雷鋒網(wǎng)按，伴隨著新興應(yīng)用的興起以及數(shù)字化程度越來越高，已有的成熟處理器在性能、效率以及成本上的優(yōu)勢相較自研芯片的優(yōu)勢越來越小，因此借助成熟的第三方IP以及EDA工具和代工廠，科技巨頭們紛紛開始自研芯片，其中最有代表性的就是谷歌TPU，除此之外，谷歌Argos VCU也值得關(guān)注。

谷歌設(shè)計了自己的新處理器Argos 視頻（轉(zhuǎn)）編碼單元 (VCU)，其目的只有一個：處理視頻。高效的新芯片使這家技術(shù)巨頭能夠用自己的芯片替換數(shù)千萬顆英特爾 CPU。 

多年來，英特爾內(nèi)置于其CPU中的視頻編解碼引擎一直主導(dǎo)著市場，因為它們提供了領(lǐng)先的性能和功能，并且易于使用。但是定制的專用集成電路 (ASIC) 的性能往往優(yōu)于通用硬件，因為它們僅針對一種工作負(fù)載而設(shè)計。因此，谷歌轉(zhuǎn)而為YouTube的視頻處理任務(wù)開發(fā)自己的專用硬件，并取得了很好的效果。 

不過，英特爾可能會利用其最新技術(shù)來贏回谷歌的專業(yè)視頻處理業(yè)務(wù)。 

谷歌為什么自研VCU？

數(shù)據(jù)顯示，用戶每分鐘向YouTube上傳超過500小時的各種格式的視頻內(nèi)容。Google需要將該內(nèi)容快速轉(zhuǎn)碼為多種分辨率（包括144p、240p、360p、480p、720p、1080p、1440p、2160p和4320p）和數(shù)據(jù)高效格式（例如，H.264、VP9 或 AV1），這需要強(qiáng)大的編碼能力。  

過去，谷歌有兩種轉(zhuǎn)碼/編碼內(nèi)容的選擇。第一個選項是英特爾的視覺計算加速器(VCA)，它包含三個Xeon E3 CPU，內(nèi)置Iris Pro P6300/P580 GT4e集成圖形內(nèi)核和先進(jìn)的硬件編碼器。第二種選擇是使用軟件編碼和通用英特爾至強(qiáng)處理器。

谷歌認(rèn)為，對于YouTube的工作負(fù)載來說，這兩種選擇都不夠節(jié)能。視覺計算加速本身就相當(dāng)耗電，而至強(qiáng)CPU的數(shù)量本質(zhì)上要增加服務(wù)器的數(shù)量，這意味著額外的功率和數(shù)據(jù)中心占用空間。因此，谷歌決定采用自研的定制硬件。 

谷歌的第一代 Argos VCU 并沒有完全取代英特爾的CPU，因為服務(wù)器仍然需要運(yùn)行操作系統(tǒng)并管理存儲驅(qū)動器和網(wǎng)絡(luò)連接。在很大程度上，谷歌的Argos VCU就像一個總是需要一個CPU的GPU。 

谷歌的VCU與GPU中的流處理器不同，它集成了10個H.264/VP9編碼器引擎、幾個解碼器內(nèi)核、4個LPDDR4-3200內(nèi)存通道（具有 4x32 位接口）、1個PCIe接口、1個DMA引擎和1個用于調(diào)度目的的小型通用內(nèi)核。

VCU除了自研的編碼器/轉(zhuǎn)碼器外，大多數(shù)IP都從第三方獲得許可，以降低開發(fā)成本。每個 VCU還配備了8GB的可用ECC LPDDR4內(nèi)存。  

實際上，谷歌研發(fā)VCU的理念是將盡可能多的高性能編碼器/轉(zhuǎn)碼器放入單個硅片中（同時保持節(jié)能），然后將VCU的數(shù)量與所需的服務(wù)器數(shù)量分別擴(kuò)展。谷歌在一塊板上放置兩個 VCU，然后在每個雙插槽英特爾至強(qiáng)服務(wù)器上安裝10個卡，大大提高了每個機(jī)架的解碼/轉(zhuǎn)碼性能。

VCU加速替代CPU

谷歌表示，與英特爾Skylake驅(qū)動的服務(wù)器系統(tǒng)相比，其基于VCU的設(shè)備在性能、TCO（總體擁有成本）、計算效率方面實現(xiàn)了7倍（H.264）和高達(dá)33倍（VP9）的提升。這樣的提升帶來的成本優(yōu)勢（VCU與英特爾的 CPU 相比），使得 VCU 成為視頻巨頭YouTube的更好選擇。 

