藝制程，Arm v8．5版本架構(gòu)，主頻相比上一代僅僅提升了0．1G（僅為2．6G），主頻晶體管數(shù)量雖然相比上代增長了200萬，而核心數(shù)量卻沒有增長，還是64核。

才64核？Graviton 3為什么不堆更多核心？

我們知道，2021年，國際市場上的Ampere Altra Max也提升到了128核，國內(nèi)市場上的阿里平頭哥半導(dǎo)體也發(fā)布了一款128核的基于Arm v9的處理器，為什么先搞ARM芯片的Graviton3還是64核呢，多出來200億的晶體管放在哪兒了呢？

周舸表示，新增的晶體管主要用于提升內(nèi)存帶寬而不是增加核心，之所以如此選擇，是考慮到Graviton用戶的實(shí)際工作負(fù)載主要是大數(shù)據(jù)、微服務(wù)以及HPC，這些負(fù)載對于內(nèi)存帶寬和延時(shí)的要求很高，于是AWS認(rèn)為提升內(nèi)存比增加核數(shù)更有意義，用戶的實(shí)際反饋也確實(shí)如此。

AWS的設(shè)計(jì)原則是如何以最低的成本提供更多的性能，芯片設(shè)計(jì)和實(shí)例設(shè)計(jì)需要考慮性價(jià)比，就好比司機(jī)憑經(jīng)驗(yàn)掌握車速，把車速控制在某一個(gè)速度才更省油，AWS的EC2也要考慮類似的問題，而不是一昧的追求更主頻或者更多核。

Graviton在中國市場表現(xiàn)喜人

此外，相信許多人都好奇基于Graviton處理器的EC2實(shí)例的市場表現(xiàn)，特別是在國內(nèi)市場的接受度如何，對此，周舸雖然沒有用數(shù)字來直接加以說明，但言語間，對于Graviton實(shí)例的市場表現(xiàn)還是非常滿意的。

之所以有較好的市場表現(xiàn)，一方面是因?yàn)閺膞86遷移工作負(fù)載并不是太困難，周舸表示有許多負(fù)載都能在一兩天內(nèi)完成。更重要的一方面在于，AWS自己的很多托管服務(wù)的底層就在用Graviton，用戶自己用了Graviton可能連自己都不知道。

高通如果看到這里可能會(huì)發(fā)瘋，當(dāng)年，高通的ARM服務(wù)器如果想替代x86服務(wù)器，必須要解決從x86硬件遷移到ARM服務(wù)器的所有問題，基本是要在整個(gè)應(yīng)用生態(tài)上，重走x86多少年來走過的路，其難度可想而知，而AWS充分利用了云服務(wù)的天然優(yōu)勢，高通只能大呼羨慕。

高通的ARM服務(wù)器好比在大冬天里讓用戶從暖和的被窩爬出來，鉆到另外一個(gè)冰涼的被窩，而AWS的做法則是在被窩的一頭又放了一個(gè)被窩，用戶不用克服任何障礙就能走到另一頭，因?yàn)?，Graviton用成本優(yōu)勢正吸引著用戶自愿走向另一頭。

從2018年發(fā)布以來，AWS的Graviton處理器已經(jīng)度過了為期四年的考驗(yàn)期，實(shí)踐證明，這么一折騰，居然還挺成功的。

Graviton的應(yīng)用生態(tài)還在成長，AWS用各種方式鼓勵(lì)開發(fā)者把工作負(fù)載遷移到Graviton實(shí)例上，包括VMware等知名企業(yè)都參與其中，Linux生態(tài)也都響應(yīng)了Graviton生態(tài)，此外，AWS也有一些面向合作伙伴認(rèn)證也在推行當(dāng)中。