Калифорнийска компания ампер представи първия в индустрията 80-ядрен ARM сървърен процесор, базиран на 64-битова архитектура Ампер Алтра.

От няколко години експертите прогнозират, че платформата ARM ще се конкурира с x86 в центровете за данни, но това не се случва. Там в края на 2019г Intel доминира с дял от 95,5%, AMD има 4,5%.

Въпреки това, новият ARM процесор в целочисления бенчмарк SPECrate 2017 показва по-висока производителност от най-бързия 64-ядрен AMD EPYC или най-добрия 28-ядрен Xeon от семейството Cascade Lake. Това вече е сериозно твърдение (въпреки че резултатите от бенчмарка са малко „изкривени“, вижте по-долу).

Основното предимство на ARM е енергийната ефективност, която по дефиниция не може да бъде съпоставена с x86 процесори поради архитектурата. 80-ядреният Ampere Altra има TDP 45-210 W и тактова честота 3 GHz.

Ampere вярва, че една нишка на ядро ​​вместо две води до по-голяма сигурност, защото този дизайн защитава по-добре отделните ядра от странични канални атаки като Meltdown и Spectre.

Процесорът е предназначен за сървърни приложения като анализ на данни, изкуствен интелект, бази данни, съхранение, телекомуникационни стекове, периферни изчисления, уеб хостинг и облачни приложения. Специално за приложения за машинно обучение е внедрена хардуерна поддръжка за формати на данни FP16 (числа с половин точност) и INT8 (еднобайтово цяло число). Има и хардуерно ускорение за AES и SHA-256 хеширане.

Чиповете се произвеждат в завода на TSMC по 7 nm технологичен процес. Първите образци на CPU вече са изпратени на потенциални клиенти, а масовото производство се планира да започне в средата на 2020 г.

Главният изпълнителен директор на Ampere и бивш президент на Intel Рене Джеймс основава Ampere Computing през октомври 2017 г. върху основата на фалиралата Applied Micro Circuits Corporation (1979-2017), която също проектира ARM сървърни процесори. По-специално, през 2011 г. той представи 64-битовата платформа X-Gene, базирана на ARMv8-A.

В момента Джеймс съчетава позициите на главен изпълнителен директор и председател на борда на директорите на Ampere Computing с позицията на заместник-председател на Консултативния комитет по телекомуникации за национална сигурност, който съветва президента на Съединените щати.

Чудя се колко успешен ще бъде новият опит за въвеждане на ARM процесори на сървърния пазар.

„Ние пуснахме процесора с най-голям брой ядра на пазара,“ Той говори Джеймс. „Сега го изпратихме [за тестване] на някои от най-големите облачни доставчици в индустрията... Мисля, че хората ще бъдат изненадани. [Предишните технологии] винаги се заменят с нещо ново. И ако не от съществуваща фирма, то от нова. Много е вълнуващо да работя върху това, което виждам като следващ етап от индустрията."

Имаше много разговори за 64-битови ARM сървърни чипове през последните години, когато AMD и гореспоменатата Applied Micro се опитаха да произведат подобни процесори. Но тези компании се провалиха. AMD затвори своя ARM проект и активите на Applied Micro бяха продадени Фирма Маком. През 2017 г. Carlyle Group купи своя отдел за процесори ARM. Сделката приключи в края на 2019 г. и Джеймс пое поста главен изпълнителен директор на новата компания, оставяйки позицията си на главен оперативен директор в Carlyle Group.

Две сървърни платформи на Ampere: Mt. Jade и Mt. сняг

Еднонишковите ядра на Ampere Altra и „плътните, енергийно ефективни сървъри“, които могат да бъдат изградени на такива процесори, ще позволят на клиентите да „максимизират броя на услугите, които могат да разположат в облака“, каза компанията.

Процесорът Ampere Altra е базиран на платформата ARM Neoverse N1. Положителни отзиви за новите сървъри са получени от инженери на Microsoft Azure, Oracle, Canonical, VMware, Kinvolk, Packet, Lenovo, Gigabyte, Wiwynn и Micron, всички от които са цитирани в прессъобщението.

Сървър Mt. Jade за два процесора (160 ядра): анализ на данни, база данни, уеб

Компанията казва, че софтуерът е готов да работи с Ampere Altra: „Най-голямото нещо в момента е, че ако погледнете всички слоеве, слоя на операционната система, всичко от Linux до BSD до Windows всички поддържат ARM“, казва Джеф Витих Витич, Старши вицепрезидент по продуктите в Ampere. — За виртуализация имаме поддръжка за Kubernetes, Docker, VMware и KBM. Там всичко се поддържа. На ниво приложение всичко, което днес работи в облака, вече работи тук.“

Сървър Mt. Сняг на един процесор: периферни компютри, телекомуникационни услуги, уеб, съхранение на данни

