北京2023年8月11日 /美通社/ -- 即便是以"燒錢"著稱的一級方程式比賽（F1），也要為算力性價比做打算，作為全球最負盛名的賽車比賽之一， F1在計算流體力學（CFD）模擬的支持下實現那些令賽車迷血脈賁張的"地表最快賽車"和數百公里時速下的輪對輪對決。

幾年前，F1將其CFD模擬遷移至亞馬遜云科技的高性能計算（HPC）平臺，并引入基于Amazon Graviton2處理器的Amazon EC2 C6gn實例。這不僅使CFD模擬時間大幅縮短，還使成本降低了30%。隨著基于新一代Amazon Graviton3處理器的Amazon EC2 C7g實例的推出，F1又成為該實例首批使用的用戶之一。F1首席技術官Pat Symonds表示"在同樣的模擬中，基于Graviton3的C7g實例比C6gn實例快了40%。我們期待Graviton3成為運行所有CFD工作負載的最佳選擇。"

這代表了眾多涉及算力需求的企業與機構用戶的訴求——在算力作為基本資源的數字經濟時代，其性能與成本對其業務的影響與日俱增。高性價比的算力，往往是用戶選擇云計算的根本出發點之一。人工智能（AI）、機器學習（ML）等應用不斷加劇算力供需和成本之間的矛盾。在云端獲得更加高性價比的算力不僅是用戶永恒不變的追求，也成了云計算供應商的核心要務。

深入底層，Amazon Nitro變革云計算的性價比

亞馬遜云科技首席執行官 Adam Selipsky 曾表示："如果希望針對所有可能的工作負載徹底變革計算的性價比，還需要徹底重新思考實例。為了實現這個目標，我們需要深入底層技術直達芯片。"

為了打破傳統底層架構的性價比桎梏，亞馬遜云科技早在十年前就走上了"自研芯片"之路，開始在基礎設施底層針對云環境進行"量體裁衣"的技術創新。亞馬遜云科技在2013年推出云服務器虛擬化引擎Amazon Nitro系統，并于2015年收購Annapurna Labs之后便駛入"自研芯片"的快車道，逐漸形成由Amazon Nitro系統、云原生處理器Amazon Graviton、機器學習訓練Amazon Trainium芯片和機器學習推理Amazon Inferentia芯片組成的幾大路徑，并進行快速迭代。

Nitro創新的將網絡、存儲、管理、安全和監控的功能卸載到專用的硬件來完成，從底層變革了云計算的性價比。作為Amazon EC2實例的基礎平臺，Nitro不但將硬件的幾乎所有計算資源都提供給實例，其模塊化的設計在加快實例設計與交付的同時，還能與Graviton結合，進一步為客戶工作負載提供更加性價比。例如，基于Gravtion2的Amazon EC2 I4g實例，在Nitro SSD 作為 NVMe 高性能存儲的加持下，與上一代存儲優化型實例相比I/O 延遲降低多達 60%，延遲抖動降低多達 75%，與類似的基于x86的存儲優化型實例相比，計算性能提高達 15%。

更進一步，Amazon Graviton持續突破云計算性價比

Nitro拉開了亞馬遜云科技定制芯片的大幕，隨后的云原生處理器Amazon Graviton則更進一步，打破原有的云計算算力成本規則。Graviton處理器基于ARM架構，相比X86架構，其在架構與設計理念上完全為適應多用戶的公有云環境而生，具有成本低和核心密度高等特性。例如在性能分配上，與x86在單物理核心運行多個虛擬處理器（vCPU）不同，Graviton處理器的每個vCPU都獨占一個物理核心，這樣的設計從硬件層面就避免了云端高并發任務時爭奪vCPU性能的情況，使不同用戶都能獲得穩定且一致的vCPU算力。

