88核 Arm 硬刚 128核 x86!英伟达 Vera CPU 架构细节及跑分曝光!

EETOP 2026-07-22 12:10

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(图片来源:英伟达)


英伟达 Vera CPU

英伟达的 Vera CPU,是它首次冲刺成为数据中心 CPU 市场关键玩家。Grace 已有一定成绩(最突出的是 Meta 的 Grace 独立部署),但 Vera 才是英伟达第一款自研核心的 CPU。时机也刚好:近几个月在智能体 AI 需求带动下,服务器 CPU 市场迅速膨胀。

Vera 并不是要去云端一点点啃 AMD 和英特尔的份额,而是要在扩张中的市场里拿份额——超大规模厂商正把 AI 基础设施扩到传统云之外。因此它的设计路线与英伟达的 x86 对手很不一样,即便在一众 Arm 方案里,也有若干独特架构取舍。

随着 Vera 走向全面供货(进度指向今年下半年),英伟达逐步放出更多细节。现在,这颗芯片的全貌已经比较清楚。英伟达公布了 Vera 白皮书,以及非官方的 SPEC CPU 2026 成绩,对比对象是 AMD 基于 Turin 的 EPYC 9755。

下文将拆解白皮书,包括 Olympus 核心的全部细节,以及英伟达跑过的基准。文末也会简要看看 Vera 的更大语境:相对独立部署,它如何嵌入英伟达更广的 AI 生态。

关于 Vera 的技术能力与英伟达下一代 AI 基础设施愿景,已经写得很多了。先说要紧的:基准测试。

英伟达 Vera CPU 基准测试

我们以前见过 Vera 跑分,但只是 Phoronix 在英伟达总部精选的一组测试。白皮书里,英伟达给出了 SPEC CPU 2026 成绩,具体是 SPECrate 整数套件,对手是 AMD EPYC 9755,双方都是双路配置。进入结果前,需要先说明 SPEC 怎么跑、成绩怎么报。

这组成绩并非官方提交:Vera 尚未广泛供货,测试在参考系统上进行;全面供货在下半年爬坡。因此英伟达不能正式公布结果,下面部分图表会标“estimated(估算)”。英伟达确实跑了 SPEC CPU 2026,并不是像 AMD 目前对即将推出的 Venice 那样,用外推的预期性能。

SPEC CPU 2026 分四个套件,英伟达测的是 SPECrate 整数套件,侧重整数负载下的系统吞吐。“rate”看的是固定时间内完成多少工作:系统里每条线程各有一份负载拷贝,分数与这些负载何时跑完有关,与线程数无直接换算,核多的芯片天然占优。

若想了解套件里各子项,可参阅我们此前对 SPEC CPU 2026 的报道。总体结果如下:

测试项

运行时间

Rate

706.stockfish_r

324

1370

707.ntest_r

251

830

708.sqlite_r

250

744

710.omnetpp_r

203

842

714.cpython_r

136

1240

721.gcc_r

296

817

723.llvm_r

196

909

727.cppcheck_r

142

890

729.abc_r

196

823

734.vpr_r

199

815

735.gem5_r

131

1300

750.sealcrypto_r

231

816

753.ns3_r

129

1670

777.zstd_r

469

483

总体 base 分

 

925

 

英伟达没有公布所测 9755 的分项,只给了总分 898。按总分算,Vera 比 9755 高约 3%。值得留意:Vera 在线程数明显吃亏的情况下仍领先。双路 EPYC 9755 拿到 898,与公开提交的 SPEC CPU 2026 成绩相比并不离谱,不过也有更高成绩。SPEC CPU 以源码形式提供,测试方需自选编译器编译,这会显著影响结果(尤其是厂商定制编译器)。英伟达两边都用了 GNU 15.2。

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(图片来源:英伟达)

上图把 Vera 与 9755 对照展示,但并不是直接比原始数字。英伟达做了每核归一化,这不是 SPECrate 通常的公布方式。从总分看,即便线程更少,Vera 仍在相同时间内完成更多工作,但优势幅度并不像上图暗示的 70% 或 80% 那么夸张。

鉴于对比方式比较含糊,我们无法用现有信息反推 EPYC 9755 的分项,便向英伟达求证。对方答复是:“插槽满载下的每核性能很重要,因为智能体 AI 与强化学习会并发跑大量沙箱,而每一步智能体仍是顺序执行、对延迟敏感。它衡量的是在争用共享功耗、内存、缓存与互连时,每核能维持多少性能。因此我们按物理核归一化,两边都开启 SMT。”

