5大技術(shù)能力提升計(jì)算有效性

無處不在的計(jì)算、樸實(shí)的連接、從云到邊緣的基礎(chǔ)設(shè)施、AI以及傳感是數(shù)字化世界的5大“超能力”。

從CPU加速技術(shù)、IPU的技術(shù)、端到端可編程技術(shù)、異構(gòu)計(jì)算的技術(shù)以及模塊化服務(wù)器設(shè)計(jì)，英特爾在計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)傳輸各個(gè)環(huán)節(jié)不遺余力的對計(jì)算有效性進(jìn)行優(yōu)化。

1．加速器技術(shù) – 優(yōu)化特定業(yè)務(wù)負(fù)載

明年1月發(fā)布的英特爾?第四代至強(qiáng)?可擴(kuò)展處理器(Sapphire Rapids)將帶來五大加速器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更高效的資源利用率和能效優(yōu)勢，滿足特定工作負(fù)載算力需求：

針對AI的推理和訓(xùn)練的先進(jìn)矩陣擴(kuò)展 AMX (Advanced Matrix Extensions)技術(shù)，為數(shù)據(jù)庫尤其是內(nèi)存數(shù)據(jù)庫增加數(shù)據(jù)讀取帶寬的內(nèi)存分析加速 IAA（In-Memory Analytics Accelerator）技術(shù)，針對數(shù)據(jù)遷移場景相關(guān)應(yīng)用的數(shù)據(jù)流加速器 DSA（Data streaming Accelerator）技術(shù)，針對多核環(huán)境下對數(shù)據(jù)包和訪問請求調(diào)度的動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡器 DLB（Dynamic Load Balancer）技術(shù)， 以及對涉及安全加密、大數(shù)據(jù)量的壓縮和解壓縮場景進(jìn)行加速的全新CPU內(nèi)置QAT（QuickAssist）技術(shù)。

2． IPU技術(shù)- 基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化，構(gòu)建未來數(shù)據(jù)中心

從英特爾數(shù)據(jù)中心IT基礎(chǔ)設(shè)施圖可以看出英特爾在基礎(chǔ)設(shè)施處理器(Infrastructure Processor Unit，IPU)方面的構(gòu)想：將CPU、XPU（GPU、PGA）、通過CXL技術(shù)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存池，以及存儲(chǔ)、智能網(wǎng)絡(luò)等各種組件連接起來，發(fā)揮樞紐作用的同時(shí)，卸載其他基礎(chǔ)設(shè)施上的部分功能到IPU上來進(jìn)行處理。

上圖展示了IPU具備的三個(gè)功能：網(wǎng)絡(luò)的連接以提供快速轉(zhuǎn)發(fā)的路徑、對現(xiàn)有云基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬化管理功能和存儲(chǔ)管理功能進(jìn)行卸載、針對數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理和加速。

3. IPDK – 打造端到端可編程環(huán)境

IPDK- 基礎(chǔ)設(shè)施程序員開發(fā)工具包 (Infrastructure Programmer Development Kit)適應(yīng)于CPU和Tofino交換機(jī)，既可實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)功能，也可在平臺層面提供類似容器的網(wǎng)絡(luò)化能力，在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部構(gòu)建起端到端可編程的環(huán)境，幫助開發(fā)者統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)并提升效率。

4.oneAPI- 提供一次編譯多處運(yùn)行的異構(gòu)計(jì)算能力

Intel OneAPI開發(fā)者工具套件

英特爾通過oneAPI支持?jǐn)?shù)據(jù)中心異構(gòu)計(jì)算環(huán)境，方便開發(fā)者實(shí)現(xiàn)一次編譯、多處運(yùn)行的效果，提升數(shù)據(jù)中心的計(jì)算有效性。

5.模塊化服務(wù)器設(shè)計(jì) – 靈活滿足應(yīng)用差異化需求

2022年，英特爾參與支持和發(fā)布了業(yè)界主流的DC-MHS、Open Common Server Platform和Open Telcom IT Infra – Extension這三個(gè)模塊化設(shè)計(jì)項(xiàng)目，旨在更好地適配從云到邊和端等各種應(yīng)用場景，同時(shí)支持包括主板、IO接口、電源、風(fēng)扇、線纜等各種模塊的互換，降低數(shù)據(jù)中心IT基礎(chǔ)設(shè)施的成本，并吸引更多的合作伙伴加入到數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中。

提升數(shù)據(jù)中心的能耗有效性

隨著“東數(shù)西算”、“雙碳”戰(zhàn)略的推進(jìn)，國家對新建數(shù)據(jù)中心PUE值提出更高要求。數(shù)據(jù)中心從規(guī)劃建設(shè)到后期的運(yùn)維都面臨更多新的挑戰(zhàn)。

