Mối quan hệ giữa CPU, GPU và VCU

VNZ-NEWS
Vn-Z.vn Ngày 09 tháng 06 năm 2021, GPU luôn cần một CPU, nhưng sự lựa chọn CPU không còn đơn lẻ, chức năng của GPU không chỉ "đơn giản" nữa. Vào tháng 4, Nvidia đã phát hành Grace, CPU trung tâm dữ liệu đầu tiên sử dụng kiến trúc Arm, thu hút sự chú ý quan tâm của nhiều tín đồ công nghệ. Trong tháng 6, theo Tomshardware , đơn vị xử lý codec video do Google tự phát triển Argos VCU, đơn vị luôn cần sử dụng CPU dự kiến sẽ thay thế 30-40 triệu CPU Intel.

Tại sao GPU và VCU trước đây dựa vào CPU lại có động lực để thay thế CPU? Sự cạnh tranh và hợp tác giữa các gã khổng lồ sản xuất chip và gã khổng lồ Internet ngày càng khốc liệt như thế nào?


CPU-GPU-VCU.png


Thay đổi trên thị trường CPU

Trước khi tìm hiểu về những thay đổi trong mối quan hệ giữa CPU và các bộ xử lý phụ thuộc vào CPU khác, bạn cũng có thể hiểu những thay đổi trong chính thị trường CPU. Trong một thời gian dài, do hiệu suất của CPU đã đáp ứng đủ nhu cầu của nhiều ứng dụng khác nhau bao gồm cả PC, với bộ nhớ , băng thông là "điểm nghẽn" của việc cải thiện hiệu suất của CPU.

Ông vua về CPU, Intel không đủ quyền lực để cải thiện hiệu suất CPU , tiến độ của các quy trình sản xuất tiên tiến không được như mong đợi, hiệu năng của các thế hệ CPU kế tiếp nhau không mấy cải thiện, gây thất vọng cho người dùng.

Trong khi Intel chậm rãi vươn lên ở vị trí dẫn đầu, AMD laii nhanh chóng tiếp cận, thậm chí có các sản phẩm có hiệu suất vượt qua hiệu suất của CPU Intel Core và Xeon với sự phát triển nhanh chóng của kiến trúc Zen có sự hỗ trợ của TSMC cùng quy trình sản xuất tiên tiến. "AMD Yes" thể hiện sự công nhận của người tiêu dùng về sự cải tiến nhanh chóng của các sản phẩm AMD.

CPU x86 của Intel và AMD là dấu ấn của kỷ nguyên PC. Tuy nhiên, trong bối cảnh gặp nhiều khó khăn, thậm chí "tắc nghẽn" trong việc cải thiện hiệu suất. Ngày càng khó nâng cấp các quy trình sản xuất bán dẫn tiên tiến, hiệu suất của hai công ty sản xuất CPU tiêu biểu nhất rất khác nhau, điều này được phản ánh trong thị phần của Intel và AMD.

Hiên tại ,Intel, vẫn có lợi thế dẫn đầu, nhưng chắc chắn cảm thấy áp lực cạnh tranh do các đối thủ mang lại. Vì vậy việc cải thiện hiệu suất sản phẩm và chiến lược thị trường Intel đã có sự biến chuyển tích cực hơn. Tuy nhiên, trên thị trường CPU máy chủ, Intel phải đối mặt với sự cạnh tranh từ AMD trong lĩnh vực x86, và các công ty trong nhóm Arm cũng đang tham gia rất khốc liệt.

Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành của Ampere, Renee James cho biết: "Chúng tôi biết rằng tương lai sẽ khác với quá khứ, vì môi trường phần mềm đã thay đổi. Không chỉ còn kinh doanh của PC và máy chủ PC nữa mà là các công nghệ đám mây . Bây giờ, chúng ta cần một loại bộ vi xử lý khác. "


33ee7349-ccd6-439d-96f5-3199271f7257.png


Dựa trên lõi Arm Neoverse N1, Ampere ra mắt CPU Altra 80 lõi và CPU Altra Max 128 lõi, liên tục làm mới bản ghi số lõi CPU của máy chủ với sự nổi bật số lõi cao hơn so với CPU x86 và lợi thế của Ampere CPU trong thị trường gốc đám mây.

