數字化經濟時代，英特爾如何扛起「變革者」這面旗？

隨著雲計算、大數據、人工智慧等技術和應用的發展，所產生的數據類型和總量也呈現爆髮式增長態勢。據第三方機構預測，到 2020 年，僅一位互聯網用戶每日就能產生 1.5GB 的流量，一家智能工廠每天將產生 1PB 的數據，而雲視頻服務提供商每日則將產生高達 750PB 的視頻數據。數據洪流洶湧而至，數據自由度與分布度的增加、新興技術的湧現，使正處數字化轉型中的企業面臨緊迫的壓力和巨大的挑戰。

2017 年 7 月 12 日，英特爾公司在京召開主題為「芯飛躍創未來」的新品發布會，宣布推出英特爾至強可擴展處理器。作為近十年來數據中心平台最大的技術進步，該處理器可為計算、網路和存儲帶來針對工作負載優化的性能，向下一代雲基礎設施提供堅實基礎，並賦能數據分析、人工智慧、高性能計算、網路轉型等各類應用，以加速企業數據中心現代化及業務轉型的實現。

揭秘全新網格（ Mesh）互連架構

英特爾至強可擴展處理器採用全新的內核微架構、核內互聯和內存控制器。因此，該平台可優化數據中心和網路基礎設施所需的性能、可靠性和可管理性，使得企業獲得普世性能將洞察付諸實施、實現業務連續性，並滿足實時服務交付方面的需求。

在大會上，英特爾數據中心集團副總裁 Lisa Davis 分析說：「大概在過去的十年當中我們一直以來都在使用同樣的拓撲，我們的 CPU 架構並沒有發生巨大的變化，我們每一次升級都會有新的核心，我們都會有新的存儲器，以及新的存儲、新的輸出。我們希望能夠進一步在快閃記憶體、I/O 之間進行協同，英特爾以及互聯網的聯繫可能成為更好的做法，這也就是為什麼對我們下一代產品來講我們非常的激動，我們將會為整個業界引入全新的英特爾 Mesh 架構，它能夠為我們帶來更加直接的通路，也會更好的加強數據傳輸，比前一代的產品能獲得更好的基礎。「

相比 Ring 核心是一個圈，Mesh 架構看起來就是一個矩陣，橫豎的數據通道縮短核心之間的通道。舉例來說，從初始核心出發，不論是橫豎多遠的核心都可一次抵達。而遇到斜對角線的交換，則最多一次中轉即可抵達。比起過去一個接一個核心的繞圈，Mesh 架構顯然是一次質的飛躍，這也驗證了英特爾的說法：從最底層重新設計架構。

Ring 架構 vs Mesh 架構

上圖即為 24 核心 Broadwell-EX 的至強 E7v4 與新一代 28 核心的 SkyLake-SP 至強處理器對比圖。看起來雖然兩者的差別不大，都是許多的線條將各個處理器連接起來。但是在原理與效率上，兩者卻有了本質的區別。

下一代 Xeon 處理器，在晶元設計架構時採用的全新網格（ Mesh）互連架構，會做為 CPU 核心和高速緩存間存取數據的新途徑，以改善 CPU 存取延遲， 以及支持更高內存帶寬的需求，這也是英特爾近年來最大一次的 Xeon 核心架構大翻新。

同時，Lisa Davis 還強調到：「英特爾大部分工作已經從四年的伺服器升級到至強的可擴展處理器，它也是可以降低軟體和操作系統的許可費和採購成本。現在可以成為更優質的基礎設施的一個巨大支持。它是成為更加快速的、無縫的、通用的、深度學習的，同時可擴展的能力，特別是在現有的數據中心上。我們知道 AI 現在剛剛興起，但是人工智慧已經一躍成為增長最快的數據中心的工作負載。」

與通常的更大的後端基礎設施緊密相關，應該很難在這些場景中依靠一次性的加速器，並且推理要求的並行計算更少，無論使用一般用途的至強處理器還是加速器最終性能差別不大與上一代的基礎設施相比，至強可擴展平台最終可將深度學習訓練和推理的性能提高 2.2 倍，憑藉英特爾對流行的開源學習框架的優化，再加上經過優化的軟體，性能提升可以達到 100 倍。所有的改進結合起來可將訓練時間由數日縮短至數小時。

創造性架構技術背後曾面臨的那些挑戰

眾所周知，添加更多內核並將其連接，以便創建一個多核數據中心處理器，這個任務聽上去可能很簡單，但是 CPU 內核、內存層次結構和 I/O 子系統在這些需要周密架構子系統的連接提供了關鍵路徑。這些互聯就像一個精心設計的高速公路一樣，在關鍵位置設有合適數量的車道和坡道，以便讓交通一路暢通，而不是讓人們和貨物閑坐在路上浪費時間。

