شركة كاليفورنيا أمبير قدمت أول معالج خادم ARM ذو 80 نواة في الصناعة يعتمد على بنية 64 بت أمبير ألترا.

منذ عدة سنوات، كان الخبراء يتوقعون أن منصة ARM سوف تنافس منصة x86 في مراكز البيانات، لكن هذا لا يحدث. في نهاية عام 2019 هناك إنتل تهيمن بحصة 95,5%، AMD لديها 4,5٪.

ومع ذلك، يُظهر معالج ARM الجديد في اختبار SPECrate 2017 للأعداد الصحيحة أداءً أعلى من أسرع معالج AMD EPYC ذو 64 نواة أو أعلى معالج Xeon ذو 28 نواة من عائلة Cascade Lake. وهذا بالفعل ادعاء جدي (على الرغم من أن النتائج المعيارية "ملتوية" قليلاً، انظر أدناه).

الميزة الرئيسية لـ ARM هي كفاءة استخدام الطاقة، والتي، بحكم التعريف، لا يمكن مطابقتها لمعالجات x86 بسبب البنية. يحتوي Ampere Altra ذو 80 نواة على TDP يبلغ 45-210 واط وسرعة ساعة تبلغ 3 جيجا هرتز.

يعتقد Ampere أن خيطًا واحدًا لكل نواة بدلاً من اثنتين يؤدي إلى قدر أكبر من الأمان لأن هذا التصميم يحمي النوى الفردية بشكل أفضل من هجمات القنوات الجانبية مثل Meltdown وSpectre.

تم تصميم المعالج لتطبيقات الخادم مثل تحليلات البيانات والذكاء الاصطناعي وقواعد البيانات والتخزين ومكدسات الاتصالات والحوسبة الطرفية واستضافة الويب والتطبيقات السحابية. خاصة بالنسبة لتطبيقات التعلم الآلي، تم تنفيذ دعم الأجهزة لتنسيقات البيانات FP16 (أرقام نصف الدقة) وINT8 (تمثيل عدد صحيح أحادي البايت). يوجد أيضًا تسريع للأجهزة لتجزئة AES وSHA-256.

يتم تصنيع الرقائق في مصنع TSMC باستخدام تقنية المعالجة 7 نانومتر. تم بالفعل إرسال العينات الأولى من وحدة المعالجة المركزية إلى العملاء المحتملين، ومن المقرر أن يبدأ الإنتاج الضخم في منتصف عام 2020.

قام رينيه جيمس، الرئيس التنفيذي لشركة Ampere والرئيس السابق لشركة Intel، بتأسيس شركة Ampere Computing في أكتوبر 2017 على أساس شركة Applied Micro Circuits Corporation المفلسة (1979-2017)، والتي صممت أيضًا معالجات خادم ARM. على وجه الخصوص، قدمت في عام 2011 منصة X-Gene 64 بت المستندة إلى ARMv8-A.

يجمع جيمس حاليًا بين منصبي الرئيس التنفيذي ورئيس مجلس إدارة شركة Ampere Computing ومنصب نائب رئيس اللجنة الاستشارية لاتصالات الأمن القومي، التي تقدم المشورة لرئيس الولايات المتحدة.

أتساءل عن مدى نجاح المحاولة الجديدة لجلب معالجات ARM إلى سوق الخوادم.

"لقد أطلقنا المعالج الذي يحتوي على أكبر عدد من النوى في السوق" يقول جوامع. "لقد أرسلناها الآن [للاختبار] إلى بعض أكبر موفري الخدمات السحابية في الصناعة... أعتقد أن الناس سوف يفاجأون. يتم دائمًا استبدال [التقنيات السابقة] بشيء جديد. وإذا لم يكن من شركة موجودة، فمن شركة جديدة. من المثير للغاية العمل على ما أعتبره المرحلة التالية من الصناعة."

كان هناك الكثير من الحديث عن شرائح خادم ARM 64 بت في السنوات الماضية، عندما حاولت شركة AMD وشركة Applied Micro المذكورة أعلاه إنتاج معالجات مماثلة. لكن هذه الشركات فشلت. أغلقت AMD مشروع ARM الخاص بها وأصول Applied Micro تم بيعها شركة ماكوم. وفي عام 2017، اشترت مجموعة كارلايل قسم معالجات ARM الخاص بها. تم إغلاق الصفقة في نهاية عام 2019، وتولت جيمس منصب الرئيس التنفيذي للشركة الجديدة، تاركة منصبها كمديرة تنفيذية للعمليات في مجموعة كارلايل.