英伟达这里强调的“智能体”负载,主要是编译与解释类——智能体常做的事:查仓库依赖、构建源码。再往下是数据科学(或探索性数据分析),再往下是 SQLite 一类数据处理。这些结果与英伟达对 Vera 的整体叙事一致:它擅长数据密集的后端运算。

尽管展示的是每线程结果,英伟达仍认为 SPECrate 是合适的基准。这里的每线程数据是在插槽满载语境下。白皮书的说法是:“对智能体 AI 与强化学习系统而言,这一指标并不琐碎——大量沙箱、工具与环境并发运行,而不是孤立的单线程测试。满载每核性能刻画的是:在共享插槽级功耗、内存带宽、缓存与互连资源时,每核能维持怎样的吞吐。”

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除了跑负载,英伟达还做了面向架构的代码执行分析,见上图图集。公司称:相对 Turin,整体 IPC 最高约 1.9 倍;每周期分支预测最多约 2.3 倍、taken 分支最多约 3.5 倍;每周期取指操作最多约 2.4 倍。

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(图片来源:英伟达)

除了 SPEC,英伟达还公布了几项突出 Olympus 能力的测试。首先是 PageRank——谷歌最初用来给网页排序的算法,能体现 Olympus 的预取引擎。英伟达把负载扩到更高核数:Vera 在 32 核时仍大体保住单核性能,Turin 芯片则大约在 20 核附近撞墙。

除上述结果外,英伟达还给出了 Vera 与 Turin 内存子系统的对比。这些微基准适合核验规格,看的是架构性能而非应用性能。架构优势会转化为性能优势,但不一定是线性、可直观预期的。

内存测试用的是英伟达内部工具,不过已放在 GitHub 上,任何人都可以跑。

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(图片来源:英伟达)

第一项是满载内存延迟:带宽占用升高时给内存子系统加压。Vera 总体带宽高得多;可见 Turin 在未到峰值带宽前就撞上延迟墙,英伟达归因于非均匀内存访问(NUMA)域穿越以及 CCD 到 CCD 的延迟。

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(图片来源:英伟达)

看每核带宽,英伟达称 Vera 超过 AMD 9755 的四倍以上。言下之意是:“真实世界”每核带宽甚至比规格暗示的还好(或者说 AMD 的实际表现更差)。

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(图片来源:英伟达)

或许最有分量的是上图这项:核到核延迟。在 AMD 的 chiplet 架构上跨 CCD 会付出很大延迟代价,这已不是秘密。即便在我们的锐龙 9 9950X3D2 评测里也能看到,而且 CCD 越多,代价会叠加。

公平地说,chiplet 设计本就不是为这种跨 CCD 遍历而建的,更倾向把负载局部化、优先堆核密度。Vera 的目标显然是整颗裸片上延迟尽量一致,为此牺牲核密度。我们不久前拜访英伟达总部时,Ian Buck 说这一取舍“会以传统负载为代价”。

这是重要背景。英伟达与其说是要去抢 AMD 和英特尔的现有份额,不如说是想在市场扩张时、在对手站稳前先拿走新增份额。部分金融机构(包括摩根士丹利和美国银行)认为,到 2030 年服务器 CPU 市场可能翻倍(甚至更大)。这一点很关键:仍会有大量负载并不适配 Vera,需要别的 CPU;AMD 与英特尔未来如何一边守住传统客户、一边切入扩张市场,会很有看点。

英伟达对这块扩张市场自有图景,因而没有公布 SPEC CPU 浮点成绩。大概因为 SPEC 向量化套件主要面向 HPC,而英伟达聚焦它认为关键的、以整数为主的智能体负载。Vera 有完整的 SVE 向量引擎,但那似乎不是英伟达的重点。

在端到端的英伟达系统里,这类向量化负载会卸载到 Rubin GPU。不过我们仍没有 Vera 的向量成绩。到目前只见过整数结果——以 Vera 的内存系统来看,这一点颇为奇怪。

英伟达 Vera CPU 架构——近看 Olympus 核心

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(图片来源:英伟达)

Vera 是英伟达第一款核心由内部设计的 CPU,这就是 Olympus 核心。它基于 Arm v9.2-A,但设计由英伟达完成;不像 Grace 那样采用现成的 Arm 方案。每颗 Vera CPU 在整块裸片上集成 88 个 Olympus 核,与英伟达 x86 对手常见的 chiplet 路线分道扬镳。

英伟达称,相对 Grace,Vera 的指令每周期(IPC)吞吐提升 1.5 倍;相对 x86 对手性能高 50%(这个数字似乎是插槽满载下的每线程性能)。Vera 只有一款 88 核设计,并支持空间多线程,可达 176 线程。