Спецификации

• Процесорна подсистема
  • 80 ARM v8.2+ 64-битови ядра с тактова честота до 3,0 GHz с Sustained Turbo, добавя някои подобрения от ARM v8.3 и v8.4
  • 1 KB L64 I-cache, 1 KB L64 D-cache на ядро, 2 MB L1 кеш на ядро, 32 MB споделен кеш на ниво система (SLC)
  • Поток от инструкции с двойна ширина (128 бита) SIMD (единична инструкция, множество данни)
  • Кохерентни връзки в мрежова мрежа
• Системна памет
  • 8x 72-битови DDR4-3200 канала
  • ECC, базиран на символи ECC, DDR4 RAS
  • До 16 DIMM модула и 4 TB на гнездо
• Системни ресурси
  • Пълна виртуализация на прекъсване (GICv3)
  • Пълна I/O виртуализация (SMMUv3)
  • Надеждност RAS (надеждност, наличност, сервизност) от клас корпоративни сървъри
• Сеть
  • 128 PCIe Gen4 ленти
    • 8 x8 PCIe + 4 x16 PCIe/CCIX с поддръжка за Extended Speed ​​​​Mode (ESM) за трансфер на данни при 20/25 GT/s (гигатранзакции в секунда)
    • 48 контролера за поддръжка на до 32 x2 връзки
  • 192 линии в 2P конфигурация
  • Поддръжка на множество гнезда
  • 4 реда x16 CCIX
• Температурен обхват – от 0°C до +90°C
• Питание
  • Процесор: 0,80 V, DDR4: 1,2 V
  • I/O: 3,3V/1,8V, SerDes PLL: 1,8V
• Управление на енергията – Динамичен рейтинг, Turbo Gen2, защита от ниско напрежение
• жилище – 4926-пинов FCLGA
• Производство – FinFET 7 nm технология

Бенчмаркове

Джеф Витич казва, че процесорът Ampere се представя с 4% по-добре от най-бързия процесор EPYC на AMD в бенчмаркове и консумира 14% по-малко енергия. Говорим за 64-ядрен процесор EPYC
7742 с TDP 225 W и цена $6950. Това е най-мощният в семейството процесори EPYC 2, базиран на микроархитектурата Zen 2. Семейството беше представено през август 2019 г.

Wittich направи и сравнение с 28-ядрения процесор Xeon от семейството Cascade Lake. Процесорът Ampere Altra го надмина с "2,23 пъти производителност и 2,11 пъти енергийна ефективност". Тук производителността е сравнена с 28-ядрения Xeon Platinum 8280 (205 W), а енергийната ефективност е изчислена на ядро.

Съобщава се, че процесорът Ampere Altra отбелязва над 2017 в целочисления бенчмарк SPECrate 259. таблица с резултати това е по-ниско от пиковата производителност на сървърната система ASUS RS720A-E9(KNPP-D32) (2.20 GHz, AMD EPYC 7601) и сървърната система ASUS RS500A-E10(KRPA-U16) 2.25 GHz, AMD EPYC 7742.

Въпреки това, при сравнението на производителността, Ampere приложи коефициент от 0,85 към резултатите на AMD поради използването на компилаторния пакет AMD64 за компилиране на сравнителния код, в сравнение с GCC 8.2, който използва самият той, тъй като компилаторът AMD C/C++ произвежда по-оптимизирани код от GCC на ARM.

Въпреки подобни промени в бенчмарка, Ampere Altra изглежда много впечатляващо по отношение на производителност и енергийна ефективност. Стандартна 42U сървърна стойка с 12,5 kW захранване може да опакова около 3500 процесорни ядра, спестявайки ватове на ядро.

И това е само началото. Джеф Витич каза, че след година на пазара ще има друг продукт с кодово име Mystique, в който Ampere ще увеличи още повече броя на ядрата.

Mystique ще поддържа същия сокет, така че няма да има нужда от подмяна на дънни платки. Следващото поколение Siryn SoC е планирано за пускане през 2022 г.

През последните години видяхме няколко опита за пускане на ARM сървърни процесори от различни компании: Broadcom/Cavium/Marvell, Calxeda, Huawei, Fujitsu, Phytium, Annapurna/Amazon и AppliedMicro/Ampere. Повечето от тези опити бяха неуспешни. Но има признаци, че ситуацията се променя. През декември 2019 г. Amazon пуснат в производство сървъри с 64-ядрени ARM процесори Гравитон2 е система върху чип, базирана на същото ядро ​​ARM Neoverse N1 ядро. В някои тестове екземплярите на ARM (M6g и M6gd) се представиха по-добре, а понякога и много по-добре от x86.

През ноември 2019 г. беше съобщено, че американският стартъп Nuvia привлече 53 милиона долара рисково финансиране. Стартъпът е основан от трима водещи инженери, участвали в създаването на процесори в Apple и Google. Те също обещават да разработят сървърни процесори, които ще се конкурират с Intel и AMD. от налична информацияNuvia е проектирала процесорно ядро ​​от нулата, което може да бъде изградено върху ARM архитектурата, но без получаване на ARM лиценз.

Всичко това показва, че RISC процесорите могат да намерят приложение не само в мобилни устройства, но и в сървъри, както и в настолни компютри и лаптопи. Между другото, има слухове, че бъдещите лаптопи Apple MacBook също ще бъдат пуснати на ARM процесори.

Всъщност най-новите модели iPad Pro с процесори ARM A12X са почти толкова мощни, колкото 15-инчовия MacBook Pro с процесори Core i7 и Core i9, така че подобен ъпгрейд би бил съвсем логичен.

Източник: www.habr.com