日益成熟的Arm生态体系

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日益成熟的Arm生态体系

朗锐智科1 2018-06-04 10:45:24 浏览2559
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作为一家商业公司,Arm对中国的市场规模和地位也是不容忽视的。相反,为了进一步扩大用户群,吸引和鼓励更过IC厂商的合作,Arm在2017年取消了Cortex-M0和Cortex-M3两款芯片原型设计的授权费用。虽然这两款芯片是低功耗嵌入式的产品,主要市场为更广阔的物联网,但这也表明了Arm公司长期的商业模式即开放,Arm本身开放的特点与移动互联网的高速发展成就了现在Arm的巨大成功, 也正是Arm所具备的“开源精神”给Arm带来更高的回报。嵌入式定制

近日,软银孙正义关于Arm规划的出炉,其中也谈到了Arm中国合资公司的战略和发展。其中最重磅的是Arm决定放弃Arm mini China的控股权,中资持股51%、Arm持股49%,这是中国芯在Arm架构体系下迎来突破的机会。紧接着,安谋中国与四川天府新区成都管委会签约,Arm集成电路设计服务平台、Arm中国西部研发中心、教育研发总部和Arm智慧小镇等项目将陆续在天府新区投建。Arm在中国的长期布局和更加开放的态度从中可见一斑,这些新的举动进一步佐证了Arm开放的态度,与中国包括数千个软件、硬件、中间件、操作系统,以及各种各样的方案厂商、设计工具厂商共同组成和推进庞大的高科技生态系统的决心。而开放的授权是所有这些战略发展根本。

按照Arm最新的规划,Arm计划在四年(2017 + 2018 + 2019 + 2020)实现1000亿的芯片发货量(上一个1000亿花了26年),然后冲着1万亿放量努力。其定位的五大方向除了ARM架构已经占据优势的移动计算,汽车电子,嵌入式芯片,消费电子等,还包括了互联网和服务器基础设施。所以在商业全球化,市场开放化不断加大的的整体环境下去担心Arm服务器厂商的授权被限制的情况大可不必。

获得Arm指令集授权的厂家不单是在计算核与SoC芯片设计上拥有最大的自由度,而且可以根据市场需求对Arm指令集的升级换代提出修改或添加意见,Arm指令集的发展是开放的。这一点从国内Arm服务器重要厂家之一的天津飞腾公司也获得证实,据悉飞腾已经在Arm指令集的发展中做出了贡献。随着飞腾、华为、展迅,华芯通等国内厂家市场占有率不断提高,对Arm指令集发展的话语权将逐步增大,通过市场的成功来实现对上层IP的影响力。

Arm架构一直致力于高能效、低功耗的体系架构创新。从指令集、CPU架构、IP设计、SOC(系统芯片)设计,都以满足用户和市场对绿色计算的需求为目标,不断提升运算能力、优化能耗设计。通过多年的技术沉淀和探索,Arm64服务器以其多核、多线程,持续提升的单核性能,并通过开放架构、开放接口支持CPU和各类加速器的异构计算,被越来越多的客户和厂商认为是构建绿色计算系统最有前途的方式之一。

作为通用的系统架构,Arm64服务器在多种数据中心应用场景都具有独特优势,如存储,大数据分析,高性能计算,物联网的边缘计算,Android应用,容器微服务等等。Arm64服务器基于开放的芯片架构,不断创新,逐步构筑能效、成本、生态环境等方面的优势。基于开放的Arm芯片IP授权,众多厂商共同参与了Arm服务器架构规范标准的制定。2016年4月,在中国市场,Arm在工信部的牵头下,与戴尔、华为、阿里巴巴等成立了绿色计算产业联盟,正在推动基于Arm架构的服务器。华为、Arm、戴尔、联想、华芯通、电子标准院、新华三、天津飞腾、中国软件、SK海力士、北大、清华、上海交大、中科院计算所、神州数码、沈阳东软、紫光国芯、中国电子、Mellanox、天津麒麟、中国长城、NVIDIA、南京百敖等都是其会员单位。