核心 / 线程

88 / 176

L2 缓存

每核 2 MB

L3 缓存

每 CPU 164 MB

内存

最高 1.5 TB SOCAMM2 LPDDR5X

内存速率

最高 9600 MT/s

内存带宽

最高 1.2 TB/s(合计),14 GB/s(每核)

PCIe

88 条 PCIe 6.4(仅 CPU);96 条 PCIe 6.4(Vera Rubin);可分叉至 x2;CXL 3.1

可配置 TDP

250W–450W

 

该 CPU 的可配置 TDP 范围为 250W 到 450W。它采用 SOCAMM2 LPDDR5X 内存系统,容量最高 1.5 TB、速率最高 9600 MT/s,并带有 164 MB L3 缓存与每核 2 MB L2。Vera 的 L3 明显少于英特尔最高规格的至强 6 与 AMD Zen 5 芯片;实际上整机 L2 总量还大于 L3。这大概与英伟达的互连有关:L3 以 mesh 形式分布在整块裸片上。

下图是 Olympus 微架构布局。英伟达此前已披露过若干亮点,例如 10 路指令译码与神经分支预测器;如今借助 Vera 白皮书,我们得以看到完整架构视图。

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(图片来源:英伟达)

前端从英伟达的神经分支预测器起步,据称每周期可跑两条分支且“零惩罚”。神经分支预测的研究可追溯到上世纪 90 年代末,但英伟达称其方案是“新颖”的神经分支预测器,或许建立在 BranchNet 一类既有研究之上。

BPU 送入取指单元(Instruction Fetch Unit),其中有 64 KB L1 指令缓存,并装入可容纳 48 条指令的译码队列(内存/缓存布局后文再谈)。前端最后一级是 10 路译码,每个周期向执行引擎送入的指令数,多于 AMD Zen 5 微架构的 8 路译码。

过了前端,中段的重命名/分配引擎旨在依赖尚未就绪时仍保持指令流动。除了重命名与分配,指令还会经历值预测(可投机执行该指令),以及内存重命名:若能确定数据关系,则可在 load 进行的同时让指令继续推进。

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(图片来源:英伟达)

执行引擎里,英伟达配置了 8 个简单算术逻辑单元(ALU)、2 个复杂 ALU,以及 4 个用于解析的分支单元。SIMD 方面,执行引擎包含面向 Arm 可扩展向量扩展(SVE)的向量簇:6 个向量单元支持 128 位 SVE 指令(FP8 精度),另有 2 个带密码学能力的向量单元,可处理 AES、SHA、SM3 等常见算法。推动数据进出的是 4 个 load 单元与 2 个 store 单元。

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(图片来源:英伟达)

核心支持空间多线程(spatial multithreading),使 88 核的 Vera CPU 可提供 176 条线程。传统 SMT 按时间片共享执行,两条线程都能访问全部核心资源,并在并行执行时共用。空间多线程下,Olympus 核心的每条线程有专用资源:一条线程可高吞吐执行,另一条处理简单任务;也可作为两个相对独立的执行环境运行。

执行资源是划分开的,这解释了为何前端译码很宽。不过尚不清楚该 SMT 实现是否也能机会式抢占资源——尤其是在英伟达描述的场景里:一条线程冲吞吐,另一条做小任务。

10 路译码、神经分支预测与空间多线程之外,Vera 上或许最关键的架构点是英伟达第二代可扩展一致性结构(Scalable Coherency Fabric,SCF)。它支撑英伟达采用整块裸片、而非 chiplet 的路线:末级缓存在裸片上以 mesh 分布,用本地化 L3 规避跨 CCD 延迟惩罚。

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(图片来源:英伟达)

该 mesh 通过一系列一致性交换节点(Coherency Switch Nodes,CSN)分发数据,在核心与 164 MB 分布式 L3 之间充当路由点。这些路由点还把核心与 L3 连到内存系统、I/O,以及用于芯片间缓存一致性通信的 NVLink-C2C。英伟达把 Vera 与 AMD EPYC 9755 对比的基准显示:AMD 在簇内的核到核延迟可略低,但 Vera 在整颗裸片尺度上的核到核延迟明显更好——符合预期。

英伟达称 Vera 内 SCF 带宽达 3.4 TB/s,有利于更快的核间通信,尤其是跨裸片遍历时。不过 Vera 也支持内存系统资源划分与监控(MPAM),可在多租户环境中对部分 L3 做划分。

Vera 采用 SOCAMM2 LPDDR5X——相对较新的进展,竞争对手尚难受益。借助 SOCAMM2,LPDDR5X 在模块化与容量上接近传统 RDIMM,功耗却低得多。

