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機器之心報道

機器之心編輯部

收購 Arm 還沒有定論，但英偉達的 Arm 架構 CPU 已經出現了。英特爾現在可能正感受到不一樣的壓力。

「只需一張 GeForce 顯卡，每個學生都可以擁有一臺超級計算機，這正是 Alex Krizhevsky、Ilya 和 Hinton 當年訓練 AI 模型 AlexNet 的方式。通過搭載在超級計算機中的 GPU，我們現在能讓科學家們在 youxian 的一生之中追逐無盡的科學事業(yè)，」英偉達創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛說道。

4 月 12 日晚，英偉達 GTC 2021 大會在線上開始了?；蛟S是因為長期遠程辦公不用出門，人們驚訝地看到在自家廚房講 Keynote 的黃老板居然留了一頭搖滾范的長發(fā)：

如果你只是對他的黑色皮衣印象深刻，先對比一下 2019、2020 和 2021 的 GTC，老黃氣質越來越搖滾。如此氣質，黃仁勛今天推出的新產品肯定將會與眾不同。

「這是世界第一款為 terabyte 級別計算設計的 CPU，」在 GTC 大會上，黃仁勛祭出了英偉達的首款中央處理器 Grace，其面向超大型 AI 模型的和高性能計算。

英偉達也要做 CPU 了

Grace 使用相對能耗較低的 Arm 核心，但它又可以為訓練超大 AI 模型的系統(tǒng)提供 10 倍左右的性能提升。英偉達表示，它是超過一萬名工程人員歷經幾年的研發(fā)成果，旨在滿足當前世界最先進應用程序的計算需求，其具備的計算性能和吞吐速率是以往任何架構所無法比擬的。

「結合 GPU 和 DPU，Grace 為我們提供了第三種基礎計算能力，并具備重新定義數據中心架構，推進 AI 前進的能力，」黃仁勛說道。

Grace 的名字來自于計算機科學家、世界最早一批的程序員，也是最早的女性程序員之一的格蕾絲 · 赫柏（Grace Hopper）。她創(chuàng)造了現代第一個編譯器 A-0 系統(tǒng)，以及第一個高級商用計算機程序語言「COBOL」。計算機術語「Debug」（調試）便是她在受到從電腦中驅除蛾子的啟發(fā)而開始使用的，于是她也被冠以「Debug 之母」的稱號。

英偉達的 Grace 芯片利用 Arm 架構的靈活性，是專為加速計算而設計的 CPU 和服務器架構，可用于訓練具有超過 1 萬億參數的下一代深度學習預訓練模型。在與英偉達的 GPU 結合使用時，整套系統(tǒng)可以提供相比當今基于 x86 CPU 的最新 NVIDIA DGX 快 10 倍的性能。

目前英偉達自家的 DGX，使用的是 AMD 7 納米制程的 Rome 架構 CPU。

據介紹，Grace 采用了更為先進的 5nm 制程，在內部通信能力上，它使用了英偉達第四代 NVIDIA NVLink，在 CPU 和 GPU 之間提供高達 900 GB/s 的雙向帶寬，相比之前的產品提升了八倍。Grace 還是第一個通過錯誤校正代碼（ECC）等機制利用 LPDDR5x 內存系統(tǒng)提供服務器級可靠性的 CPU，同時提供 2 倍的內存帶寬和高達 10 倍的能源效率。在架構上，它使用下一代 Arm Neoverse 內核，以高能效的設計提供高性能。

基于這款 CPU 和仍未發(fā)布的下一代 GPU，瑞士國家超級計算中心、蘇黎世聯邦理工大學將構建一臺名為「阿爾卑斯」的超級計算機，算力 20Exaflops（目前全球第一超算「富岳」的算力約為 0.537Exaflops），將實現兩天訓練一次 GPT-3 模型的能力，比目前基于英偉達 GPU 打造的 Selene 超級計算機快 7 倍。

美國能源部下屬的洛斯阿拉莫斯國家實驗室也將在 2023 年推出一臺基于 Grace 的超級計算機。

Grace 可以說是英偉達在今年 GTC 上最引人關注的產品了，它高度特化的設計與通過 PCIe 鏈接的 x86 版 CPU-GPU 系統(tǒng)大為不同，進而可以實現更好的性能。

GPU+CPU+DPU，三管齊下

「簡單說來，目前市場上每年交付的 3000 萬臺數據中心服務器中，有 1/3 用于運行軟件定義的數據中心堆棧，其負載的增長速度遠遠快于摩爾定律。除非我們找到加速的辦法，否則用于運行應用的算力將會越來越少，」黃仁勛說道。「新時代的計算機需要新的芯片、新的系統(tǒng)架構、新的網絡、新的軟件和工具?！?/section>

除了造 CPU 的大新聞以外，英偉達還在一個半小時的 Keynote 里陸續(xù)發(fā)布了大量重要軟硬件產品，覆蓋了 AI、汽車、機器人、5G、實時圖形、云端協作和數據中心等領域的最新進展。英偉達的技術，為我們描繪出了一幅令人神往的未來愿景。

