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    掘金数据时代的英特尔 加速实现跨平台XPU愿景

      [  中关村在线 原创  ]   作者:徐鹏   |  责编:徐鹏

          毫无疑问,数据已成为数字经济时代的“石油”。以数据为中心的智慧变革驱动着多元化场景在异构计算的趋势之下,快速进行业务迭代和应用现代化的创新。遍及云、边缘、数以十亿计终端的流动数据让场景智能变成现实,也同样考验着计算、网络、存储的架构设计是否满足新的需求。英特尔早已看到了未来,即需要将重心从单独的CPU转移到跨CPU、GPU、FPGA和其他加速器的混合架构,并提出了“XPU”愿景。英特尔服务器GPU的发布,是XPU时代扩展产品组合的重要一步,oneAPI Gold版本则为XPU计划的落地实践铺平了道路。

          正如英特尔高级副总裁、首席架构师兼架构、图形与软件部门总经理Raja Koduri所言:“随着oneAPI Gold版本的发布,开发者编程体验将更加丰富,oneAPI不仅拥有开发者熟悉的CPU编程库和工具,也包含标量-矢量-空间这种混合架构的编程库和工具。同时,我们还推出了基于Xe-LP微架构的首款数据中心GPU,以满足快速增长的云游戏和流媒体市场需求。”

          英特尔服务器GPU是其首款面向数据中心的独显产品,采用了高能效的图形架构——英特尔Xe-LP微架构,拥有低功耗、独立片上系统设计,并配备128比特管道和8GB专用板载低功耗DDR4显存。同时,这款GPU也获得了软件堆栈优化。基于标准的开源软件,涵盖从驱动程序、API到开发者工具的一系列产品,包括能够简化开发流程,并优化代码质量的英特尔媒体SDK,以及Mesa 3D图形库(一个OpenGL的开源实施)。该GPU还支持加速的AVC、HEVC、MPEG2、VP9编解码和AV1解码,为FFMPEG优化的媒体插件,能够在英特尔至强可扩展处理器和全新英特尔服务器GPU之间实现应用兼容。

    掘金数据时代的英特尔 加速实现跨平台XPU愿景
    英特尔服务器GPU

          “结合英特尔至强可扩展处理器、开源和授权的软件组件以及全新英特尔服务器GPU,现在我们的客户可以提供高密度、低时延的安卓云游戏以及实时顶级视频直播的高密度媒体转码/编码。”英特尔数据中心事业部副总裁兼网络平台事业部视频云部门总经理Lynn Comp表示。

          根据思科VNI报告,到2022年视频将占全球IP流量的82%,而从2017到2022年,视频直播会增长15倍,占互联网视频流量的17%。在此期间,游戏流量预计增长9倍。这表面,随着数字内容一如既往地大幅增长,为云服务提供商和通信服务提供商推出新业务创造了前所未有的机遇,尤其是在云游戏和流媒体领域。

          “为了提供价格实惠的新型服务,软件和硬件都必须满足一系列新的要求。这一趋势的关键挑战是如何在提供必要的性能,达到用户期待的响应速度的同时,仍能保持较低的基础设施和运营成本。”Lynn Comp称,“这就是我们为大家带来包括服务器GPU技术在内的一系列丰富的平台创新的原因。”

          通过将英特尔服务器GPU和英特尔至强可扩展处理器结合,服务提供商能在不改变服务器数量的情况下,单独扩展显卡容量,以在每个系统上支持更多流和订阅用户,并同时实现较低的TCO。利用新华三XG310 X16 PCIe3.0 GPU扩展卡——在3/4长、全高尺寸内封装四颗英特尔服务器GPU芯片,即可在一个典型双卡系统中支持超过100个安卓云游戏并发用户。这一数量最高可扩展至160个并发用户,实际数量取决于具体的游戏和服务器配置。

    掘金数据时代的英特尔 加速实现跨平台XPU愿景
    新华三XG310 PCIe GPU扩展卡

          由此延伸出的一个趋势是,手机制造商和OEM等新的玩家正进入这些细分市场,与云服务提供商、通信服务提供商携手掘金消费者市场。例如,游戏开发行业日益向安卓平台发生了倾斜,该平台现占据全球移动市场74%的份额。对于安卓云游戏,英特尔为与游戏流解决方案一起使用的其他软件组件提供许可,以支持较高的服务器游戏流密度与游戏性能,并增加所支持的游戏数量。

          这些组件与游戏直播解决方案相结合,支持更高的服务器游戏流密度、更高的游戏性能,以及更广泛的游戏。这些软件组件包括一个Android in Container(AIC)解决方案,该方案适用于在英特尔平台上运行的游戏,帮助其实现极高的流密度。Intel Cloud Rendering(ICR)软件提供核心云渲染技术,并利用英特尔优化的Mesa 3D图形库来提高英特尔服务器GPU的利用率,确保优质的网络传输体验。

