ARM与英特尔处理器竞争全面解析

服务器端的战争

2011年11月，ARM发布了面向服务器领域的64位处理器指令集ARMv8，ARMv8完全向下兼容现有的32位ARMv7软件，而且运行于ARMv8上的64位操作系统也可以简单、高效地支持现有的32位软件。几乎在ARM宣布ARMv8 64位架构指令集的同时，Applied Micro Circuits 公司(简称AppliedMicro)宣布了全球首款64位ARM架构兼容处理器“X-Gene”，面向下一代云计算、无线基础架构、企业级网络、存储和安全等应用。

X-Gene拥有多个高性能ARMv8架构核心，主频高可达3.0GHz，号称拥有突出的单线程性能，支持完整的处理器和输入输出虚拟化，而且整合了服务器级别的动态电源管理技术，热设计功耗可根据需要进行配置，待机功耗也不超过0.3W。目前他们正在与多家服务器和嵌入式Linux厂商合作，提供全面的开源编译器、工具链、调试器。处理器将会采用台积电40nm或者28nm工艺制造，预计2012年下半年完成首颗样品。届时将向客户提供完整的FPGA平台生态系统支持，作为评估之用，同时还会提供完整的云计算应用套装。

事实上，即便在当前32位ARM架构下，也有很多芯片商在尝试推出ARM架构的处理器，比如美国厂商Calxeda专门面向服务器应用的处理器“EnrgyCore ECX-1000”。这款高度集成的SoC片上系统设计，拥有多四个ARM Cortex-A9处理器核心，主频1.1G~1.4GHz，每核心32KB一级指令缓存、32KB一级数据缓存，所有核心共享4MB ECC二级缓存，整合浮点单元并支持NENO、TrustZone技术，而且每个核心都有独立的供电域以降低整体功耗，低只有1.5W。官方资料显示，这套采用半高式扩展卡方式的“服务器卡片”在加上ECC内存和大容量固态硬盘后，整体功耗低可以做到5W，典型状态下也不过25W，无需主动散热，只要单路12V电源输入即可满足。相比一套典型的传统x86集群（91KW功耗，整体成本330万美元），ARM架构平台仅需要9.9KW功耗，成本不过120万美元（1600台服务器、1/2个机架、2个网关、41条线缆）。有消息称，Calxeda可能在2012年年中投入商用，同时惠普已经宣布将在其第一代超低功耗服务器开发平台中采纳Calxeda的技术。

业界首款ARMv8 X-Gene片上系统（SoC）

虽然早的64位ARM处理器在2012年就将出现，但并非完整的生态系统，根据ARM的线路图，2012年将会着重开发完善ARMv8生态系统，2013年及以后才会陆续放出原型系统。因此超前发售的处理器应该只是开发或者测试版。另外，64位ARM处理器还存在软件移植成本，根据市场研究机构IDC 2011年第三季度的调查数据，在服务器端，x86架构处理器占据着95.1%的市场份额。从英特尔x86架构系统转换到ARM建构将面临重写全套软件的问题，用户将会面临与现有x86架构系统相比的投资回报率抉择。除了移植成本，ARM服务器知识产权核的授权模式也将面临严峻考验。在这种模式下，芯片商往往只是购买ARM的授权核，然后加上自己的硬件模块，这意味着每款处理器可能都具备不同的硬件组成，需要针对不同处理器开发服务器端软件，在Android手机上，不同方案带来的应用兼容性倘若在ARM服务器上重现，对于追求稳定和平台化的服务器领域将可能是无法接受的。

从当前的局面看，ARM处理器强调的是节能，英特尔则是高性能，对服务器虚拟化整合的趋势促进了英特尔至强服务器的销售，并已经开始蚕食来自IBM、惠普、Oracle、富士通的Unix服务器市场。目前，英特尔至强系列处理器已经升级至四核心及六核心Sandy Bridge EP/EN，其中至强E3-1200系列热设计功耗标准版为80W和95W，E3-1260L/1220L两款低压版本只有45W和20W。按照英特尔的Tick-Tock线路图，2013年，英特尔将启用16nm制造工艺，2014年新的核心架构也将出现，而64位ARM处理器正式推出可能要到2014年以后，届时，在功耗上，英特尔很可能并不输于ARM，加上英特尔在服务器处理器领域的强势地位，ARM可能并不能占多大便宜。不过，在面向诸如云存储、Web服务等计算性能要求不是很高的特定领域，ARM服务器依然有竞争潜力。

此外，还有消息称，英特尔正在准备拥有八个核心的全新Atom，以应付ARM在服务器领域的挑战。新处理器的开发代号叫做“Avadon”或者“Abadon”，采用22nm新工艺制造，多八个核心，专供云计算等低功耗服务器领域。这款处理器还会改用不同于当今的新架构，拥有两条管线，且是乱序执行，同频率下性能可比当前产品提升20%~25％，估计2013年底可以问世。

交互式僵持的竞争

PC处理器厂商和手机芯片厂商井水不犯河水的均势已被打破，对于这个移动互联网时代的新动向，如果可以用简单的话来概括其原因，那就是：手机和计算机走得越来越近了。英特尔现在致力的目标，就是从ARM牢牢占据的100%移动市场中夺取一部分市场份额。面对PC业芯片老大的“捞过界”，ARM公司选择了针锋相对，正借力微软进行着ARM架构服务器的探讨。

X-Gene与英特尔处理器能耗、性能对比。

价格、性能、功耗是双方竞争的主要三个点，ARM希望通过低功耗和价格价格优势侵入英特尔主宰的PC领域，从ARM的线路图看，ARM快也许要到2013以后才能实现向PC和服务器领域的实质进军。英特尔当前正在发力超极本以应对平板的威胁，到2013年，在消费级产品领域，ARM的功耗和价格或将也不再是优势；而服务器端，在IDF2011上，英特尔也在尝试推广称为“众核”的技术，在不增减处理器核心面积的情况下加入多达48个核心，这些低功耗核心将拥有ARM类似的功耗和更强大的性能。

英特尔和ARM都还没有在对方的市场形成实质性影响，但双方已经在PC和手机领域的交叉地带进行了交锋。在这片中间区域，先后出现了上网本、智能本、平板等多种差异化产品，截至目前的战况是：x86阵营取得了先机，但ARM阵营的势头更猛。交互式僵持的竞争，仍在继续……