下一代Arm服务器CPU内核：Neoverse V2和E2

三年多以前，Arm宣布了他们的Neoverse系列基础架构CPU设计。决定通过专门为这些市场设计Arm CPU内核来加倍投入服务器和边缘计算市场——而不仅仅是回收以消费者为中心的Cortex-A设计——Arm开始以更加积极的方式应对基础设施市场。反过来，这些努力也为Arm及其合作伙伴带来了越来越多的回报，多亏了亚马逊的Graviton和Ampere Altra CPU等产品，他们终于能够在服务器CPU市场上占据一席之地。

但随着Arm CPU最终实现了过去十年未能实现的市场渗透，Arm需要确保它不会固步自封。在公司的三个Neoverse核心设计系列中——高效的E、灵活的N 和高性能的V——公司已经在其第二代N核心上，恰当地称为N2。现在，该公司正准备用下一代V和E内核更新Neoverse的其余产品线，这次宣布推出Neoverse V2和Neoverse E2内核。这两种设计都计划将Armv9架构带给HPC和其他服务器客户，并显著提高性能。

Arm Neoverse V2：Armv9 助力高性能计算

引领Arm新CPU内核IP的是该公司的第二代V系列设计Neoverse V2。代号为Demeter的完整V2平台标志着Arm对其高性能V系列内核的首次迭代，以及该内核阵容从Armv8.4 ISA向Armv9的过渡。虽然这只是Arm在服务器专用高性能内核方面的第二次尝试，但请不要误会：Arm有雄心勃勃的目标。该公司声称 Neoverse V2 CPU将提供市场上最高的单线程整数性能，超过AMD和英特尔的下一代设计。

虽然本周Arm发布的公告并不是对新架构的全面深入研究——更令人恼火的是，该公司并没有谈论具体的PPA指标——但Arm提供了一个高层次的视角，介绍了V2平台将带来的一些变化和功能。可以肯定的是，V2 IP已经完成并在今天交付给客户（最著名的是NVIDIA），但Arm在2023年第一批基于IP的芯片交付之前，在某种程度上对他们关于V2的说法有所隐瞒。

首先，Armv9的升级带来了最新Arm架构附带的全套功能。这包括作为架构基石功能的安全改进（尤其适用于云共享环境）以及Arm较新的SVE2矢量扩展。

对于后者，Arm通过重新配置矢量引擎的宽度，在这里做出了一个有趣的改变；V1使用2管道256位SIMD实现SVE（1），而V2移动到4管道128位SIMD。最终结果是，V2的累积SIMD宽度不比V1宽，但执行流程已更改为并行处理更多的较小向量。这一变化使SIMD管道宽度与Arm的Cortex部分相同（均为128位，SVE2的最小尺寸），但这确实意味着Arm不再通过使用更大的SIMD来充分利用SVE的可扩展部分。我希望一旦他们进行完整的V2深入研究，我们就会知道为什么Arm会走这条路，因为我很好奇这是否纯粹是一种效率游戏，或者更类似于整个Arm生态系统的同质化设计。

除此之外，值得注意的是，虽然Arm的演示幻灯片将bfloat16和int8 matmul列为功能，但这些并不是新功能。尽管如此，Arm仍然承诺V2的SIMD处理将提供比V1更高的微架构效率。

更广泛地说，V2还将引入更大的L2缓存大小。V2设计支持每个核心最多2MB的私有L2缓存，是V1最大容量的两倍。V2还将进一步提高Arm的整数处理性能，尽管公司目前不打算进一步详细介绍。从架构的角度来看，V1借鉴了Cortex-X1 CPU的设计，如果V2借鉴了X2的设计，这也就不足为奇了。在这种情况下，Snapdragon 8 Gen1和Dimensity 9000这样的消费芯片应该提供了一定的参考。

对于Demeter平台，Arm将重新使用其CMN-700网状fabric，其首次引入V1代。CMN-700仍然是一种现代网状设计，在12x12配置中支持多达144个节点，并且适合与DDR5内存以及PCIe 5/CXL 2接口以进行I/O。因此，严格地说，V2并没有在结构层面带来任何创新——即使是512MB的SLC也可以通过V1+CMN-700设置完成——但这确实意味着CMN-700Mesh及其功能现在是V2的基础。

反过来，Neoverse V2核心将成为下一代高性能Arm服务器CPU的基石。事实上，这里的旗舰将是NVIDIA的Grace CPU，这将是2023年第一款（如果不是第一款）V2设计。NVIDIA之前宣布Grace将基于Neoverse设计，因此本周Arm的声明最终证实了长期以来的怀疑，即Grace将以下一代NeoverseV核心为基础。

就NVIDIA而言，他们的秋季GTC活动计划在几天内举行。因此，我们很可能会听到更多关于Grace及其Neoverse V2基础的信息，因为NVIDIA希望在明年发布之前推广该芯片。

Neoverse E2:Cortex-A510用于N2

除了Neoverse V2的发布，Arm还利用本周的简报发布了NeoverseE2平台。与V2版本不同，这是一个规模小得多的公告，Arm只提供了一些技术细节。最终，E2投入使用的日子即将到来。

也就是说，E2平台正在交付给合作伙伴，着眼于与现有N2平台的互操作性。为此，Arm将Cortex-A510 CPU与Arm的小型/高效Cortex CPU核心配对，并将其与CMN-700网格配对。这旨在为服务器运营商/供应商提供更多灵活性，为N2提供替代CPU核心，同时仍提供Arm mesh的现代I/O和内存功能。强调这一点，E2系统背板甚至与N2背板兼容。

Neoverse Next: Poseidon, N-Next, and E-Next

最后，Arm本周发布的公告为公司所有三个Neoverse平台的未来路线图提供了一些信息，毫不奇怪，Arm正在开发每个平台的更新版本。

值得注意的是，所有三种平台都要求支持PCIe 6支持以及CXL 3.0。这将来自Arm的CMN网格网络的下一次迭代，正如Arm今天已经做的那样，它在所有三个平台之间共享。

同时，有趣的是，看到Poseidon的名字再次出现在Arm的路线图中。回到Arm的第一个Neoverse路线图，Poseidon是附在Arm的5mn/2021平台上的名字，自N2和V1/V2以各种形式出现以来，Poseidon就是一个位置。由于V2直到2023年才在硬件上登陆，Poseidon/V3还需要几年时间，但Arm保留代号（例如新的微体系结构）可能有一定的意义。

但首先推出的将是N-Next平台——可能的Neoverse N3。随着Neoverse N平台领先其他平台一代（N2于2020年首次宣布），它将是下一个更新的平台。N3将于2023年提供给合作伙伴，Arm广泛宣传新一代的性能和效率改进。

编辑：黄飞