Google Cloud近日詳細介紹了Axion，一款基於Arm核心設計的、內部開發的CPU。

Google Cloud首席執行官Thomas Kurian在美國拉斯維加斯舉行的Cloud Next大會發表主題演講時推出了這款CPU。在這次活動上，Google Cloud還宣佈最新的AI加速器TPU v5p全面上市，這款芯片在處理浮點數（AI模型常用的數據單元）時性能是前身的2倍。

Google Cloud機器學習、系統和雲AI副總裁Amin Vahdat在一篇博客文章中表示：“阿姆達爾定律表明，隨着加速器的不斷改進，通用計算將主導成本並限制我們的基礎設施能力，除非我們做出相應的投資來跟上步伐。”

基於Arm的架構

Google Cloud尚未分享Axion架構的詳細信息，例如它包含多少個核心以及板載緩存的數量。Google Cloud表示，有關該芯片設計的更多信息將於今年晚些時候公佈，不過確實透露稱，Axion是基於Arm Neoverse V2 CPU核心設計的。

Neoverse V2是在2022年推出的，針對雲數據中心和其他高性能計算環境進行了優化，速度是Arm上一代核心設計的2倍。據該芯片製造商稱，這種加速的一部分原因是進行了優化，使得Neoverse V2能夠更快地處理整數——許多類型計算中使用的常見數據單位。

基於Neoverse V2的處理器可以配備多達256個核心和512MB緩存，還可以使用Arm最新的指令集架構ARMv9。芯片的指令集架構包括用於表達計算的機器語言和某些相關技術。

Neoverse V2支持的ARMv9功能之一，是一種稱爲Memory Tagging Extension的網絡安全機制。據Arm稱，它把連接到芯片的內存分成16位段，並向每個段添加四個附加位，充當一種鎖。只有有權訪問內存段的應用才能通過鎖定，從而降低了黑客攻擊的風險。

Neoverse還支持ARMv9的PDP（性能定義功率）功能，此功能可以通過降低CPU的最大性能來提高CPU的能效。

定製雲芯片

Google Cloud在自己的數據中心內出了部署Axion處理器之外，還會部署一套名爲Titanium的基礎設施優化系統，它將卸載Axion處理器的一些任務，爲客戶工作負載留下更多計算能力。據Google Cloud稱，Titanium是由三套內部開發的芯片組成的。

Titanium系統使用了名爲Titan的微控制器或簡單處理器作爲Axion的信任根。信任根是一個硬件模塊，可以防止黑客在服務器啓動時將惡意代碼引入服務器。據 Google Cloud稱，Titan還有助於保護數據中心的網絡流量。

Axion將把處理用戶網絡流量所涉及的一些計算轉給名爲TOP的定製芯片，該芯片也是Titanium系統的一部分。與此同時，第三個名爲Titanium適配器的定製處理器也可以幫助運行爲Google Cloud實例提供支持的虛擬化軟件。Hyperdisk是Google Cloud的塊存儲服務，承擔了一些原本由Axion執行的計算任務，以進一步提高性能。

“Axion處理器爲Web和應用服務器、容器化微服務、開源數據庫、內存緩存、數據分析引擎、媒體處理、基於CPU的AI訓練和推理等通用工作負載帶來了巨大的性能飛躍，”Vahdat詳細說道。

Google Cloud表示，與競爭對手最快的Arm通用實例相比，基於Axion的實例的性能提高了30%。此外Google Cloud還承諾，與基於英特爾芯片的實例相比，處理速度提高了50%，能效提高60%。Google Cloud計劃在今年晚些時候向客戶提供Axion。

Google Cloud還將使用該芯片爲多個內部工作負載提供支持。Google已經開始重組其數據中心，在基於Arm的硬件上運行某些Google Cloud服務、YouTube廣告系統和Google Earth Engine衛星圖像分析平臺，並計劃在不久的將來在Axion支持的服務器上部署其中一些工作負載。