阿里雲CIPU下筆驚雷，方寸間書寫中國算力故事

“當其下筆風雷快，筆所未到氣已吞”，看到阿里雲CIPU釋出的訊息，我腦海裡第一時間冒出了蘇軾的這句詩。

開啟工業革命序幕，讓蒸汽機、鐵路和煤炭成為主要能源的是英國發明家瓦特;讓燈泡和電力走入所有人生活的，是美國發明家愛迪生;現代計算機和網際網路成為資訊時代的基礎設施，變革誕生在美國西海岸。今天，所有人都將算力看作第四次工業革命的基本能源，將與千行百業、社會經濟產生深刻而綿長的化學反應，那麼這一次，算力基礎設施可以由中國來定義嗎?

顯然，阿里雲想嘗試一下，並且已經邁出了關鍵的一步——正式釋出為新型雲資料中心設計的專用處理器CIPU，展現出取CPU而代之的氣勢。

CPU制霸計算產業半個世紀之久，CIPU要另起爐灶何其難也。作為讀者或許會疑問三連：憑什麼?為什麼?怎麼做?我們不想直接給答案，從大家感興趣的問題出來進行邏輯推演，讀者自然會思考並得出自己的答案。

提筆：憑什麼是中國?

有一句流行歌詞：沒有人能在我的BGM裡打敗我。聽起來十分自信，不過，這份自信很長一段時間是屬於美國的。1971年，英特爾生產的4004微處理器標誌著CPU的誕生，隨後與微軟的Windows系統一起組成了著名的“Wintel”聯盟，成為計算產業的現實標準，被廣泛應用於PC、高效能伺服器以及雲伺服器中。而眾所周知，獲取算力的方式，無外乎本地硬體(資料中心)、雲端計算兩種。也就是說，以CPU為中心的計算架構主宰了資訊時代，支撐了雲端計算的崛起。

在這種局面下，中國廠商打算寫一段全新的旋律，讓別人主動走進自己的BGM裡，憑什麼?

首先，CPU這張舊船票，可能登不上算力時代的船。英特爾CEO早在幾年前就表示過“摩爾定律已死”，CPU效能提升的速度早已放緩，而隨著數字化的推進，資料規模、結構和來源越來越廣，單一CPU為中心的計算架構，無法滿足激增的算力需求，計算架構的創新是現實所需。

其次，圍繞CPU形成的伺服器、作業系統、中介軟體、資料庫和基礎軟體等應用及相關服務，很長一段時間內都掌握在歐美主流雲廠商手中，中國數字經濟要長期可持續發展，對於算力基礎設施自然希望有更多選擇，這給中國廠商創造了新的機會。

當然，頭部雲廠商從業務、戰略等維度也早就意識到了以CPU為中心的隱患，紛紛開始探索新的算力硬體解決方案。近年來多樣性計算架構不斷湧現，比如谷歌釋出了TPU，AWS釋出Arm架構的雲伺服器，英偉達嘗試收購ARM以擴充套件資料中心業務。圖靈獎得主大衛·帕特森與約翰·漢尼斯認為，接下來將是計算架構更新的黃金十年。如果不想在第四次工業革命中依然重複別人的故事，那麼，中國就必須在計算架構上落下屬於自己的一筆。

落筆：為什麼是雲端計算?

如前所說，CPU在本地和雲都有應用，為什麼架構創新會率先從雲開始呢?答案其實也很簡單，更新的圖紙有更大自由發揮的空間。

第四次工業革命從雲開始，對於中國千行百業的數字化來說，直接呼叫彈性、高併發、異構的雲端算力是更理想的選擇;中國雲廠商在技術能力、市場規模、生態方面與全球巨頭在相同起跑線，像阿里雲已經成長為與AWS、微軟Azure等同象限的頭部雲廠商;更重要的是，方興未艾的數字經濟催生了新的算力需求和技術挑戰，以CPU為中心的雲端計算架構越來越力不從心，中國雲廠商有著更大的創新空間。