内存最高可跑 9600 MT/s,合计带宽 1.2 TB/s、每核 14 GB/s,是 Grace 带宽的两倍。Vera 板卡支持 8 条 SOCAMM2,容量从 256 GB 到 1.5 TB。英伟达称“满配”内存子系统功耗约 30W 到 40W,视容量而定。

I/O 方面,Vera 支持 PCIe 6.4,每 CPU 88 通道,可分叉至 x2;并支持 CXL 3.1。

与 Grace 不同,Vera 纳入 Arm 机密计算架构(CCA)与 Realm 管理扩展(RME),包括设备分配与相干设备分配,对虚拟机隔离关键的多租户环境是利好。英伟达还为相干设备实现 TDISP,支持 GPU 与 PCIe 设备之间的加密通信。

Vera Rubin NVL72、BlueField 与 NVLink

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英伟达已在向合作伙伴送样独立形态的 Vera,并表示会继续这样做;但愿景是端到端方案,覆盖自家 CPU、GPU、交换机、网卡乃至机架规格。这些并非全部由英伟达规模化自造——与桌面显卡类似,英伟达提供可采购的 MGX 参考设计,合作伙伴也推出自有机架:有的严格按英伟达规格,有的更定制。

每个托盘有两颗 Vera Rubin 超级芯片,每颗是 1 颗 Vera CPU 配 2 颗 Rubin GPU,故每盘 2 CPU + 4 GPU。前端划出三个舱位:MGX 设计两侧各一颗英伟达 ConnectX-9 SuperNIC,中间是 BlueField-4 DPU。关键在于:设计里没有软管,也没有风扇;全液冷,整盘只有两根线缆。

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英伟达演示了这一少线缆设计:Vera Rubin 超级芯片在滑轨与锁止机构上几秒内即可抽出或推入。公司称组装机架不到几分钟,且全由机器人完成,与 GB200、GB300 托盘大相径庭。

GB200 与 GB300 托盘密度很高,但也塞满线缆与软管。英伟达称这严重拖慢生产,最终造成量产问题、延误铺货。公司表示 Vera Rubin 大体少线缆的设计不会重蹈覆辙。Grace Blackwell 托盘人工组装约两个半小时;Vera Rubin 托盘据称 5 分钟内完成,且全自动机器人作业。

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每个托盘需散掉数千瓦热量,英伟达称可用干式冷却(dry cooling)做到。数据中心液冷并不新鲜:要么外挂冷水机组(本质上是空调),要么蒸发冷却——风扇把水蒸发过网,无需压缩机。Vera Rubin 用的是“干式冷却”,最高进水温度 45 摄氏度。

英伟达称,在进水 45 °C 时托盘可跑满性能,从而在最高约 100 华氏度(约 38 °C)的环境中运行而无需额外耗水。托盘本质上像放大版消费级一体式水冷(AIO)闭环:水从托盘流出到数据中心外,经散热器由风扇带走热量。水泵与风扇会多耗一些电,但远不及蒸发方案或冷水机组。

结果是托盘完全无风扇,运行基本无噪声,也不挤占当地水务设施——至少英伟达这么说。美国许多数据中心所在地(德州、弗吉尼亚尤为突出)夏季轻易超过 100 °F,仍可能需要某种备用冷却。英伟达称外部温度上限可因条件上调——例如降功耗、用更高效换热器——但正常条件下,100 °F 是上限。

需要说明:Vera Rubin 托盘并非强制采用这种干式冷却;硬件只是能够在 45 °C 进水温度下提供满性能。

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除 NVL72 设计外,英伟达还有 Vera 独立部署:把每个托盘收成一系列 SOCAMM2 插槽与 Vera 芯片。在英伟达 48U 的 MGX 设计中,独立 Vera 部署单机架最多可装 256 颗 CPU。

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(图片来源:英伟达)

横向扩展通信的底座是英伟达第六代 NVLink:以机架内交换机形态部署,经 NVLink 脊背(spine)连到计算托盘。上图单独展示了脊背,其中细铜线总长超过两英里,让机架内每个托盘彼此通信。

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(图片来源:英伟达)

把存储、网络、安全与遥测操作本地化的是英伟达 BlueField-4 DPU。Vera Rubin NVL72 计算托盘含 1 颗 DPU 与 2 颗 ConnectX-9 网卡,以尽量拉高 CPU/GPU 利用率。关于 BlueField-4 的更多内容,可参阅我们 GTC 期间的报道。

来源:https://www.tomshardware.com/pc-components/cpus/nvidia-spills-the-beans-on-vera-cpu-spec-benchmarks-revealed-olympus-architecture-detailed-and-more

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