Kalifornská společnost Ampér představila první 80jádrový serverový procesor ARM založený na 64bitové architektuře Ampere Altra.

Odborníci již několik let předpovídají, že platforma ARM bude konkurovat x86 v datových centrech, ale to se neděje. Na konci roku 2019 tam Intel dominuje s podílem 95,5 %, AMD má 4,5 %.

Nový procesor ARM v celočíselném benchmarku SPECrate 2017 však vykazuje vyšší výkon než nejrychlejší 64jádrový AMD EPYC nebo špičkový 28jádrový Xeon z rodiny Cascade Lake. To je již vážné tvrzení (ačkoli výsledky benchmarku jsou trochu „zkroucené“, viz níže).

Hlavní výhodou ARM je energetická efektivita, které se z definice nemohou kvůli architektuře rovnat procesory x86. 80jádrový Ampere Altra má TDP 45-210 W a takt 3 GHz.

Ampere věří, že jedno vlákno na jádro namísto dvou vede k větší bezpečnosti, protože tento design lépe chrání jednotlivá jádra před útoky postranních kanálů, jako je Meltdown a Spectre.

Procesor je určen pro serverové aplikace, jako je analýza dat, umělá inteligence, databáze, úložiště, telekomunikační zásobníky, edge computing, webhosting a cloudové aplikace. Speciálně pro aplikace strojového učení byla implementována hardwarová podpora pro datové formáty FP16 (čísla s poloviční přesností) a INT8 (jednobajtová celočíselná reprezentace). Nechybí ani hardwarová akcelerace pro AES a SHA-256 hash.

Čipy jsou vyráběny v závodě TSMC procesní technologií 7 nm. První vzorky CPU již byly odeslány potenciálním zákazníkům a sériová výroba se plánuje zahájit v polovině roku 2020.

Generální ředitel společnosti Ampere a bývalá prezidentka společnosti Intel Renée Jamesová založila společnost Ampere Computing v říjnu 2017 na základě zkrachovalé společnosti Applied Micro Circuits Corporation (1979–2017), která také navrhla serverové procesory ARM. Konkrétně v roce 2011 představila 64bitovou platformu X-Gene založenou na ARMv8-A.

James v současnosti spojuje pozice generálního ředitele a předsedy představenstva Ampere Computing s pozicí místopředsedy Národního bezpečnostního telekomunikačního poradního výboru, který radí prezidentovi Spojených států.

Jsem zvědavý, jak úspěšný bude nový pokus o uvedení ARM procesorů na serverový trh.

„Vydali jsme procesor s nejvyšším počtem jader na trhu,“ říká James. „Nyní jsme to poslali [k testování] některým z největších cloudových poskytovatelů v oboru... Myslím, že lidé budou překvapeni. [Předchozí technologie] jsou vždy nahrazeny něčím novým. A když ne ze stávající firmy, tak z nové. Je velmi vzrušující pracovat na tom, co považuji za další fázi tohoto odvětví."

V minulých letech se hodně mluvilo o 64bitových serverových čipech ARM, kdy se AMD a výše zmíněná Applied Micro pokoušely vyrábět podobné procesory. Tyto společnosti ale neuspěly. AMD ukončilo svůj projekt ARM a aktiva Applied Micro Byly prodány Společnost Macom. V roce 2017 Carlyle Group koupila svou divizi procesorů ARM. Transakce byla uzavřena na konci roku 2019 a James převzala funkci generálního ředitele nové společnosti a opustila její pozici COO v Carlyle Group.

Dvě serverové platformy Ampere: Mt. Jade a Mt. Sníh

Jednovláknová jádra Ampere Altra a „husté, energeticky účinné servery“, které lze na takových CPU postavit, umožní zákazníkům „maximalizovat počet služeb, které mohou nasadit v cloudu,“ uvedla společnost.

Na platformě je založen procesor Ampere Altra ARM Neoverse N1. Pozitivní zpětnou vazbu na nové servery obdrželi od inženýrů společností Microsoft Azure, Oracle, Canonical, VMware, Kinvolk, Packet, Lenovo, Gigabyte, Wiwynn a Micron, z nichž všechny jsou citovány v tiskové zprávě.

Server Mt. Jade pro dva procesory (160 jader): datová analytika, databáze, web

Společnost říká, že software je připraven pro spolupráci s Ampere Altra: "Největší věcí v tuto chvíli je, že když se podíváte na všechny vrstvy, vrstvu OS, vše od Linuxu po BSD až po Windows, všechny podporují ARM," říká Jeff Wittich Wittich, Senior Vice President of Products ve společnosti Ampere. — Pro virtualizaci máme podporu pro Kubernetes, Docker, VMware a KBM. Vše je tam podporováno. Na aplikační úrovni zde již funguje vše, co dnes funguje v cloudu.“

Server Mt. Sníh na jednom procesoru: edge computing, telekomunikační služby, web, úložiště dat