首先是用于訓練 Transformers 的框架—— NVIDIA Megatron。Transformers 已幫助開發(fā)者在自然語言處理領域取得了突破性進展。
面向醫(yī)藥領域，英偉達發(fā)布了一些用于計算藥物研發(fā)加速庫 Clara Discovery 的新模型，并介紹了一個基于物理學和機器學習的頂尖藥物研發(fā)與材料科學計算平臺 Schrodinger。
在量子計算領域中，英偉達發(fā)布了量子計算模擬環(huán)境 cuQUANTUM，其有助于加快有賴于量子位（或量子比特，能作為單個的 0 或 1 存在，也可以同時作為二者存在）的量子計算研究，為量子電路模擬器提供加速，從而助力研究人員設計出更完善的量子計算機。
為了保障現代化數據中心的安全，英偉達發(fā)布了 Morpheus 數據中心安全平臺，其基于 NVIDIA AI、NVIDIA BlueField、Net-Q 網絡遙測軟件和 EGX 而構建，能夠對完整的數據包進行實時檢測。
為加快對話式 AI 的發(fā)展，英偉達發(fā)布了對話人工智能——NVIDIA Jarvis 的新版本，其能夠實現語音識別、語言理解、翻譯和表達性語音，同時也支持了更多種類的語言。
推薦系統(tǒng)是用于搜索、廣告、在線購物、音樂、書籍、電影、用戶生成內容和新聞等領域的引擎，為加快推薦系統(tǒng)的速度，黃仁勛宣布 NVIDIA Merlin 現可通過 NGC（NVIDIA 的深度學習框架容器目錄）獲取。
為幫助客戶將自身專業(yè)知識應用于 AI 領域，同時保護數據隱私，英偉達發(fā)布了 NVIDIA TAO，其可以運用客戶和合作伙伴的數據，對 NVIDIA 預訓練模型進行微調和適配。
推理服務器 NVIDIA Triton，它可以從進入客戶 EGX 服務器或云實例的連續(xù)數據流中獲取洞察。黃仁勛說：「這包括任何在 cuDNN 上運行的 AI 模型，也就是幾乎所有的 AI ，包括來自 TensorFlow、Pytorch、ONNX、OpenVINO、TensorRT 或自定義 C++/python 后臺等的任何框架?！?/p>
黃仁勛發(fā)布了 BlueField-3 DPU，其將為構建超大規(guī)模數據中心、工作站和超級計算機所需的基礎設施提供進一步的加速。這款新一代數據處理器將提供最強大的軟件定義網絡、存儲和網絡安全加速功能。據介紹，一個 BlueField-2 能夠實現相當于 30 塊 CPU 核的工作負載，而 BlueField-3 在此基礎上又實現了 10 倍的性能飛躍，能夠替代 300 個 CPU 核，以 400Gbps 的速率，對網絡流量進行保護、卸載和加速。

黃仁勛表示，英偉達全新的數據中心路線圖已包括 CPU、GPU 和 DPU 三類芯片，而 Grace 和 BlueField 是其中必不可少的關鍵組成部分。投身 Arm 架構的 CPU，并不意味著英偉達會放棄原有的 x86、Power 等架構，黃仁勛將英偉達重新定義為「三芯片」公司，覆蓋 CPU、GPU 和 DPU。

對于未來的發(fā)展節(jié)奏，黃仁勛表示：「我們的發(fā)展將覆蓋三個產品線——CPU、GPU 和 DPU，以每兩年一次更新的節(jié)奏進行，第一年更新 x86，第二年就更新 Arm?！?/section>

最后是自動駕駛?！笇τ谄嚩?，更高的算力意味著更加智能化，開發(fā)者們也能讓產品更快迭代。TOPS 就是新的馬力，」黃仁勛說道。

英偉達將于 2022 年投產的 NVIDIA 自動駕駛汽車計算系統(tǒng)級芯片——NVIDIA DRIVE Orin，旨在成為覆蓋自動駕駛和智能車機的汽車中央電腦。搭載 Orin 的量產車現在還沒法買到，但英偉達已經在為下一代，超過 L5 駕駛能力的計算系統(tǒng)作出計劃了。

Atlan 是這家公司為汽車行業(yè)設計的下一代 SoC，其將采用 Grace 下一代 CPU 和下一代安培架構 GPU，同時也集成數據處理單元 (DPU)。如此一來，Atlan 可以達到每秒超過 1000 萬億次（TOPS）運算次數。如果一切順利的話，2025 年新生產的車型將會搭載 Atlan 芯片。

與此同時，英偉達還展示了 Hyperion 8 自動駕駛汽車平臺，業(yè)內算力最強的自動駕駛汽車模板——搭載了 3 套 Orin 中心計算機。

不知這些更強的芯片和系統(tǒng)，能否應付未來幾年里人們對于算力無窮無盡的需求。在 GTC 2021 上，英偉達對于深度學習模型的指數增長圖又更新了。「三年間，大規(guī)模預訓練模型的參數量增加了 3000 倍。我們估計在 2023 年會出現 100 萬億參數的模型。」黃仁勛說道。

英偉達今天發(fā)布的一系列產品，讓這家公司在幾乎所有行業(yè)和領域都能為你提供最強大的機器學習算力。在黃仁勛的 Keynote 發(fā)表時，這家公司的股票一度突破了 600 美元大關。

「20 年前，這一切都只是科幻小說的情節(jié)；10 年前，它們只是夢想；今天，我們正在實現這些愿景。

英偉達每年在 GTC 大會上發(fā)布的新產品，已經成為了行業(yè)發(fā)展的風向。不知在 Grace 推出之后，未來我們的服務器和電腦是否會快速進入 Arm 時代。

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