【Arm 專欄】Neoverse 新解决方案發表!助力擴展雲到邊緣的次世代基礎架構

Arm 親自詳解 Neoverse 全新的 V1 平台與 N2 平台,如何增加數據中心效率,以降低電能浪費。
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Shutterstock/達志影像
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自駕車、智慧醫療裝置與智慧建築物,正逐漸改變我們的生活,但這些應用之所以變為可能,是因為大約每兩年到兩年半手機、伺服器與其它裝置每瓦電所能執行的工作量幾乎加倍。根據 IEA 的資料,以數據中心為例,自 2015 年以來網際網路流量增加 5 倍,數據中心的工作負載幾乎成長兩倍,但受惠於技術的突破,數據中心電力消耗維持在 1,980 億千瓦小時左右。

資料來源:國際能源機構 (IEA), 2015

由於智慧裝置普及使得傳送與處理的資料量增加,根據 Nature 期刊引用 Anders Andrae 的資料,預期至 2030 年數據中心的耗電將占全球總電量需求的大宗,而根據 State of the Edge 2020 報告指出,為了服務新型應用,2028 年需要 102 千兆瓦 (GW) 的新電量。

由於電費往往佔數據中心營運成本的三至五成,但數據中心一個機櫃 (rack) 只能容納有限的電量與熱氣,若非透過增加每瓦工作量來提升生產力,則需建置更大的空間與更多的伺服器,將使數據中心運作遭遇挑戰。

因此,另一個觀察能源效率的方法是評估運算密度,提升運算密度可以提升數據中心可用的資源,降低利用此基礎架構所需負擔的價格。下面這些方法將能提升每瓦效能,以獲得更佳的用電效率與密度,有助城市運作。

資料來源:Nature, 2018

1. 使用更多的核心

過去 15 年來,企業多半以下列方式增加效率 : 改裝建物以提升空氣對流,在機架上放上塑膠片以降低冷卻的預算,移除機架內運作僵滯的伺服器,或以 GPU 與快閃記憶體加速器提升每瓦運作。

另一種方式則是調整數據中心中的伺服器處理器,以大量的高效能運算核心取代少量但運算力強大的核心,也就是使伺服器從較低檔位高轉速 (RPM) 轉變成高檔位較低轉速運作。亞馬遜網路服務公司 (AWS) 的 Graviton2 系統單晶片由 64 個運算核心組成,每個機架上有少則數百個多則數千個核心。

而去年 11 月榮登 Green 500 名單榜首的 Fugaku 超級電腦,內建近 3.7 萬個節能核心可達到每瓦運算效能 16.876GFlops/watts, 2020 年 Fugaku 超級電腦在「高效能共軛梯度」(HPCG) 名單中榮獲最高榮譽,這象徵了當代基礎架構需求重大的演進。此外, Ampere 公司發布業界首款基於 Arm Neoverse N1 平台的 80 個內核 64 位元伺服器處理器晶片 Altra,將 3,680 個核心裝至單一機架裡,比一般多出 2.5 倍。

2. 利用邊緣運算

理論上,雲端架構的數據中心是置放運算負載最具效率的地方,工作負載可以被積極地整併,可用最高效率的設備進行填充。但實際上,雲端只要出現 15 分鐘的電力需求暴增,就可能導致被收取較高的尖峰功率費用,為了避免被收取較高費用,可將負載分散到週邊,而自駕車運作與 AI 驅動的工廠,也需要複雜的邊緣基礎架構。這種趨勢將驅使電信業者與其它公司開發出能夠極大化使用率並極小化功率與網路流量的技術以轉移負載。

在全國或全球性危機中,以雲端為中心還可能導致緩慢的連線速度與資料傳送不穩定。譬如以冠狀病毒大流行為例,CDN 技術服務商 Cloudflare 調查發現,當今年 3 月 13 日周五美國宣布全國進入緊急狀況後,美國數據中心的網路流量 (下圖紅線) 比往常 (下圖灰線) 驟升 20%,由於後疫情時代視訊會議更為普遍,深度邊緣運算的需求將更為提升。

Inria 專案實驗室的報告指出,跟傳統以雲端為中心的數據中心相比,若在分散的伺服器上管理物聯網相關任務,由於能減少網路中繼、降低冷卻負載,以及針對運算資產能做更佳運用,將能減少 14% 到 25% 的耗電量。

資料來源:Cloudflare Blog, 2020

3. 增加 NPU 應用

微神經網路處理技術,以向量延伸、整合積體電路,或是以特別設計用來高效率執行矩陣乘法的專用神經網路處理器 (NPU) 等形式出現。在以 AI 降低從影片與影像擷取洞察所需的資源方面 NPU 技術扮演關鍵角色。今日影片已佔大約 75% 的網際網路流量,由於預期臉部辨識與即時分析的擴展將佔用更多的流量,思科預估到 2022 年,影片流量將成長兩倍,將佔有 82% 的網路流量。

