如果AMD 也支持AVX-512 指令集会发生什么事?

2021-04-07 13:56:23 来源:EETOP
最近有国外媒体报导某Twitter爆料大神,透露AMD下一代Zen 4核心,将支持AVX-512指令集和人工智能深度学习常用的bfloat16浮点格式(接着是EPYC核心数会从64激增到96个),或多或少也间接印证了「AMD将研发资源集中给Zen 4,沿用7纳米制程的Zen 3只是调校完毕的完善版」的观点。

这就让笔者不得不想到之前在「Linus Torvalds对AVX-512的批评是否公道」一文中,文末写了三个假设:

  • 假如英特尔(Intel)制程技术维持领先地位,今天还会有这样的「杂音」吗?

  • 如果AMD 日后也支持AVX-512,也没碰到英特尔的降低主频麻烦,Linus Torvalds 的反应会不会不一样?

  • 从Alder Lake 开始,Intel「似乎」在主流桌面型处理器,开了取消AVX-512 第一枪,是否意味AVX-512 将淡出个人电脑舞台?

 

笔者没事看到那种「AVX-512砍掉就砍掉,淡出就淡出,没什么大不了」的幼稚言论,就只会纳闷,讲这种话的人到底有没有想过一件事:英特尔真这样干了,哪天AMD反过来全面支持AVX-512并标榜「宣称他们家的产品享有最滴水不漏的x86软件兼容性」反打英特尔一枪,那该怎么办?顺便一提,VIA Centaur睽违多年的全新x86处理器CHA,也具备AVX-512了,手脚竟然还比AMD还快,至于完整度如何在此不予置评。

总之我们先回稍微回顾一下「始作俑者」英特尔在「x86义和团之乱」的退潮期,是如何为了让 Larrabee 的徒子徒孙,有一条转战高效能运算与人工智能的退路,而让AVX-512指令集变成「让x86指令集再度碎片化」的地雷。

「计算机架构」(Computer Architecture)一词,源自于历史上首款可回溯相容软件的IBM S/360 大型主机,意味着指令集架构(ISA,Instruction Set Architecture)相同的电脑,可执行同样软件。基于维护软件兼容性和「生态系统一致性」,指令集一向是「易加难砍」,让资产和包袱成为一枚硬币的两面。

80×86指令集因长期缺乏业界公定版本标准的关系,而导致碎片化问题,原本随着实质的玩家只剩下英特尔AMD(加上毫无存在感的俄罗斯Elbrus,与中国台湾的VIA), AMD也放弃了SSE5,「皈依」英特尔AVX,而渐渐云淡风轻。

英特尔在Xeon Phi 与Sky Lake-SP 导入的AVX-512,不仅吹皱一池春水,在2018 年首款「实验性10 纳米制程」CannonLake,首度将AVX-512 指令集放到个人电脑处理器,这等于是打开潘朵拉的盒子,因为这代表当时的英特尔相信他们的制程技术,有办法「硬吃」AVX-512 激增的晶体管数量与耗电量。

事后证明,英特尔完全失算,放弃行之有年的钟摆(TickTock)节奏,进入被外界戏称「挤牙膏」的「三段论」(新制程→新架构→最佳化)时期后,除了高不可攀的Skylake-X与「逆向硬干Sunny Cove核心」的Rocket Lake,没有任何一款桌上型处理器支持AVX-512,这等于是对过去自负「我家产品拥有最佳x86软件兼容性」的英特尔,狠狠打自己一巴掌。

更糟糕的是,英特尔自己也让AVX-512 的版本变得混乱不堪,一再上演「新产品不见得兼容旧产品」的戏码。以刚上市的第十一代Core Rocket Lake 为例,因为Cypress Cove 核心是「14 纳米制程硬干出10 纳米制程Sunny Cove」,所以Tiger Lake 的Willow Cove 核心多出来的VP2INTERSECT,就这样不见了。

英特尔在2019年闹出的「Cooper Lake-SP腰斩事件」是另一则惨案,为了满足某个「超级大客户」 (据称是Facebook)的深度学习需求,让第三代Xeon-SP平台Whitley的先发处理器Cooper Lake-SP支持bfloat16(然后因不明原因被中途腰斩,保留Cedar Island平台的Cooper Lake-P),反倒是后面 10纳米制程的Ice Lake-SP 却付之阙如,须等到第四代Xeon-SP平台Eagle Stream的Sapphire Rapids。

最欢乐的莫过于「Golden Cove 大核+Gracemont 小核」的Alder Lake,为了确保大核小核彼此之间的指令集兼容性,Golden Cove 的AVX-512 直接被「阉割」掉。这就回到另一个大哉问:假使哪天英特尔AMD 逼着所有产品都非得要有AVX-512 不可,那英特尔真的也要让新一代Atom 体系小核支持AVX-512 吗?

说到最后,这一切的乱象,都是英特尔自己内部一堆「不安定因素(有看过灌篮高手湘北对陵南那场的读者,一定知道笔者想表达的意思)」累积到一定程度后的「业力引爆」,让英特尔在AVX-512相容度前脚踩后脚,从头到尾都是自己人搞出来的问题,完全怨不得人。

话说回来,假若AMD真的在Zen 4靠着台积电5纳米制程,实现了「大致完整」的AVX-512兼容性,并一举解决过往执行AVX指令会大幅降低处理器主频的宿疾,那英特尔昔日最自傲的「x86指令集兼容性」就将被AMD反将一军。让人不得不期待,这天一旦发生,英特尔该如何应对,而新任CEO 帕特·基尔辛格(Pat Gelsinger)又将做何解释。这出好戏,届时一定非常有趣。

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