全球企業(yè)和政府正積極尋求解決方案，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心能耗迅速增長(zhǎng)問(wèn)題，開(kāi)發(fā)下一代“綠色”數(shù)據(jù)中心——既具備高性能，又兼具高能效的設(shè)施。全球科技巨頭富士通在先進(jìn)處理器開(kāi)發(fā)領(lǐng)域已領(lǐng)先 60 年，致力于開(kāi)發(fā)更節(jié)能、更可持續(xù)的數(shù)據(jù)中心。

為盡快達(dá)成目標(biāo)，富士通選擇了大膽創(chuàng)新，從零開(kāi)始設(shè)計(jì)全新的處理器架構(gòu)，從而達(dá)到在不犧牲性能的情況下，實(shí)現(xiàn)能效的最大化。

優(yōu)化平衡

富士通的答案是 FUJITSU-MONAKA 處理器，這款高能效芯片標(biāo)志著邁向更綠色數(shù)據(jù)中心的重要一步。

FUJITSU-MONAKA 的創(chuàng)新設(shè)計(jì)精心優(yōu)化組件如何在保持能耗受控的同時(shí)提供速度和可靠性。它采用 3D 多核架構(gòu)，集成三個(gè)不同模塊：

核心芯片（Core Die）：包含 Arm 核心

SRAM 芯片：用于末級(jí)緩存

I/O 芯片：支持 DDR、PCIe Gen6 等高速接口

核心芯片采用 2nm 工藝，實(shí)現(xiàn)卓越性能和低功耗，而 SRAM 和 I/O 芯片采用 5nm 工藝，優(yōu)化成本和效率。

富士通處理器開(kāi)發(fā)經(jīng)理松井信之表示：“通過(guò)為每個(gè)芯片選擇最優(yōu)工藝，我們實(shí)現(xiàn)了低成本、高性能和低功耗?！盕UJITSU-MONAKA 基于 Armv9 架構(gòu)，并采用富士通自研微架構(gòu)，兩者均針對(duì)先進(jìn) Arm 服務(wù)器系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。

確保 Arm 系統(tǒng)兼容性

開(kāi)發(fā) MONAKA 的一個(gè)關(guān)鍵要求是符合嚴(yán)苛的 Arm SystemReady 標(biāo)準(zhǔn)，確保在全球 Arm 生態(tài)系統(tǒng)中具備兼容性和可靠性，避免客戶出現(xiàn)硬件或軟件問(wèn)題。

但符合 SystemReady 并非易事。近年來(lái)多款 Arm 服務(wù)器芯片在流片后才發(fā)現(xiàn) SystemReady 違規(guī)，付出了巨大代價(jià)。富士通必須盡力避免這種情況的發(fā)生。

在采用先進(jìn)工藝的 SoC 開(kāi)發(fā)中，重制芯片的成本和影響非常大，因此在硅前階段發(fā)現(xiàn)問(wèn)題越來(lái)越重要。為盡早降低這些風(fēng)險(xiǎn)，富士通必須運(yùn)行 Arm 架構(gòu)合規(guī)套件（ACS）的全面測(cè)試。這些測(cè)試需要數(shù)百億周期的 RTL 仿真，以及專門的軟件環(huán)境來(lái)模擬 PCI Express 設(shè)備并提高測(cè)試覆蓋率。

借助 ZeBu 實(shí)現(xiàn)硅前驗(yàn)證

富士通選擇新思科技 ZeBu Server 5 高速硬件仿真器，來(lái)構(gòu)建復(fù)雜的仿真環(huán)境。

“實(shí)現(xiàn)高效驗(yàn)證，測(cè)試環(huán)境的穩(wěn)定性至關(guān)重要?！彼删胖硎?，“富士通創(chuàng)建了一個(gè) ZeBu Server 5 仿真模型，將 exerciser 作為虛擬設(shè)備連接，準(zhǔn)備了帶有 exerciser 驅(qū)動(dòng)的固件，并構(gòu)建了 ACS 執(zhí)行軟件環(huán)境。”

使用虛擬系統(tǒng)適配器（VSA），實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)靈活切換虛擬設(shè)備，無(wú)需重新編譯即可完成全面 ACS 測(cè)試與操作系統(tǒng)啟動(dòng)驗(yàn)證

并行連接多個(gè) PCIe Exerciser，大幅提升測(cè)試覆蓋率

自定義固件環(huán)境，同時(shí)支持裸機(jī)和 UEFI 測(cè)試

結(jié)合自研系統(tǒng)級(jí)架構(gòu)模擬器，實(shí)現(xiàn)真正的“左移”驗(yàn)證

借助 ZeBu 的高速波形捕獲和保存/恢復(fù)功能，提高調(diào)試效率

通過(guò)在硬件仿真之前使用架構(gòu)模擬器進(jìn)行檢查，富士通能夠更早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。團(tuán)隊(duì)還為仿真模型配備了高級(jí)調(diào)試工具，包括指令執(zhí)行跟蹤、長(zhǎng)期軟件分析以及 PCI Express 事務(wù)監(jiān)控。ZeBu Server 5 的高速波形捕獲功能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了快速調(diào)試。

測(cè)試 FUJITSU-MONAKA 需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行 ACS ，共超過(guò) 1300 億周期，仿真耗時(shí)近 60 小時(shí)，而 ZeBu Server 5 的保存/恢復(fù)功能使松井的團(tuán)隊(duì)能夠在需要時(shí)暫停、恢復(fù)并排查測(cè)試，而不會(huì)丟失進(jìn)度。

“使用 ZeBu Server 5，我們不僅可以保存仿真器狀態(tài)，還能保存運(yùn)行在仿真主機(jī)上的虛擬設(shè)備狀態(tài)，”松井信之表示：“通過(guò)保存/恢復(fù)功能，我們提高了調(diào)試效率?！?/p>

邁向可持續(xù)數(shù)據(jù)中心的未來(lái)

在新思科技 ZeBu 的助力下，F(xiàn)UJITSU-MONAKA 處理器通過(guò)了 Arm SystemReady 硅前測(cè)試，確保與全球 Arm 生態(tài)系統(tǒng)兼容。這是處理器開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵時(shí)刻，富士通將其歸功于與新思科技的合作以及 ZeBu Server 5 的使用，使這一成果成為可能。

通過(guò)進(jìn)行 ACS 硅前測(cè)試，富士通實(shí)現(xiàn)了更高的驗(yàn)證覆蓋率，進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的仿真和調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并分析了系統(tǒng)規(guī)范和硬件邏輯問(wèn)題，并在硅前階段確認(rèn)了 SystemReady 合規(guī)性，完成了流片。

早期問(wèn)題檢測(cè)不僅節(jié)省了寶貴的時(shí)間和資源，更重要的是為富士通提供了信心，確保 FUJITSU-MONAKA 最終能夠兌現(xiàn)其能效和可靠性的承諾。

FUJITSU-MONAKA 預(yù)計(jì)在 2027 年發(fā)布。通過(guò)利用先進(jìn)架構(gòu)、嚴(yán)格的硅前驗(yàn)證，以及與新思科技等技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者的戰(zhàn)略合作，富士通正在重新定義綠色數(shù)據(jù)中心的可能性。