為了持續提升基礎建設效能,Arm 延續其在 Neoverse N1 生態體系之基礎,發布了全新的Neoverse V1 平台與 N2 平台,Neoverse V1 平台極致優化性能,為首個支援可擴展延伸向量指令集(SVE)的平台,與 N1 平台相比提升 50% 以上的單執行緒 (single-threaded) 效能,SVE 允許使用與單元的寬度無關的軟體程式設計模型在更寬的向量單元上執行 SIMD 整數、bfloat16 或浮點指令,透過 SVE 確保了軟體編碼的可攜性、壽命及有效執行,應用上以高性能雲、HPC 和機器學習等市場為主。

而 Neoverse N2 平台則提供了可擴展的性能在維持與 N1 相同的面積與功耗下提升了 40% 的單執行緒 (single-threaded) 效能,能支援多達 192 個核心設計,具有最大的面積運算密度 (TDP/Area) ,可應用於雲端高核心運算、5G 邊緣、企業網路、智慧網卡 (Smart NIC) 、路由器與數據交換器等應用。

Arm 提供

若想要進一步了解 Arm Neoverse 解決方案,歡迎報名 11 月 4-5 日於線上舉辦的 Arm DevSummit,在本場 Arm 最盛大的年度科技論壇中,我們邀請到 AWS、Fujitsu、Arm 等專家為您介紹最新設計、工具、生態系統與應用案例。此外,針對其他主題,我們亦邀請到來自 Facebook、Google、Netflix、福斯集團、高通、凌華科技、群聯電子、阿里巴巴創業者基金等多位重量級講者進行近 40 場技術演講,期待與您線上相見。

核稿編輯:Chris

更多資訊請點此報名 Arm DevSummit

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疫情竟使童婚比例暴增?2023 年前將新增 400 萬女童被迫成婚

全球有無數女童正在面臨貧窮、家暴、性別暴力、失學的困境,在動盪不安的 Covid-19 威脅下,女童遭受的生命危機更勝以往,而你我都不該漠視。立即加入世界展望會的資助兒童計劃,不再讓悲劇發生。
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Photo Credit:世界展望會
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在新冠疫情、武裝衝突的影響下,阿富汗女性與兒童正面臨重大威脅,不僅人身自由、教育、工作等權利備受衝擊,近期更傳出 12 歲女童被強擄配婚給軍人的消息,使當地長期存在的「童婚」問題更加嚴重。事實上,不只是阿富汗,全世界仍有無數女童深陷在不安與恐懼中,面臨童婚、童工、貧窮,以及女性割禮等殘酷傳統文化等挑戰,這一關又一關的生存考驗,只因為她們是女生。

女童困境恐怕比你想像的嚴重——關於性別暴力、童婚

根據聯合國統計,每年有 1,200 萬未成年女童結婚,她們大多是因為民間習俗或經濟弱勢而被迫成婚,婚姻不僅逼迫這些女童放棄學業,其遭受家暴的風險也將大增,甚至被迫從事性行為,使得尚未發育完全的身體備受負擔;許多未成年少女因為懷孕或分娩併發症死亡,嬰兒胎死腹中或夭折的機率也更高。

來自緬甸的 17 歲少女荷拉(Hla)就曾是性別暴力與未成年婚姻的受害者。在她12歲時,一場重病帶走了她的母親,而酒精成癮的父親根本顧不了這些孩子,因此荷拉被迫離家、在街上討生活。為了尋求避風港,荷拉甚至嫁給了大她 15 歲的男子,並在 14 歲成為一名母親,但生下孩子沒多久後,丈夫便另尋新歡,留下荷拉和孩子相依為命。無助的荷拉為了不讓孩子跟著吃苦,只能忍著思念的痛苦,把孩子送到安置機構。

Photo Credit:世界展望會/荷拉小時候常跟著爸媽到各個城市的慶典或嘉年華活動兜售玩具,並以此維生。然而非常微薄的收入,根本無法支撐荷拉與 13 個兄弟姊妹的生活。

幸好在荷拉最低潮的時刻,遇上了世界展望會。在世界展望會的協助下,除了支持荷拉重建身心健康,也提供她職業訓練的機會,培養一技之長。僅管有些髮廊仍因荷拉的經歷而不願接受她,但在世界展望會的引薦下,現在的荷拉已找到一份穩定的髮廊實習工作,每月都能賺取 20 美元的薪水,並和同事們住在一起、彼此照顧。從街頭遊童到髮型設計師,荷拉因為世界展望會出現在她的生命中,而有了希望。