          在Linux操作系统之上,英特尔创建了Project Flipfast来提升游戏体验。Flipfast栈可以允许终端用户在虚拟机上运行图形应用,通过虚拟机和主机之间的零拷贝共享来保持本机GPU性能和主机集成完整性。Flipfast栈驱动器可提升游戏性能,该技术将可直接用于数据中心游戏流应用程序。未来,英特尔将公布包含Flip Fast全部细节的开源代码库,帮助客户在任意环境获得更好的图形性能。

          此外,云游戏软件堆栈还可以充分利用Intel Bridge Technology技术。该技术可以使以非Java语言编写的安卓应用能够在搭载至强等英特尔处理器的设备上运行,对于某些并不是为了在这些设备上运行而设计的应用来说,该技术也能使其正常运行。结合英特尔服务器配置,该软件为部署安卓游戏服务提供了可靠的支撑。

          腾讯先游云游戏助理总经理方亮表示:“英特尔是我们安卓云游戏解决方案上非常重要的合作伙伴。英特尔至强可扩展处理器和英特尔服务器GPU,打造了一个高密度、低时延、低功耗、低TCO的解决方案,让我们能够在每台双卡服务器上生成超过100个游戏实例,诸如《王者荣耀》、《传说对决》。”

          例如在《传说对决》中,英特尔服务器GPU可以灵活地同时扩展到很多游戏流。借助集成四个英特尔服务器GPU的H3C XG310 PCIe卡,能够以30fps帧速支持60个流。当使用两个卡时,我们能够在速度30fps的情况下同时支持120个并发用户。通常状态下,在搭载英特尔至强可扩展处理器的双卡系统内,新华三XG310卡可以支持超过100个并发用户(至多160个)。

          英特尔公司架构、图形与软件事业部副总裁、视觉技术总监Lisa Pearce谈到:“随着工作负载和性能需求都在上升,人工智能和媒体在这些工作负载中的占比也在上升。过去二十年,我们在图形显卡上的经验是很好的基础。我们正在扩展为更为坚实的Linux堆栈,以及数据中心中的一些独特用例。”此次在流媒体服务和云游戏中用例,可以说是英特尔服务器GPU在专业领域的重要一步。

          目前,英特尔正在与包括Gamestream、腾讯和Ubitus在内的诸多软件和服务合作伙伴合作,共同将英特尔服务器GPU推向市场。开发人员可以利用Media SDK中的通用API,这一API也将于明年迁移到oneAPI视频处理库中。借助oneAPI,无论是在CPU还是GPU,亦或是FPGA架构上,开发者能够使用一种通用、开放且基于行业标准的编程模型访问英特尔XPU,如OpenVINO为FPGA提供了大量的框架等技术支持,其同样受益于oneAPI。如果客户使用的是NVIDIA或AMD的GPU产品,oneAPI也可以提供很好的支持。

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          英特尔oneAPI工具包充分利用了先进的硬件性能和指令,如用于CPU的英特尔AVX-512(高级矢量扩展)和英特尔深度学习加速(英特尔DL Boost),以及XPU独有的功能。oneAPI Gold工具包将于12月在本地和英特尔DevCloud上免费提供,同时还将提供包含英特尔技术咨询工程师全球支持的商业版本。英特尔还会将Parallel Studio XE和System Studio工具套件迁移到oneAPI产品中。

    掘金数据时代的英特尔 加速实现跨平台XPU愿景
    oneAPI Gold工具包

          此外,英特尔隐式SPMD程序编译器(ISPC)将在底层硬件接口oneAPI零级别(Level Zero)之上运行。oneAPI零级别是整个硬件抽象层,为oneAPI平台中的设备量身定制,提供底层的、直接到硬件的接口。由oneAPI支持的ISPC是C编程语言的一种变体,支持单程序、多数据编程,用于在英特尔CPU上加速英特尔Osray光线追踪引擎。英特尔为ISPC增加了Xe支持,以无缝加速英特尔oneAPI渲染工具包组件(如Osray)。

    掘金数据时代的英特尔 加速实现跨平台XPU愿景
    英特尔的oneAPI战略

          “现在我们有了完全的独立图形显卡支持,并且实现了黄金级别(Gold)的代码稳定性、成熟度以及性能表现,这是能为应用程序进行积极商业部署的关键。”英特尔数据中心XPU产品和解决方案副总裁Jeff McVeigh表示,“在oneAPI之前,在不同的架构之间进行切换是非常困难的,尤其是想要跨厂商进行切换的时候。所以我们想要实现一个解决方案,它打破了专用的、受限于特定厂商的瓶颈,并支持现有的各种架构,不仅是英特尔的(架构),还有其他厂商的(架构),这就是oneAPI能让人们做到的事情。”

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