Một nhà sản xuất xuất khác cũng có lợi thế của sự khác biệt đó là Nvidia's Grace chủ yếu dành cho các ứng dụng HPC và AI chuyên sâu về dữ liệu. Giám đốc điều hành Nvidia, Huang Renxun nói rằng hệ thống dựa trên Grace được tích hợp chặt chẽ với GPU Nvidia, hiệu suất sẽ cao hơn 10 lần so với hệ thống NVIDIA DGX tiên tiến nhất hiện tại (chạy trên CPU x86).

Cho dù đó là Ampere hay NVIDIA, CPU hiệu suất cao khác biệt lại là Arm. Trong 10 năm tới và vào tháng 3 năm 2021, Arm đã ra mắt kiến trúc thế hệ tiếp theo Armv9. Arm hy vọng sẽ mở rộng kiến trúc của mình trong các thiết bị đầu cuối thông minh sang thị trường điện toán hiệu suất cao, bao gồm edge, cloud và 5G. Neoverse N2, dựa trên kiến trúc Armv9, chính xác là sản phẩm chủ chốt để Arm mở rộng sang thị trường cạnh tranh về hiệu suất cao.


e81d1031-5dd9-4d9b-a214-6f872e116287.png


Như vậy, x86 dù đã đạt được thành công lớn trên thị trường CPU PC và máy chủ, đang bắt đầu gặp một cuộc cạnh tranh khốc liệt. Tại thời điểm này, CPU kiến trúc Arm dành cho điện toán đám mây và AI đang phát triển nhanh chóng, dự là sẽ chiếm thị phần của thị trường mới nổi. Trong tương lai, việc CPU RISC-V sẽ tham gia vào cuộc cạnh tranh trên thị trường CPU như thế nào cũng được nhiều người kỳ vọng.

Thời đại CPU tùy chỉnh

Nguyên nhân chính dẫn đến những thay đổi trên thị trường CPU là nhu cầu thị trường. Do thị trường thúc đẩy, giá trị của CPU được phản ánh nhiều hơn trong các hệ thống không đồng nhất. Khi NVIDIA phát hành CPU Grace vào tháng 4 năm 2021, họ cũng nâng cấp lộ trình sản phẩm trung tâm dữ liệu chip của mình bằng chiến lược 3CHIPS gồm GPU + CPU + DPU, tạo ra bước nhảy vọt qua từng năm bằng chiến lược kiến trúc. Trong chiến lược mới này, việc sử dụng đầy đủ hiệu năng của GPU và DPU vẫn đòi hỏi hiệu năng mạnh mẽ của CPU, nghĩa là vai trò cơ bản và cốt lõi của việc tính toán và điều khiển CPU không thay đổi.


e4ad8b24-e7a7-4780-b0ee-7469aa2a73c6.png


Các ứng dụng mới nổi đã góp phần vào sự tăng trưởng đáng kể và nhanh chóng về sức mạnh tính toán. Hiệu suất của các hệ thống không đồng nhất là mối quan tâm quan trọng hơn. “Trong số 30 triệu máy chủ trung tâm dữ liệu hiện được cung cấp trên thị trường mỗi năm, 1/3 chúng được sử dụng để xử lý các ngăn xếp trung tâm dữ liệu do phần mềm xác định với tốc độ tăng tải nhanh hơn nhiều so với Định luật Moore. Máy tính trong kỷ nguyên mới cần chip mới, kiến trúc hệ thống mới, mạng mới, phần mềm và công cụ mới.

Đây cũng là lý do tại sao Nvidia ra mắt DPU và đưa DPU vào lộ trình sản phẩm trung tâm dữ liệu của họ. Huang Renxun đã từng chia sẻ "Công nghệ đám mây quy mô cực lớn hiện đại đã thúc đẩy trung tâm dữ liệu từ nền tảng lên một kiến trúc mới, sử dụng một loại bộ xử lý mới được thiết kế đặc biệt cho phần mềm cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu để giảm tải và đẩy nhanh sự phát triển của ảo hóa, mạng, lưu trữ, bảo mật và nhiều thứ khác. Tải trọng tính toán khổng lồ được tạo ra bởi các dịch vụ AI gốc đám mây. BlueField DPU được sinh ra cho việc này. "

Sự kết hợp không đồng nhất có thể đáp ứng tốt hơn nhu cầu của thị trường trong tương lai gặp được sự đồng thuận trong ngành. Từ sự kết hợp chip hoàn chỉnh của Intel gồm CPU + GPU + FPGA + AI, đến việc NVIDIA thông báo mua lại Arm, rồi AMD mua lại Xilinx, các gã khổng lồ Chip đều hy vọng sẽ đáp ứng được nhu cầu của các ứng dụng đòi hỏi nhiều tính toán hơn như điện toán đám mây và AI thông qua các kiểu kết hợp chip khác nhau.