從2018年問世至今，Graviton處理器進行了三次重大迭代，每一代Graviton都保持著大幅度的性能提升。其中，2020年推出的Graviton2與第一代Graviton相比，處理器性能提升7倍、計算核心數量多達4倍、緩存達到2倍、內存速度達到5倍。2021年推出的Graviton3，單核性能比Graviton2又提升25%，浮點性能提升2倍，并首次在云計算芯片中采用性能更強、功耗更低的DDR5內存；Graviton3的能效也更高，在相同性能下，與同類型EC2實例對比，可節省高達60%的能源消耗。

去年年底，亞馬遜云科技又發布了專門對浮點和向量指令運算進行了優化的Graviton3E，聚焦于為CFD、天氣模擬、基因組學和分子動力學等高性能計算工作負載提供性能優化與更優性價比。Graviton3的推出又一次刷新前代產品的性價比表現，很多獲益于Graviton2的客戶都表示愿意積極嘗試。在基于Graviton3的Amazon EC2 C7g實例尚處在預覽階段時，Twitter就對其進行了多項工作負載基準測試，最終發現C7g實例相較于基于Graviton2的C6g有著20%-80%的性能提升，同時還將尾部延遲降低了35%。

Graviton3 以及Graviton3E處理器的推出，進一步體現了亞馬遜云科技自研芯片與傳統架構不同的算力升級理念。Graviton3在并未大幅改變處理器主頻的前提下，轉而依托高效的數據并行和指令并行，可在單位時間內執行兩倍于前代產品的指令和數據處理，還采用了更具性價比的Chiplet封裝，不但大幅提升了執行效率，并保持了良好的能效比。

Amazon Graviton規模化應用帶來廣泛的系統及軟件支持

基于Graviton處理器的Amazon EC2實例在Graviton2推出后快速增加，目前基于Graviton2的實例就有100多個，涵蓋通用、計算優化型、內存優化型、存儲優化型、加速計算型等10多個種類，為客戶廣泛的工作負載提供極佳的算力性價比，成為眾多客戶在亞馬遜云科技獲得大規模云端算力的全新可選項。

為了讓客戶更輕松、方便的獲得Graviton帶來的算力性價比優勢，亞馬遜云科技進一步將客戶常用的托管服務運行在Graviton2之上，包括Amazon Relational Database Service、Amazon Aurora、Amazon ElastiCache、Amazon MemoryDB for Redis、Amazon OpenSearch、Amazon EMR、Amazon Elastic Kubernetes Service和Amazon Lambda等。目前運行在Graviton2之上的亞馬遜云科技托管服務已有20多種，這一數字還在基于客戶需求持續增加。托管服務大幅降低了客戶將應用遷移到 Graviton的復雜度，時間可以從幾天降低到幾分鐘，而且轉移到Graviton實例上即可實現高達40%的性價比提升。

同時，Graviton處理器的規模化應用為全行業帶來如漣漪擴散般的連鎖效應——越來越多的系統與軟件，如大多數流行的 Linux 操作系統（包括 Amazon Linux 2、Red Hat Enterprise Linux、SUSE 和 Ubuntu 等）都支持Graviton；由亞馬遜云科技和第三方軟件供應商提供的，適用于安全、監控與管理、容器以及持續集成和交付 (CI/CD) 的很多熱門應用程序和服務也支持基于Graviton處理器的實例。廣泛的系統及軟件對Graviton的支持，讓客戶可根據業務所需進行自由靈活的選擇，讓其更廣泛的工作負載受益。

不止芯片創新，亞馬遜云科技整體硬件創新為客戶帶來可持續的算力

從初代Graviton處理器問世至今僅五年，亞馬遜云科技針對Graviton可用性及其軟硬件支持體系開啟了 "正向螺旋式上升"。如今，使用Graviton處理器獲得更優性價比的企業和機構已覆蓋幾乎所有涉及云計算的主流行業。亞馬遜云科技的持續創新，遠不局限于基于ARM架構的Graviton處理器，還包括實現虛擬化平臺底座的Nitro系統、機器學習加速處理芯片、服務器硬件以及數據中心基礎設施在內的整體創新。未來，隨著Graviton處理器的不斷升級，亞馬遜云科技將進一步讓客戶簡單、快捷地獲得更佳性能、更優成本以及可持續的算力。