Photo Credit:世界展望會/荷拉說:「我住在街頭時,常常受到男性的輕蔑和不尊重。即使我根本沒有做錯事,也常常得躲避警察取締,生活充滿恐懼和不安。很感謝世界展望會的幫助和支持,我才能把自己的人生拉回正軌,創造更好的未來。」

女童困境恐怕比你想像的嚴重——關於失學、文盲、童工

荷拉的故事絕不是少數案例。事實上,許多女童不只遭受可怕的性別暴力,也因為貧窮或環境動盪,而被迫放棄受教育的權利,成為失學的童工,甚至不得不從事對身心發展有害的勞動工作。根據聯合國資料,全球童工人數在疫情的影響下,20 年來首次增加至 1.6 億;而全球約 7 億人口的文盲當中,女性就佔了 2/3。困在社會底層的弱勢女童,身心備受煎熬,急需你我關注。

印度女孩珊蜜拉,便是弱勢女童的縮影之一,遭遇令人心疼。珊蜜拉(化名)原本是個熱愛上學的女孩,14 歲時由於家中經濟無法負擔她繼續升學,因此被送到孟買與姊妹們一起工作,幫助家中生計。當時,珊蜜拉請妹夫幫她找工作,沒想到卻是噩夢的開始,妹夫將她送到人口販子手上,珊蜜拉被推入妓院工作,並經歷長達三個月地獄般的生活。

「只有我工作了才會有飯吃。如果我不工作,妓院老闆、甚至是客人就會拿皮帶打我。我被迫喝酒、他們會拿菸燙我的手。我一直在哭,求他們放我回家。」後來珊蜜拉得知自己陷入險境是受親人所害,整顆心都碎了。

Photo Credit:世界展望會/珊蜜拉好不容易說出那段記憶:「我經歷的那些,希望沒有其他任何女性需要經歷。我承受了非常多的痛苦,那是一段很難熬的時期。白天會有 12 到 14 個男人,晚上則會有 15 到 16 個。一整天工作完後,所有的女孩會被送到荒郊野外中的一棟建築物裡休息,整間房間裡只有一扇窗戶。因為太偏遠,即便我們大吼著求救,也沒有任何人會聽到。」

終於有一天,珊蜜拉和其他女孩們的工作場所遇到警察臨檢,珊蜜拉便趕緊抓住機會向警方求救。成功獲救的同時,同樣在場的妹夫和妓院老闆也遭到警方逮捕。接著,珊蜜拉花了數個月的時間輾轉換了好幾間避難所,最後終於回到家人身邊。

在家人的陪伴以及世界展望會的支持下,珊蜜拉終於踏上復原之路。由於人口販運的受害者往往受到許多暴力與虐待而留下嚴重陰影,這段遭遇遂成為她們心中無法說出口的痛,且大多數受害者因地處偏遠、經濟貧困,或是覺得丟臉、自責等心理因素,難以取得身心重建的專業支持。因此,世界展望會提供包括創傷後症候群、焦慮、憂鬱、恐慌、斯德哥爾摩症候群、藥物濫用等醫療與心理照護,讓更多像珊蜜拉一樣遭遇創傷的女童,得以重建生命。

Photo Credit:世界展望會/珊蜜拉現在加入了印度世界展望會的受害者支持團體,踏上了復原之路。

你有力量打破女童困境:資助 1,000名 女童,扭轉 1,000+ 個家庭命運

在 Covid-19 的疫情衝擊下,脆弱國家的資源更加緊縮,這也讓兒童面臨前所未有的考驗。世界展望會的分析報告指出,2020 年 3 月全球疫情爆發後,與 2019 年相比,童婚案例在許多社區暴增了一倍以上;而童婚的增幅速度,更攀升到25年來最高,若無法改善,預估 2030 年前全球將再增加 1000 萬名兒童新娘。

對於女童而言,貧窮、家暴、性別暴力、失學等問題是無法分割的,這些威脅往往彼此連動、加乘,為女童的生命帶來嚴重打擊。但從上述的實際案例可以發現,受困女童的命運並非不能扭轉,只要世界上某個角落的某一個人願意付出行動,女童的生命就有希望曙光。

世界展望會推動「資助 1000 個女童 挺聲而進 願景無懼」行動,期待在 10 月 11 日女童日前,能為 1000 個女童找到資助人,每個月 700 元,就能翻轉一個女童的生命,為她提供安穩的生存環境與受教權,並將這份改變延伸至女童的家庭與周遭社區,帶來正向影響力。讓我們一起阻止女童悲劇再次發生,現在,就加入改變世界的行列!