Specifikace

• Procesorový subsystém
  • 80 8.2bitových jader ARM v64+ taktovaných až na 3,0 GHz s technologií Sustained Turbo, přidává některá vylepšení z ARM v8.3 a v8.4
  • 1 KB L64 I-cache, 1 KB L64 D-cache na jádro, 2 MB L1 cache na jádro, 32 MB sdílené systémové mezipaměti (SLC)
  • Tok instrukcí SIMD (Single Instruction, Multiple Data) s dvojnásobnou šířkou (128 bitů).
  • Koherentní propojení v mesh síti
• Systémová paměť
  • 8x 72-bit DDR4-3200 kanálů
  • ECC, ECC založené na symbolech, DDR4 RAS
  • Až 16 modulů DIMM a 4 TB na patici
• Systémové prostředky
  • Plná virtualizace přerušení (GICv3)
  • Plná I/O virtualizace (SMMUv3)
  • Spolehlivost podnikového serveru třídy RAS (Reliability, Availability, Serviceability).
• Síť
  • 128 pruhů PCIe Gen4
    • 8 x8 PCIe + 4 x16 PCIe/CCIX s podporou režimu Extended Speed ​​​​Mode (ESM) pro přenos dat rychlostí 20/25 GT/s (gigatransakce za sekundu)
    • 48 ovladačů pro podporu až 32 x2 připojení
  • 192 řádků v konfiguraci 2P
  • Podpora více zásuvek
  • 4 řádky x16 CCIX
• Rozsah teplot – od 0°C do +90°C
• Jídlo
  • CPU: 0,80 V, DDR4: 1,2 V
  • I/O: 3,3 V/1,8 V, SerDes PLL: 1,8 V
• Řízení spotřeby – Dynamické hodnocení, Turbo Gen2, podpěťová ochrana
• Корпус – 4926-pin FCLGA
• Výroba – Technologie FinFET 7 nm

Srovnávací hodnoty

Jeff Wittich říká, že procesor Ampere má v benchmarcích o 4 % lepší výkon než nejrychlejší procesor AMD EPYC a spotřebuje o 14 % méně energie. Mluvíme o 64jádrovém procesoru EPYC
7742 s TDP 225 W a cenou 6950 $. Jedná se o nejvýkonnější v rodině procesorů EPYC 2 založené na mikroarchitektuře Zen 2. Rodina byla představena v srpnu 2019.

Wittich také provedl srovnání s 28jádrovým procesorem Xeon z rodiny Cascade Lake. Procesor Ampere Altra jej překonal o "2,23krát ve výkonu a 2,11krát v energetické účinnosti." Zde byl výkon porovnán s 28jádrovým Xeonem Platinum 8280 (205 W) a energetická účinnost byla vypočtena na jádro.

Procesor Ampere Altra má v celočíselném benchmarku SPECrate 2017 údajně skóre nad 259. výsledková tabulka to je nižší než špičkový výkon serverového systému ASUS RS720A-E9 (KNPP-D32) (2.20 GHz, AMD EPYC 7601) a serverového systému ASUS RS500A-E10 (KRPA-U16) 2.25 GHz, AMD EPYC 7742.

Ve srovnání výkonu však Ampere aplikoval na výsledky AMD faktor 0,85 kvůli použití sady kompilátorů AMD64 pro kompilaci srovnávacího kódu ve srovnání s GCC 8.2, který sám použil, protože kompilátor AMD C/C++ produkuje více optimalizované kód než GCC na ARM.

Navzdory takovým vylepšením benchmarku vypadá Ampere Altra velmi působivě z hlediska výkonu a energetické účinnosti. Standardní 42U serverový rack s 12,5 kW napájecím zdrojem může obsahovat asi 3500 XNUMX procesorových jader, což ušetří watty na jádro.

A to je jen začátek. Jeff Wittich uvedl, že za rok bude na trhu další produkt s kódovým označením Mystique, ve kterém Ampere dále navýší počet jader.

Mystique bude podporovat stejnou patici, takže nebude potřeba vyměňovat základní desky. Nová generace Siryn SoC je plánována na vydání v roce 2022.

V posledních letech jsme viděli několik pokusů o uvolnění serverových procesorů ARM od různých společností: Broadcom/Cavium/Marvell, Calxeda, Huawei, Fujitsu, Phytium, Annapurna/Amazon a AppliedMicro/Ampere. Většina těchto pokusů byla neúspěšná. Existují ale náznaky, že se situace mění. V prosinci 2019, Amazon zaveden do výroby servery s 64jádrovými procesory ARM Graviton 2 je systém na čipu založený na stejném jádru ARM Neoverse N1. V některých testech fungovaly instance ARM (M6g a M6gd) lépe a někdy mnohem lépe než x86.

V listopadu 2019 bylo oznámeno, že americký startup Nuvia přilákal 53 milionů dolarů v rizikovém financování. Startup byl založen třemi předními inženýry, kteří se podíleli na tvorbě procesorů ve společnostech Apple a Google. Slibují také vývoj serverových procesorů, které budou konkurovat Intelu a AMD. Podle dostupné informaceNuvia od základu navrhla procesorové jádro, které lze postavit na architektuře ARM, ale bez získání licence ARM.

To vše svědčí o tom, že RISC procesory najdou uplatnění nejen v mobilních zařízeních, ale také na serverech, stejně jako ve stolních počítačích a noteboocích. Mimochodem, kolují zvěsti, že budoucí notebooky Apple MacBook budou také vydány na procesorech ARM.

Ve skutečnosti jsou nejnovější modely iPad Pro s procesory ARM A12X téměř stejně výkonné jako 15palcový MacBook Pro s procesory Core i7 a Core i9, takže takový upgrade by byl celkem logický.

Zdroj: www.habr.com