英特爾認(rèn)為，未來綠色數(shù)據(jù)中心技術(shù)建設(shè)需要從“三縱四橫”方面發(fā)力，英特爾未來綠色數(shù)據(jù)中心技術(shù)框架對此做出了解答：三縱維度，包括能耗、冷卻與散熱、數(shù)據(jù)中心智能化，四橫層級，是指XPU, 服務(wù)器，機(jī)架，數(shù)據(jù)中心。

以下簡要介紹其中的幾項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容。

1.能耗

通常情況下，服務(wù)器內(nèi)部CPU、內(nèi)存供電都是12伏。但是近來48伏供電方式大受青睞。英特爾和聯(lián)想聯(lián)合進(jìn)行的一項(xiàng)測試顯示這一變革的意義：在總耗電量為2400瓦的情況下，48伏供配電系統(tǒng)比12伏供電系統(tǒng)節(jié)省32瓦左右。以5年的周期來測算，每臺服務(wù)器可節(jié)省約196美元或減少碳排放1.1噸。對于大規(guī)模數(shù)據(jù)中心而言，能源節(jié)省的效果非常顯著。

值得一提的是，48伏供電方案只是在主板上把電壓轉(zhuǎn)換成12伏來給服務(wù)器內(nèi)部現(xiàn)有組件進(jìn)行供電，無需改變器件構(gòu)造，簡便可行。

伴隨技術(shù)的升級，CPU核心不斷增加，數(shù)據(jù)中心能耗呈現(xiàn)快速上升的趨勢。英特爾深度參與了ODCC高密數(shù)據(jù)中心相關(guān)研究報(bào)告和標(biāo)準(zhǔn)的制定，對高壓直流及高效電源模塊，供配電的智能化管理以及液冷技術(shù)等高密數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)過程中緊密相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行了描述，為規(guī)范高密度數(shù)據(jù)中心建設(shè)提供指引。

2.制冷技術(shù)

液冷包括浸沒和冷板兩種方式。前者散熱效果可達(dá)100%，但顛覆了數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的基本原則與方案，對成本要求也比較高，因此短期之內(nèi)還難以大規(guī)模應(yīng)用。后者通過把制冷液內(nèi)置到服務(wù)器內(nèi)部貼近CPU、GPU處，直接傳導(dǎo)約60%的熱量。

為了加速液冷技術(shù)的商用，今年英特爾聯(lián)合20多家合作伙伴發(fā)布了冷板液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考白皮書 ，并與浪潮、中國電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會(huì)合作制定了冷板的技術(shù)規(guī)范。

3.數(shù)據(jù)中心監(jiān)控和分析

數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器負(fù)載各不相同。英特爾借助AI技術(shù)對機(jī)架和服務(wù)器能耗進(jìn)行監(jiān)測、控制，同時(shí)采用Smart Green技術(shù)調(diào)整那些空閑的服務(wù)器進(jìn)入到休眠或者關(guān)機(jī)狀態(tài)，對低負(fù)載服務(wù)器降頻，為服務(wù)器的規(guī)劃提供預(yù)測。英特爾與中國電信展開的一項(xiàng)定制化開發(fā)合作顯示，制冷節(jié)能效率可提升30%；而與中國聯(lián)通進(jìn)行的一項(xiàng)靜態(tài)測試表明，節(jié)能效率能夠提升28.6%。

實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)的計(jì)算行業(yè)

一直以來，英特爾致力實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)的計(jì)算行業(yè)，通過低碳的服務(wù)器、高端的產(chǎn)品，采用更多的可再生能源和AI數(shù)據(jù)分析手段進(jìn)行智能化優(yōu)化，為客戶提供更多的效率提升，鞏固了行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的地位。

與此同時(shí)，英特爾還攜手多家合作伙伴成立綠色數(shù)據(jù)中心技術(shù)創(chuàng)新論壇，旨在通過技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)合作，加速數(shù)據(jù)中心運(yùn)營模式的綠色轉(zhuǎn)型，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排以及可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

如果說數(shù)據(jù)和算力是數(shù)字世界發(fā)展的底座，那么英特爾就是其中的基石。英特爾以豐厚的技術(shù)積累和創(chuàng)新的綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)，不斷詮釋東數(shù)西算的戰(zhàn)略內(nèi)涵，致力于與眾多合作伙伴一起打造全新、可靠的數(shù)智化轉(zhuǎn)型基石。

【在當(dāng)天召開的“2022中國數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)峰會(huì)”東數(shù)西算高峰論壇上，中國信通院云大所副所長栗蔚、中國氣象局首席氣象專家何文春、中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)技術(shù)研究所研究員張?jiān)迫戎鞴軉挝活I(lǐng)導(dǎo)、行業(yè)專家也先后發(fā)表致辭或主題演講；兩天峰會(huì)共吸引了線上線下20余萬人參與和互動(dòng)交流。】

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