在硬件架构上, Arm公司牵头云供应商如Google,Microsoft等,软件公司如Canonical、Linaro、Microsoft、Red Hat、SUSE等,和服务器厂商包括DELL、Fujitsu、HPE等,BIOS厂商如AMI、百敖,Insyde 等,还有芯片厂商(MACOM/APM、Hisilicon、Cavium、Qualcomm、飞腾, Socionext等) 制定了Arm64服务器硬件架构规范SBSA (Server Base System Architecture)。Arm已将该标准翻译为中文。

在软件方面,Arm公司与合作伙伴一起制定了SBBR(服务器基本启动需求) 及其测试工具, 即针对符合SBSA规范的Arm64服务器的固件规范。SBBR的正式版本1.0 [4] 发布于2016年3月。该标准已有中文版。 基础软件主要包括OS,工具链(编程语言和开发工具)和云基础软件(虚拟化和容器)等,在Linaro等开源生态社区及各Arm服务器厂商的努力下达到了对Arm服务器的完全支持。主流的OS软件发行版(CentOS,OpenSuse,Ubuntu等)都依赖统一、开放的硬件架构标准(参见2.2节)。随着Arm64服务器对SBSA规范的不断支持和完善,这些主流的商用开源OS都宣布了对Arm64服务器的支持。

开源的应用软件及中间件阵容庞大,覆盖目前几乎所有的主流数据中心业务场景,例如云计算服务(OpenStack,Ceph,Kubernetes等),大数据业务(Hadoop,Spark等),高性能计算业务(OpenHPC),数据库(MySQL等)等。以Linaro为首的Arm64开源社区通过构建ERP(Enterprise Reference Platform)平台(B.2.2),建立了与这些开源应用软件和中间件的协同。通过持续迭代和演进,使得Arm64服务器完全支持这些开源软件的运行,基本使能开源软件生态。以目前使用最广泛的云服务软件OpenStack为例,OpenStack社区在16年10月正式宣布了对Arm64服务器的支持,至此,OpenStack官方宣称支持两种芯片架构。

在商用软件领域,Arm64服务器厂商一直积极和各个商用软件厂商展开合作,并获得了相关领域商用软件的支持。例如微软在今年3月正式宣布了用Arm64服务器支持内部使用的Azure云服务[5],Windows也早已宣布提供对ARM架构的支持。随着合作的不断开展和深入,相信会有更多的商用软件支持ARM64服务器。

随着Arm64软件生态的不断完善以及硬件能力的不断提升,越来越多的开源软件社区及商用软件厂商会对Arm64服务器提供支持,为用户带来无差别的应用体验。

在整机方面,随着Arm64服务器软硬件平台的日臻完善,已经在高性能计算机系统、数据中心、企业级服务器等多个领域获得应用。Arm64服务器需要遵循硬件架构SBSA规范、固件SBBR规范,使能单一操作系统内核镜像即可支持满足所有服务器硬件,避免Arm服务器生态碎片化。另一方面,为满足特定应用领域对计算效能、实时性、可靠性上的诉求,Arm64服务器整机还应相应提供异构计算、可扩展性、RAS、安全性等方面的支持。

在中国服务器市场,已经有了全套基于Arm服务器芯片的产业链合作伙伴,包括KMI、博傲等内核虚拟机固件厂商,中科方德、中标麒麟、普华等操作系统厂商,阿里云、华为云、百度云等云系统合作伙伴,达梦、人大金仓、瑞中数据、神舟通用、南大通用等数据库厂商,东方通、山东中创、金蝶等中间件厂商以及浪潮、联想、曙光、中兴、长城等整机系统厂商,构成了完整的产业生态链,可以实现软件全面国产化。

嵌入式开发朗锐智科(www.lrist.com)发现,在国产服务器芯片领域,现在有飞腾,海思,华芯通三家芯片公司设计基于Arm核的服务器芯片。可以预计,国产服务器芯片在Arm的助力下,可以实现安全可控,为我国的信息安全提供有力保障。

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