增加處理器內核的數量並提高內存和每個處理器的 I/O 帶寬，以滿足大量數據中心負載的需求——這構成了一些必須通過創造性架構技術才能解決的挑戰。這些挑戰包括：

提高內存、片上緩存層級架構、內存控制器和 I/O 控制器之間的帶寬。如果可用互聯帶寬並不能隨處理器上的其它資源適當擴展，那麼互聯就會像令人沮喪的高峰期交通擁堵一樣，成為限制系統效率的瓶頸。

降低訪問來自晶元緩存、主內存或其它內核數據時的延遲。訪問延遲取決於晶元實體之間的距離、發送請求和響應的路徑，以及互聯操作的速度。這相當於在擴張型城市 vs 緊湊型城市的通勤時間、可用路徑的數量，以及高速公路上的限速。

創造高能效的方式，把數據從晶元緩存和內存提供到內核和 I/O。由於每個組件之間更遠的距離和更高的帶寬，當添加更多內核時，完成相同任務的數據遷移所需的能量就會相應地增加。以交通為例，隨著城市成長和通勤距離的增加，通勤期間所浪費的時間和能量會讓用於生產工作的可用資源變得更少。

在這樣的背景之下，英特爾開始致力於創新架構解決方案，以便在創建更強大、高效的處理器時走在挑戰的前面，從而滿足現有和新興工作負載——例如人工智慧和深度學習的需求。

因此，英特爾至強可擴展處理器還為企業提供最豐富的平台功能創新，相比上一代系統或產品，英特爾至強在工作負載上的性能具有一些較為明顯的提升，包括但不限於：

人工智慧層面：相比上一代，英特爾至強可擴展處理器針對深度學習訓練和推理可提供 2.2 倍的性能。結合可加快交付人工智慧服務的軟體優化，相比 3 年前未經優化的伺服器系統，全新的處理器可實現 113 倍深度學習性能的提升。

虛擬化層面：與上市 4 年的系統相比，可將運營的虛擬機數量提升 4.2 倍，實現服務快速部署、伺服器利用率提升、能源成本降低，與空間效率的提升，進而加速企業數據中心現代化的實現。

高性能計算層面：藉助 IntelAVX-512 以及集成 IntelOPA 埠，英特爾至強可擴展處理器可將每秒浮點運算性能提升最高 2 倍，從而提供更高的計算能力、I/O 靈活性和內存帶寬，以加快發現與創新的速度。

與合作夥伴共建生態，迎接大數據和人工智慧的未來

今天所有運營雲服務的公司、運營雲服務的行業越來越多，隨著越來越多的行業開展數字化轉型，市場對於雲服務和技術的需求有快速的增長的勢頭，雲有出色的經濟性、靈活性和速度，因此可以讓更多的廠商更好更輕鬆的開展工作。

衡量信息技術進步的重要標誌就是數據存儲量，在會議上，騰訊雲副總裁王龍先生提到，「過去十年，騰訊的數據存儲量實現了幾萬倍的增長，現在已經到 EB，而且預計很快會到 ZB 級別。如今英特爾的多核並行技術，使用更高密度的 CPU，之前很多台伺服器處理的數據現在單台就能處理。英特爾的高級矢量拓展指令集 AVX-512 新技術的應用可提高計算密集型工作負載性，幫助和激勵商業模式的創新。為迎接大數據和人工智慧的挑戰，基於今天發布的英特爾至強可擴展處理器，騰訊和英特爾深度合作更新騰訊 6.0 計算平台，騰訊雲也會推出第三代雲伺服器。」

同時，蘇寧雲商集團股份有限公司執行副總裁、數字雲公司總經理喬新亮也在發言中表示：「蘇寧私有雲從建設之初就走了自建，基於 OpenStack 和 KVM 的雲計算環境，今天我們完全跑在虛擬化上，提升效率依然是目前面臨的重要技術難點。另外關於數據分析部分，這部分是今天蘇寧投入最大，增長最快的一個環節。如果說過去我們做的事情是把線上、線下所有交易過程都做了數字化，都記錄下來，也做了對過去數據的一些分析，今天投入大量精力在做預測、做挖掘，通過數據分析優化自己的流程，通過數據分析更好地滿足用戶的體驗，在這個過程中需要的是一個穩健的雲環境，需要一個強大的『芯』。「

由此可見，在海量的數據、精準的預測分析以及高效的運維要求之下，「芯」已變得越來越重要。從高性能計算和網路虛擬化，到高級分析和人工智慧，無論是輕量級的工作負載還是重量級的關鍵任務應用，面對不同細分市場的不同應用需求，為不同的企業提供最優支持也稱為英特爾目前面臨的重點，或許，英特爾至強的研發和應用是其邁出的重要一步。接下來，如何為客戶帶來業務的持續性和經濟效益最大化，英特爾依然大有可為。

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