簡單來說，雲端計算架構的創新方向主要有幾個：

1.效能升級。雲端計算一定是效能先行，才能成為千行百業數字化的算力底座，尤其是第四次工業革命中智慧技術的大量應用，深度學習對於算力資源的消耗是極大的，要求雲處理器提供更強的算力，實現每位元效能最優。不僅需要硬體升級，創新傳統計算架構，提升單位算力的效率;還需要軟體升級，解決軟體定義虛擬化中出現的資源損耗。

2.業務效益。各行各業使用雲服務，不單單是降低伺服器成本還希望通過云為管道引入新技術，對大量業務資料進行分析處理，釋放資料價值，也就是說單位算力所能貢獻的GDP要提高。資料密集型的計算越來越多，算力分佈在邊、端、雲、網等多個維度，資料的遷移量和吞吐率也增多，解決超大規模分散式叢集之間網路傳輸、管理的問題，才能滿足客戶對低時延、高頻寬的需求。

3.綠色低碳。上雲用數賦智成為趨勢，計算無處不在，算力基礎設施的能耗問題也引發社會關注，計算產業的可持續發展，需要低功耗、高效能的併發處理能力，減少虛擬化中的損耗，以達到單位位元的能效比最優，滿足各行各業綠色低碳、節能減排的發展需求。

方興未艾的雲端計算，相當於一張更新的圖紙，等待著人來書寫底層計算架構正規化轉換的新篇章，而阿里雲用CIPU率先落下了遒勁的一筆。

入木：CIPU怎麼解開算力桎梏?

計算架構更新，是必然的未來，對於中國雲廠商來說，怎樣在自己擅長的技術賽道上建立起差異化優勢，就成了當務之急。縱覽全球領先的計算廠商，谷歌專門釋出了應對AI任務的TPU，亞馬遜在雲伺服器、雲端AI推理晶片上也有所突破，以GPU為主營業務的英偉達業嘗試進入資料中心業務推出DPU，老牌廠商英特爾也推出IPU，國內也有云廠商推出了自己的計算硬體。

需要注意的是，雲端算力實際上受非常多的條件影響，除了晶片的比拼，還有網路、演算法優化、叢集效能、部署環境、資料處理能力、框架等一系列要素，整體決定了雲端計算的優越性。阿里云為新型雲資料中心設計的專用處理器CIPU，正是考慮到雲時代的算力所需，從三個層面進行管控並加速，來解開算力桎梏。

·網路加速。雲和硬體的結合，必須依靠網路，管理阿里雲全球上百萬臺伺服器並非易事。試想一下，將不同地區資料中心的算力進行調配傳輸，如果網路不給力，必然會導致資料傳輸慢、計算慢，大量實時性要求高的任務如自動駕駛、遠端醫療、線上教育等，體驗就會受到影響。傳統以CPU為中心的架構可沒辦法把手伸到網路層，而CIPU因為接入飛天雲作業系統，可以直接通過飛天上的洛神雲網路管控物理網路，進行硬體加速，構建大規模的分散式RDMA高效能網路，基礎頻寬從100G升級至200G，網路時延從22us降低至16us，因此AI任務、科學計算等上雲之後，比自建物理機的叢集吞吐量提升了30%，延遲自然也就大大下降了。

·儲存加速。大量雲上客戶希望充分釋放資料價值，高吞吐、高併發的資料存算，如果儲存系統跟不上，相當於一臺跑車的油箱只有摩托車那麼大，發動機再強勁也跑不快。傳統CPU以計算為中心的設計，資料搬運中往往會產生“儲存牆”和“功耗牆”，一定程度上影響了平行計算效率。同樣的，CIPU與飛天作業系統相結合，能夠接入存算分離架構的塊儲存，並進行硬體加速，讓雲端儲存可以做到比本地儲存還快，並擁有極大規模的資源池。通過全硬體虛擬化和轉發加速，時延最低可至30us(PLX)，IOPS高達300萬，儲存時延儲存頻寬可達200 Gbps，全面超越市面上的雲產品。