8c2a6907-9bbf-4a17-82aa-fb5bf4deb36d.png


Trong lần thay đổi này, sự lựa chọn CPU sẽ đa dạng hơn. Tại Computex 21, Huang Renxun cho biết : "Thế giới tương lai rất đa dạng, tất nhiên sẽ có những CPU khác nhau, bao gồm kiến trúc x86 và kiến trúc Arm, CPU lớn và CPU nhỏ, cho Edge, trung tâm dữ liệu, siêu máy tính. và các CPU khác. Chiến lược của chúng tôi là chọn CPU phù hợp nhất trên thị trường mà chúng tôi phục vụ và chúng tôi sẽ tiếp tục hỗ trợ các CPU x86. "

Đối với một thị trường cụ thể, không phải tất cả CPU đều phù hợp. Vì vậy, các CPU khác nhau được yêu cầu áp dụng ở các thị trường khác nhau.
Ví dụ, trong thị trường máy tính xách tay, CPU x86 của Intel là một lựa chọn tốt. Trong hệ thống DGX, CPU của AMD hoạt động rất tốt. Trong các trạm 5G, CPU Marvell dựa trên Arm là một lựa chọn lý tưởng. Trong thị trường điện toán đám mây, hiệu suất CPU của Ampere là tuyệt vời. CPU của Nvidia được thiết kế để giải quyết các thách thức tính toán của các mô hình AI quy mô lớn như hệ thống khuyến nghị AI và hiểu ngôn ngữ tự nhiên.

Jen-Hsun "Jensen" Huang tin rằng cả CPU đa năng và CPU tùy chỉnh đều cần thiết trong tương lai. Hỗ trợ Arm và x86 sẽ là chiến lược tốt của Nvidia.

Cạnh tranh và hợp tác hơn giữa CPU, GPU và VCU

Cả CPU Arm tự phát triển và CPU x86 đều được hỗ trợ, điều này làm cho cuộc cạnh tranh giữa NVIDIA và các gã khổng lồ CPU trở nên gay gắt hơn. Trong kỷ nguyên PC, cuộc cạnh tranh giữa các gã khổng lồ chip là cuộc cạnh tranh giữa các công ty CPU hoặc công ty GPU.

Bước vào kỷ nguyên AI, NVIDIA trở thành đại diện của các công ty chip AI với phần cứng GPU và phần mềm đa năng, đồng thời trở thành đối thủ cạnh tranh mạnh mẽ của Intel trên thị trường AI. Tuy rằng đối với thị trường điện toán đám mây và 5G với không gian thị trường rộng lớn, GPU của NVIDIA vẫn không thể tách rời với CPU của Intel và AMD, nhưng đồng thời, NVIDIA sẽ chú trọng hơn đến việc phát triển các CPU dựa trên Arm, sự cạnh tranh cũng như sự hợp tác giữa các nhà sản xuất chip khổng lồ sẽ có nhiều biến động hơn nữa.

Sự thay đổi rõ ràng trong mối quan hệ này là giữa nhà sản xuất chip khổng lồ và gã khổng lồ Internet. Google Argos VCU được Google sử dụng cho công cụ codec video trong CPU Intel trong nhiều năm, nhưng với ngày càng nhiều nội dung video và độ phân giải cao hơn, Google cần hiệu suất mạnh hơn nhưng tiêu thụ điện năng và thấp hơn- chi phí chip hợp lý hơn.

Hiệu suất của các chip chuyên dụng tùy chỉnh thường mạnh hơn so với các chip đa năng. Thông qua các chức năng cốt lõi tự phát triển và IP của bên thứ ba tích hợp, có thể đạt được lợi thế trong các ứng dụng quy mô lớn. Google cho biết so với các hệ thống máy chủ dựa trên Intel Skylake, thiết bị dựa trên VCU của họ đã đạt được cải thiện gấp 7 lần (H.264) và 33 lần (VP9) về hiệu suất, TCO (tổng chi phí sở hữu) hiệu quả tính toán.


