日本"京"的新一代機種 Arm 架構設計的 A64FX 處理器

andy2000a

日本政府新一代的超級電腦"京"的新一代機種，此次世代超級電腦預計採用富士通基於 Arm 架構設計的 A64FX 處理器，雖然處理器在去年八月就已經公布，不過在今天才正式宣布與日本理研簽署合約，確認 A64FX 將成為新版"京"的核心基礎，下一代"京"超級電腦預計在 2021 年至 2022 年上線

京預計使用的 A64FX 採用 Armv8.2-A SVE 指令集自主架構，單一核心採用 48 核心， CPU 之間分割為 4 個群組，群組之間以晶片內網路進行多向溝通與儲存共享，每個群組包括 12 個核心搭配 1 個節點控制的輔助核心，單一群組也搭配一組 8GB 的 HDM2 記憶體、共 32GB HBM2 ，每個 A64FX 搭配有" TOFU ( 豆腐)"運算輔助處理器與 I/O 通道處理器，而一顆 A64FX 可達 2.7TFLOPS 雙精度運算效能與 5.4TFLOPS 的單精度效能。
關於 A64FX 更詳細介紹可見專欄作者癡漢水球的專業報導：硬科技：Arm邁向高階伺服器最偉大的一步：Fujitsu A64FX
除了用於日本理研的新一代超級電腦"京"外，富士通也計畫將設計新一代"京"的技術商用化，透過推廣 Arm 超級電腦生態鍊展開多項計畫，透過與開源社群推廣 Post Kyo 開源軟體，同時富士通也預計在 2019 年推出" PRIMEHPC FX100 "超級電腦主機的後繼機種，每台新主機將搭載達 384 個 A64FX ，採用 Linux 做為系統。

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A64FX處理器將使用7nm FinFET製程生產，87.86億個電晶體，預定應用於2021年量產出貨的日本新一代超級電腦，目標將實現2011年「京」超級電腦的一百倍性能。

A64FX使用「純64位元」的Arm-v8.2-A指令集，浮點運算使用支援512位元的SVE執行單元。浮點理論運算性能可達2.7T Flops，是前代的SPARC XIfx處理器1.1T Flops的2.5倍左右。

延續SPARC64 XIfx的基本設計，A64FX總計有48個計算核心及4個用來處理I/O的輔助核心，分為四個CMG單元，每個單元13 (12 計算+ 1輔助) 個核心，共用8MB第二階快取記憶體，配備8GB容量HBM2記憶體，理論記憶體頻寬256GB/s。換言之，A64FX總計32MB第二階快取記憶體，32GB容量 HBM2，1024GB/s記憶體理論頻寬，共用16條PCIe 3.0通道


前面有提到A64FX的微架構和基礎設計沿自SPARC64 XIfx，那我們就來瞧瞧，兩者到底有多麼的像，像到根本是同一個模子刻出來的

超級電腦市場較量的不只是效能和耗電，「研發時程」與「建造速度」也同樣重要。其實這也是IBM BlueGene/L十多年前可以獨領風騷的秘訣，採用高度整合SoC化的運算節點，並充分延續現有Power家族處理器的研發成果，以實現更好的空間利用密度與系統組裝速度，而A64FX就完全承襲了這樣的思維，從兩個小地方，即可略見一斑：
7nm FinFET製程與Arm生態系統：我們有87%的信心，相信A64FX將由台積電代工，這也意味著，Fujitsu可以直接沿用早被Apple和諸多客戶千錘百鍊的電子輔助設計工具、功能模塊和相關函式庫，藉由成熟的「研發供應鍊」，迅速完成產品的研發與驗證，並且降低成本。
HBM2記憶體：如同Google的第二代TPU，Fujitsu透過因顯示晶片市場而逐漸成熟的HBM2，大幅精簡了運算節點的體積，簡化新一代超級電腦的內部結構，加快出貨後的建造與佈署速度。
「最強Arm處理器」A64FX畢竟還是研發中的產品，當晶片真正tape out並樣品問世時，大概看起來也不會像現在這麼厲害了，但它的存在，象徵著Arm指令集也能享有高階伺服器等級的實作，假以時日，當「Arm伺服器生態系統」真的水到渠成，恐怕市場上將不缺能與同期IBM和x86處理器抗衡的先進產品。SPARC64fx可以更換指令集，那為何企業伺服器SPARC64就不行？更何況兩者統一，之後更能節約研發資源。
至於Fujitsu邁出這巨大的一步，是否代表SPARC指令集和Solaris作業系統即將走到生命的盡頭？就讓時間告訴我們最後的答案，但可能也不需要了。

zbhtzp

日本实力还是很强的。

wxqy_anita

arm 又下一城