منصتي خادم Ampere: Mt. اليشم وجبل. ثلج

وقالت الشركة إن نوى Ampere Altra أحادية الترابط و"الخوادم الكثيفة والموفرة للطاقة" التي يمكن بناؤها على وحدات المعالجة المركزية هذه ستسمح للعملاء "بتعظيم عدد الخدمات التي يمكنهم نشرها في السحابة".

يعتمد معالج Ampere Altra على النظام الأساسي أرم نيوفيرس N1. تم تلقي تعليقات إيجابية حول الخوادم الجديدة من المهندسين في Microsoft Azure، وOracle، وCanonical، وVMware، وKinvolk، وPacket، وLenovo، وGigabyte، وWiwynn، وMicron، وجميعهم مذكورون في البيان الصحفي.

جبل الخادم. Jade لمعالجين (160 مركزًا): تحليلات البيانات وقاعدة البيانات والويب

تقول الشركة إن البرنامج جاهز للعمل مع Ampere Altra: "أهم شيء الآن هو أنه إذا نظرت إلى جميع الطبقات، طبقة نظام التشغيل، كل شيء بدءًا من Linux إلى BSD إلى Windows، جميعها تدعم ARM،" كما يقول Jeff Wittich Wittich، نائب الرئيس الأول للمنتجات في Ampere. — بالنسبة للمحاكاة الافتراضية، لدينا دعم لـ Kubernetes وDocker وVMware وKBM. كل شيء مدعوم هناك. وعلى مستوى التطبيق، كل ما يعمل في السحابة اليوم يعمل هنا بالفعل."

جبل الخادم. تساقط الثلوج على معالج واحد: الحوسبة المتطورة، خدمات الاتصالات، الويب، تخزين البيانات

مواصفات

• النظام الفرعي للمعالج
  • 80 نواة ARM v8.2+ 64 بت مسجلة بسرعة تصل إلى 3,0 جيجا هرتز مع Sustained Turbo، تضيف بعض التحسينات من ARM v8.3 وv8.4
  • ذاكرة تخزين مؤقت L1 سعة 64 كيلو بايت، وذاكرة تخزين مؤقت L1 D سعة 64 كيلو بايت لكل مركز، وذاكرة تخزين مؤقت L2 سعة 1 ميجابايت لكل مركز، وذاكرة تخزين مؤقت مشتركة على مستوى النظام بسعة 32 ميجابايت (SLC)
  • دفق تعليمات SIMD (تعليمات فردية، بيانات متعددة) مزدوج العرض (128 بت).
  • الترابط المتماسك في شبكة متداخلة
• ذاكرة النظام
  • 8 قنوات DDR72-4 3200 بت
  • ECC، ECC القائم على الرمز، DDR4 RAS
  • ما يصل إلى 16 وحدة DIMM وسعة 4 تيرابايت لكل مقبس
• موارد النظام
  • المحاكاة الافتراضية للمقاطعة الكاملة (GICv3)
  • المحاكاة الافتراضية الكاملة للإدخال/الإخراج (SMMUv3)
  • موثوقية فئة خادم المؤسسة RAS (الموثوقية والتوافر وإمكانية الخدمة).
• Сеть
  • 128 ممرًا PCIe Gen4
    • 8x8 PCIe + 4x16 PCIe/CCIX مع دعم وضع السرعة الممتدة (ESM) لنقل البيانات بسرعة 20/25 GT/s (معاملات جيجا في الثانية)
    • 48 وحدة تحكم لدعم ما يصل إلى 32 اتصالاً × 2
  • 192 سطرًا بتكوين 2P
  • دعم مآخذ متعددة
  • 4 خطوط x16 CCIX
• نطاق درجة الحرارة – من 0 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية
• طعام
  • وحدة المعالجة المركزية: 0,80 فولت، DDR4: 1,2 فولت
  • الإدخال/الإخراج: 3,3 فولت/1,8 فولت، سيرديس PLL: 1,8 فولت
• إدارة الطاقة - التصنيف الديناميكي، Turbo Gen2، حماية من انخفاض الجهد
• Корпус - 4926 دبوس FCLGA
• تصنيع – تقنية FinFET 7 نانومتر

المعايير

يقول Jeff Wittich إن معالج Ampere يقدم أداء أفضل بنسبة 4% من أسرع معالج EPYC من AMD في المعايير ويستهلك طاقة أقل بنسبة 14%. نحن نتحدث عن معالج EPYC ذو 64 نواة
7742 مع TDP يبلغ 225 واط وتكلفة 6950 دولارًا. يعد هذا هو الأقوى في عائلة معالجات EPYC 2 استنادًا إلى البنية الدقيقة لـ Zen 2. تم طرح العائلة في أغسطس 2019.