15d197c3-a055-4b8b-b620-523927122357.png

Hệ thống được trang bị CPU, GPU và VCU thông lượng đầu ra đơn kênh đôi (SOT) ngoại tuyến

Ngoài VPU, Google cũng giảm mua CPU và GPU thông qua các TPU tự phát triển. Mối quan hệ giữa Google và gã khổng lồ chip không còn đơn giản là đối tác thân thiết mà đã trở thành đối thủ cạnh tranh trên một thị trường cụ thể.

Một đại diện của Intel chia sẻ "Các đối thủ cạnh tranh có thể rút ngắn khoảng cách với chúng tôi trong một vài thông số nhất định hoặc trong quá trình sản xuất. Nhưng để xây dựng toàn bộ kiến trúc, trong máy tính và AI câu chuyện không dễ dàng để có thể bắt kịp Intel về mọi mặt. "

Có thể đây là niềm tin và sự tự tin của các gã khổng lồ chip trong việc đối phó với những thay đổi của công nghệ và thị trường. Tất nhiên, các gã khổng lồ chip cũng cần suy nghĩ nhiều hơn về mối quan hệ của họ với những gã khổng lồ Internet tự phát triển chip của riêng họ.

Ngoài những thay đổi về thị trường và ứng dụng, còn có một chuỗi ngành công nghiệp chip trưởng thành, bao gồm các công cụ thiết kế hoàn thiện, IP, xưởng đúc , đóng gói đã làm giảm đáng kể ngưỡng cho các công ty GPU thiết kế CPU cũng như những gã khổng lồ Internet tham gia thiết kế chip tùy chỉnh.



Vn-Z.vn team tổng hợp
 
Trả lời

haivu

Administrator
Thành viên BQT
Một đại diện của Intel chia sẻ "Các đối thủ cạnh tranh có thể rút ngắn khoảng cách với chúng tôi trong một vài thông số nhất định hoặc trong quá trình sản xuất. Nhưng để xây dựng toàn bộ kiến trúc, trong máy tính và AI câu chuyện không dễ dàng để có thể bắt kịp Intel về mọi mặt. "

Đối thủ họ không cần phải làm mọi thứ, họ chỉ cần 1 vài thứ chuyên - giỏi - cần của họ, và chắc chắn là họ luôn vượt mặt Intel trong thứ chuyên ấy.
Và rồi họ sẽ hoàn thiện từ từ từng món 1 và đẩy Intel ra gặm khúc xương...
 

bbkim

Mỗi người một câu chuyện
Một đại diện của Intel chia sẻ "Các đối thủ cạnh tranh có thể rút ngắn khoảng cách với chúng tôi trong một vài thông số nhất định hoặc trong quá trình sản xuất. Nhưng để xây dựng toàn bộ kiến trúc, trong máy tính và AI câu chuyện không dễ dàng để có thể bắt kịp Intel về mọi mặt. "

Đối thủ họ không cần phải làm mọi thứ, họ chỉ cần 1 vài thứ chuyên - giỏi - cần của họ, và chắc chắn là họ luôn vượt mặt Intel trong thứ chuyên ấy.
Và rồi họ sẽ hoàn thiện từ từ từng món 1 và đẩy Intel ra gặm khúc xương...
Không thay đổi thì Intel sẽ là Nokia thứ 2.
 

meebo

--> June
Một đại diện của Intel chia sẻ "Các đối thủ cạnh tranh có thể rút ngắn khoảng cách với chúng tôi trong một vài thông số nhất định hoặc trong quá trình sản xuất. Nhưng để xây dựng toàn bộ kiến trúc, trong máy tính và AI câu chuyện không dễ dàng để có thể bắt kịp Intel về mọi mặt. "

Đối thủ họ không cần phải làm mọi thứ, họ chỉ cần 1 vài thứ chuyên - giỏi - cần của họ, và chắc chắn là họ luôn vượt mặt Intel trong thứ chuyên ấy.
Và rồi họ sẽ hoàn thiện từ từ từng món 1 và đẩy Intel ra gặm khúc xương...
AMD đội đỏ và NVIDIA xanh lá đã nhanh tay mua lại những cty khác lấy tinh túy của họ vào những chỗ yếu của mình từ đó tiến hóa trên con đường cạnh tranh.
Cuộc hôn nhân Intel Apple tưởng bền lâu nhưng hóa ra là một lời cảnh báo cực gắt cho việc vợ cả không biết làm đẹp của Intel.