·計算加速。算得快意味著什麼?1750 億引數的 AI 大模型 GPT-3 訓練成本約為 1200 萬美元，如果算得夠快、損耗夠小，訓練成本就能大大下降。而眾所周知，雲服務將物理機虛擬池化，過程中或多或少都會產生一定的損耗，CIPU的出現就解決了算力虛擬化的損耗問題。通過與神龍計算平臺相結合，將虛擬化轉移到專用硬體中進行加速，損耗幾乎為零，讓雲伺服器的效能表現超越了傳統物理機，還提供硬體級安全的加固隔離，兼具雲端彈性擴容的優點。對於雲上客戶來說，無疑是更低成本、靈活性的選擇。

在多種計算架構方案中，“飛天作業系統+CIPU”為中心的新一代計算體系架構，從最底層的核心硬體到最上層的雲原生軟體進行革新，替代CPU成為雲端計算的管控和加速中心，無疑是雲端算力生產和服務單位價值更高、技術變革更大、基礎底座更強韌的一次探索。

風雷：CIPU畫出的跑道通向何方?

中國工程院院士、清華大學高效能運算研究所所長鄭緯民曾說，過去這些年，我國在雲端計算領域主要在軟體層面有創新，發展了一些開源生態，但還是在傳統IT的格局下追趕。

顯然，CIPU的出現，下筆如有風雷，撕開由西方主導的計算產業天空，露出未來的一抹天光。乍一看石破天驚，實則是一場醞釀已久的春雨。

前面提到的飛天作業系統、洛神網路、盤古儲存，都是阿里雲多年不斷突破的雲端計算底層技術，經過深入垂直整合，才最終演進出以CIPU為中心的全新架構形態，解決傳統計算架構無法解決的問題。以虛擬化零損耗為例，阿里雲相關研發團隊早在2015年就開始技術攻關，2017年神龍雲伺服器的推出，就已經攻克了這一技術難題。目前，阿里雲已經建立了晶片、伺服器、作業系統、資料庫等自研技術底座，在Gartner釋出的年度報告裡躋身IaaS整體基礎設施能力的全球最高分。同時，阿里雲也是國內最早實踐綠色資料中心的廠商之一。

那麼，這場終於降落在華夏大地上的春雨，會帶來怎樣的變化呢?

首先感受到雨露潤澤的必然是各行各業的數字化，CIPU+飛天體系下，雲端算力的單位成本更低、效能更優、能耗更低，產業客戶會直接受益，用上更加普惠、高效、綠色的算力。

其次，大地滋潤後會生長出更多創新，讓中國在數字經濟佔據領先身位。算力正在許多行業中釋放潛力，比如雲電腦無影，就將高算力工作從本地轉移到雲端，無需高效能終端，依然可以在雲端流暢地打造8K畫質體驗，對於創作者來說是極大的生產力解放。

更進一步，各行各業的創新和計算軟硬體迭代，共同組成蓬勃的新計算生態。就如阿里雲智慧總裁張建鋒在2022年阿里雲峰會上所說的那樣，“現在是重新定義雲的視窗期，如果我們定義好了，中國就可以在下一個技術時代有自己的一席之地”。

回到底層，回到源頭，去做最基礎的計算架構創新，阿里雲用行動“Back to Basic”，踐行“B2B”策略。這也是為什麼雲端計算的正規化轉化應該發生在中國，發生在此刻。

英國科普作家馬特·裡德利在《創新的起源：一部科學技術進步史》一書中列舉大量事實表明，正如6個世紀以前，歐洲從日益僵化的中國手中奪過創新接力棒一樣，中國或許即將再次奪回接力棒。

在CIPU如驚雷般地書寫中，中國雲端計算的新樂章已經寫下了開頭。何其有幸，我們正見證未來。