X86處理器問世42年了，已經(jīng)進(jìn)入了不惑之年，回頭看看它的發(fā)展過程，到底都在哪些方面有了質(zhì)變呢?
大家都看得到是性能，這些年來X86性能不斷進(jìn)步，最初頻率不過5MHz，現(xiàn)在已經(jīng)增長1000倍到5GHz，也從最初的單核一路擴(kuò)展到了雙核、四核、八核等，這可以說是X86的第一種算力。
第二點(diǎn)就是功能，X86處理器最初就是單純的CPU，后續(xù)不斷擴(kuò)展，20多年前開始整合浮點(diǎn)單元，10年前開始整合GPU單元，它可以看作X86的第二次算力革命。
如今已經(jīng)進(jìn)入到了21世紀(jì)第三個(gè)十年，這幾年來人們對算力的要求也不一樣了，AI人工智能崛起，各種AI芯片方興未艾，這些廠商動(dòng)不動(dòng)就是吊打CPU處理器，這也讓X86處理器有些落寞。
既然這個(gè)趨勢不可避免，那就擁抱它吧——X86老大Intel這兩年來就是這么做的，從10nm Ice Lake處理器開始給X86處理器加入AI加速功能，促成了X86處理器史上第三次算力崛起。
Tiger Lake處理器：三位一體加速AI、6倍AI性能
Intel是最早一家賦予X86 CPU處理器AI加速功能的公司，早在去年的Ice Lake處理器上就首次集成了AI加速，當(dāng)時(shí)是通過DL Boost指令集實(shí)現(xiàn)的。
所謂DL Boost，指的是DeepLearning Boost(深度學(xué)習(xí)加速)，深度學(xué)習(xí)是目前最火熱的AI技術(shù)之一，但它與CPU、GPU常規(guī)的運(yùn)算指令又有所不同，按照常規(guī)方法跑效率很低，而DLBoost是專門用于加速AI運(yùn)算的指令，因此運(yùn)算效率非常高，速度要快很多。
DLBoost指令集中主要包括AVX512VNNI以及Bfloat 16，它全面支持Windows ML、Intel OpenVINO、蘋果CoreML等框架，兼容目前主流的AI平臺，便于開發(fā)者在十代酷睿上推進(jìn)各種AI應(yīng)用。
根據(jù)之前的測試，Ice Lake支持DL Boost之后，在INT8運(yùn)算相關(guān)的AIXPRT測試中，Ice Lake處理器的性能可達(dá)前代處理器的 2倍到2.5倍之多。
在Ice Lake小試牛刀之后，Intel在第二代10nm處理器Tiger Lake上進(jìn)一步加強(qiáng)了AI性能，除了原有的DL Boost及低功耗加速器之外，Tiger Lake上這次的Xe圖形架構(gòu)GPU進(jìn)一步提升GPU對AI的加速性能，將Ice Lake上的CPU+GPU+GNA的AI加速性能提升到新的高度。
在Tiger Lake處理器上，基于Xe圖形架構(gòu)的內(nèi)置顯卡是其亮點(diǎn)之一，該圖形架構(gòu)是Intel時(shí)隔22年之后重返高性能GPU市場的基礎(chǔ)，通過Xe圖形架構(gòu)就能同時(shí)覆蓋筆記本、臺式機(jī)、工作站、HPC超算等低功耗到高性能圖形計(jì)算平臺。
除了高性能計(jì)算之外，AI加速也是Intel的Xe架構(gòu)不同于其他GPU的地方，Intel用于極光”(Aurora)百億億次級超級計(jì)算機(jī)的GPU也是Xe架構(gòu)的，代號Ponte Vecchio，它跟Tiger Lake中的Xe GPU只是規(guī)模大小不同。
那實(shí)際性能如何呢?先不說更強(qiáng)大的Tiger Lake，只需要目前的Ice Lake處理器出馬，其AI加速性能就已經(jīng)達(dá)到了競品的數(shù)倍，最高可達(dá)6倍性能。
不光是理論性能占優(yōu)，實(shí)際上AI加速在PC上已經(jīng)有了大量應(yīng)用，涉及圖像、音頻、視頻、語音等各個(gè)領(lǐng)域，很多時(shí)候大家可能并沒有感覺到而已。
在CES現(xiàn)場，Intel邀請了Adobe公司的開發(fā)人員上臺，演示了Photoshop軟件的AI加速，上圖中原圖是一張分辨率較低、噪點(diǎn)較多的照片，通過AI加速可以在幾秒鐘內(nèi)變成一張個(gè)高分辨率、高畫質(zhì)的大圖片，細(xì)節(jié)分明、效果銳利。