أجرى Wittich أيضًا مقارنة مع معالج Xeon ذو 28 نواة من عائلة Cascade Lake. وتفوق عليه معالج Ampere Altra بـ "2,23 مرة في الأداء و2,11 مرة في كفاءة الطاقة". هنا تمت مقارنة الأداء مع معالج Xeon Platinum 28 (8280 واط) ذو 205 نواة، وتم حساب كفاءة الطاقة لكل نواة.

وبحسب ما ورد سجل معالج Ampere Altra أعلى من 2017 في معيار SPECrate 259 للأعداد الصحيحة. جدول النتائج وهذا أدنى من الأداء الأقصى لنظام الخادم ASUS RS720A-E9(KNPP-D32) (2.20 جيجا هرتز، AMD EPYC 7601) ونظام الخادم ASUS RS500A-E10(KRPA-U16) 2.25 جيجا هرتز، AMD EPYC 7742.

ومع ذلك، في مقارنة الأداء، طبق Ampere عامل 0,85 على نتائج AMD بسبب استخدام مجموعة مترجم AMD64 لتجميع الكود المعياري، مقارنة بـGC 8.2 الذي استخدمه بنفسه، نظرًا لأن مترجم AMD C/C++ ينتج المزيد من التحسينات. رمز من مجلس التعاون الخليجي على ARM.

على الرغم من هذه التعديلات على المعيار، يبدو Ampere Altra مثيرًا للإعجاب للغاية من حيث الأداء وكفاءة الطاقة. يمكن لحامل خادم قياسي سعة 42 وحدة مزود بمصدر طاقة بقدرة 12,5 كيلووات أن يضم حوالي 3500 مركز معالج، مما يوفر واط لكل مركز.

وهذه ليست سوى البداية. قال Jeff Wittich أنه في غضون عام سيكون هناك منتج آخر في السوق، يحمل الاسم الرمزي Mystique، حيث سيزيد Ampere عدد النوى.

سيدعم Mystique نفس المقبس، لذلك لن تكون هناك حاجة لاستبدال اللوحات الأم. من المقرر إطلاق الجيل التالي من Siryn SoC في عام 2022.

في السنوات الأخيرة، شهدنا عدة محاولات لإصدار معالجات خادم ARM من شركات مختلفة: Broadcom/Cavium/Marvell، Calxeda، Huawei، Fujitsu، Phytium، Annapurna/Amazon، وAppliedMicro/Ampere. معظم هذه المحاولات باءت بالفشل. ولكن هناك دلائل على أن الوضع يتغير. في ديسمبر 2019، أمازون توالت في الإنتاج خوادم مزودة بمعالجات ARM ذات 64 نواة الجرافيتون 2 هو نظام على شريحة يعتمد على نفس النواة ARM Neoverse N1. في بعض الاختبارات، كان أداء مثيلات ARM (M6g وM6gd) أفضل، وأحيانًا أفضل بكثير، من x86.

في نوفمبر 2019، أفيد أن الشركة الأمريكية الناشئة Nuvia اجتذبت 53 مليون دولار من تمويل المشروع. تأسست الشركة الناشئة على يد ثلاثة مهندسين بارزين شاركوا في إنشاء المعالجات في Apple وGoogle. كما يعدون بتطوير معالجات الخادم التي ستنافس Intel و AMD. بواسطة المعلومات المتاحةصممت Nuvia نواة معالج من الألف إلى الياء يمكن بناؤها فوق بنية ARM، ولكن دون الحصول على ترخيص ARM.

يشير كل هذا إلى أن معالجات RISC يمكن أن تجد تطبيقًا ليس فقط في الأجهزة المحمولة، ولكن أيضًا في الخوادم، وكذلك في أجهزة الكمبيوتر المكتبية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. بالمناسبة، هناك شائعات بأن سيتم أيضًا إصدار أجهزة الكمبيوتر المحمولة Apple MacBook المستقبلية على معالجات ARM.

في الواقع، تعد أحدث طرازات iPad Pro المزودة بمعالجات ARM A12X بنفس قوة جهاز MacBook Pro مقاس 15 بوصة المزود بمعالجات Core i7 وCore i9، لذا فإن مثل هذه الترقية ستكون منطقية تمامًا.

المصدر: www.habr.com