 

CPU、GPU 和配備 VCU 的系統(tǒng)離線雙通道單輸出 (SOT) 吞吐量

從谷歌分享的性能數(shù)據(jù)看，很明顯單個Argos VCU僅比H.264 中的2路Skylake 服務(wù)器CPU快。但是，由于可以在單個服務(wù)器中安裝20個VCU，從效率的角度來看，VCU勝出。但對于要求更高的VP9編解碼器，谷歌的VCU似乎比英特爾的雙路至強(qiáng)快五倍，有令人印象深刻的效率優(yōu)勢。 

自從谷歌擁有Argos VCU，它用自己芯片取代了許多基于至強(qiáng)的YouTube服務(wù)器。很難估計谷歌實際更換了多少至強(qiáng)系統(tǒng)，但一些分析師認(rèn)為，這家科技巨頭本可以將3300-4000萬個英特爾CPU換成 自己的 VCU，即使第二個數(shù)字被高估了，單位仍然是數(shù)百萬個。  

由于谷歌的其他服務(wù)需要大量處理器，因此該公司從AMD或英特爾購買的CPU數(shù)量可能仍然非常高，并且不會很快減少，因為谷歌自己的數(shù)據(jù)中心級芯片的使用需要數(shù)年時間。

還值得注意的是，目前谷歌為了嘗試使用創(chuàng)新的編碼技術(shù)（例如，AV1），YouTube 需要使用通用CPU，因為Argos不支持新編碼技術(shù)的編解碼。此外，隨著更高效的編解碼器的出現(xiàn)，這些編解碼器對計算能力的要求往往更高，谷歌將不得不繼續(xù)使用 CPU 進(jìn)行部署。

但具有諷刺意味的是，專用硬件的優(yōu)勢在未來只會越來越大。谷歌已經(jīng)在開發(fā)支持AV1、H.264 和VP9編解碼器的第二代VCU，因為它需要進(jìn)一步提高其編碼技術(shù)的效率。目前尚不清楚谷歌何時會部署新的VCU，但很明顯該公司希望盡可能使用自己的處理器而不是通用處理器。 

英特爾并未停滯不前

不過，英特爾并沒有停滯不前。該公司 基于DG1 Xe-LP的 四芯片SG1服務(wù)器卡可以解碼多達(dá)28路4Kp60流以及同時轉(zhuǎn)碼多達(dá)12路。本質(zhì)上講，英特爾的SG1與谷歌的Argos VCU 所做的工作完全一樣：將視頻解碼和轉(zhuǎn)碼性能與服務(wù)器數(shù)量分開，從而減少用于視頻應(yīng)用的數(shù)據(jù)中心所需的通用處理器數(shù)量。  

憑借即將推出的Xe-HP GPU，英特爾將同時提供10個高質(zhì)量4Kp60流的轉(zhuǎn)碼。請記住，某些Xe-HP GPU將擴(kuò)展到四個區(qū)塊，并且每個系統(tǒng)可以安裝一個以上的GPU，英特爾在領(lǐng)先的媒體解碼和編碼能力市場只會變得更加穩(wěn)固。

總結(jié)

Google 已成功構(gòu)建了出色的H.264和支持VP9的視頻（轉(zhuǎn)）編碼單元 (VCU)，與英特爾現(xiàn)有的CPU相比，它可以在視頻編碼/轉(zhuǎn)碼工作負(fù)載方面提供顯著更高的效率。此外，VCU 使 谷歌能夠獨立于服務(wù)器數(shù)量擴(kuò)展其視頻編碼/轉(zhuǎn)碼性能。  

然而，英特爾已經(jīng)擁有Xe-LP GPU和SG1卡，它們也提供了一些重要的視頻解碼和編碼功能，因此英特爾仍將在具有繁重視頻流工作負(fù)載的數(shù)據(jù)中心取得成功。此外，隨著英特爾 Xe-HP GPU的出現(xiàn)，該公司有望鞏固其在該市場的地位。

雷鋒網(wǎng)編譯，原文鏈接：https://www.tomshardware.com/news/intel-replaces-xeons-with-custom-vcus 雷鋒網(wǎng)

雷峰網(wǎng)原創(chuàng)文章，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。詳情見轉(zhuǎn)載須知。