基于AI加速，Photoshop軟件還可以自動(dòng)摳圖，省心省力，這樣下去設(shè)計(jì)師都要失業(yè)了。
除了圖片，AI技術(shù)在視頻處理中也一樣可以大顯身手，PR軟件已經(jīng)可以靠AI實(shí)現(xiàn)橫屏與豎屏的自動(dòng)處理，同樣可以提升設(shè)計(jì)師的效率，簡化工作量。
消費(fèi)級CPU補(bǔ)齊缺失的一環(huán) Intel全平臺AI起航
對于AI人工智能的前景，目前沒人懷疑它會在未來改變?nèi)祟惖目萍紭?，不同的是之前大部分公司都是通過專用AI芯片來跑AI加速，不認(rèn)為CPU這樣的通用處理器適合加速AI，但是Intel做的有點(diǎn)不一樣，在兩代10nm處理器上都不斷加強(qiáng)AI算力，補(bǔ)齊了消費(fèi)級CPU沒有AI加速的這一環(huán)。
去年12月中旬，Intel公司宣布斥資20億美元收購了以色列初創(chuàng)公司Habana，后者是由David Dahan和Ran Halutz于2016年創(chuàng)立的，總部在以色列，致力于提高AI芯片的處理性能并降低其成本和功耗，其AI芯片主要針對深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的特定需求，更適合云端AI訓(xùn)練。
收購Habana公司之后，Intel又獲得了一種AI加速芯片——AI推理及AI訓(xùn)練專用芯片。如果再把之前Intel已有的AI相關(guān)芯片聯(lián)系起來，那么大家就可以看到Intel已經(jīng)在全平臺芯片上推進(jìn)了AI戰(zhàn)略。
CPU處理器中，新一代酷睿及至強(qiáng)處理器都開始支持DL Boost為基礎(chǔ)的AI加速指令，F(xiàn)PGA中有Agilex系列AI芯片，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片有Moviduis以及Nervana系列，GPU加速的AI芯片有Xe圖形架構(gòu)，可以說Intel已經(jīng)集齊了各種各樣的AI芯片，不論哪種AI芯片都有自己的全套解決方案。
這種大面積撒網(wǎng)的布局使得Intel在未來的AI市場競爭中有更強(qiáng)的底氣，也更容易發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，CPU可以跟GPU、FPGA芯片搭配，靈活應(yīng)對高性能或者低功耗等AI解決方案，反正從PC到工作站再到數(shù)據(jù)中心、超算，從本地到云端，從訓(xùn)練到推理，業(yè)界需要什么樣的AI方案，Intel這邊就是“全都有”。
Intel的AI之道：全AI芯片打地基 OneAPI開路
Intel擁有的多種AI芯片中，除了CPU、GPU是自己研發(fā)之外，F(xiàn)PGA、Moviduis、Nervana及Habana都是收購來的，不過這也沒關(guān)系，Intel擁有地球上最先進(jìn)的制程工藝，這些芯片升級改進(jìn)之后很快都會使用自家的先進(jìn)工藝生產(chǎn)，F(xiàn)PGA、Moviduis、Nervana等芯片已經(jīng)這樣做了，陸續(xù)使用Intel自己的14nm、10nm及未來的7nm工藝生產(chǎn)。
在解決AI芯片之后，Intel還在推OneAPI軟件戰(zhàn)略，簡單來說就是通過一套開發(fā)工具滿足不同平臺、不同芯片的軟件開發(fā)，這是Intel“軟件先行”戰(zhàn)略的重要體現(xiàn)，Intel相信這一戰(zhàn)略將定義和引領(lǐng)一個(gè)人工智能日益融合、異構(gòu)及多架構(gòu)的編程時(shí)代。
隨著Intel硬件及軟件戰(zhàn)略的推進(jìn)，毫無疑問未來AI會成為各種芯片算力的關(guān)鍵。就酷睿處理器來說，AI也成為CPU、GPU標(biāo)配算力，而且它的性能增長潛力要比傳統(tǒng)計(jì)算更大，未來幾年里動(dòng)輒數(shù)倍的性能提升會是常態(tài)。
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