Kalifornisches Unternehmen Ampere stellte den branchenweit ersten 80-Core-ARM-Serverprozessor vor, der auf einer 64-Bit-Architektur basiert Ampere Altra.

Schon seit einigen Jahren prognostizieren Experten, dass die ARM-Plattform in Rechenzentren mit x86 konkurrieren wird, doch das ist nicht der Fall. Ende 2019 da Intel dominiert mit einem Anteil von 95,5 %, AMD hat 4,5 %.

Allerdings zeigt der neue ARM-Prozessor im SPECrate 2017-Integer-Benchmark eine höhere Leistung als der schnellste 64-Kern-AMD-EPYC oder der Top-28-Kern-Xeon der Cascade-Lake-Familie. Dies ist bereits eine ernsthafte Behauptung (obwohl die Benchmark-Ergebnisse etwas „verdreht“ sind, siehe unten).

Der Hauptvorteil von ARM ist die Energieeffizienz, die von x86-Prozessoren aufgrund der Architektur per Definition nicht erreicht werden kann. Der 80-Kern Ampere Altra hat eine TDP von 45-210 W und eine Taktrate von 3 GHz.

Ampere glaubt, dass ein Thread pro Kern statt zwei zu mehr Sicherheit führt, da dieses Design einzelne Kerne besser vor Seitenkanalangriffen wie Meltdown und Spectre schützt.

Der Prozessor ist für Serveranwendungen wie Datenanalyse, künstliche Intelligenz, Datenbanken, Speicher, Telekommunikationsstacks, Edge Computing, Webhosting und Cloud-Anwendungen konzipiert. Insbesondere für Anwendungen des maschinellen Lernens wurde Hardwareunterstützung für die Datenformate FP16 (Zahlen mit halber Genauigkeit) und INT8 (Einzelbyte-Ganzzahldarstellung) implementiert. Es gibt auch Hardwarebeschleunigung für AES- und SHA-256-Hashing.

Die Chips werden im TSMC-Werk mit der 7-nm-Prozesstechnologie hergestellt. Die ersten CPU-Muster wurden bereits an potenzielle Kunden verschickt, der Beginn der Massenproduktion ist für Mitte 2020 geplant.

Ampere-CEO und ehemalige Intel-Präsidentin Renée James gründete Ampere Computing im Oktober 2017 auf der Grundlage der bankrotten Applied Micro Circuits Corporation (1979–2017), die auch ARM-Serverprozessoren entwickelte. Insbesondere wurde 2011 die 64-Bit-X-Gene-Plattform auf Basis von ARMv8-A eingeführt.

James kombiniert derzeit die Positionen des CEO und des Vorstandsvorsitzenden von Ampere Computing mit der Position des stellvertretenden Vorsitzenden des National Security Telecommunications Advisory Committee, das den Präsidenten der Vereinigten Staaten berät.

Ich frage mich, wie erfolgreich der neue Versuch sein wird, ARM-Prozessoren auf den Servermarkt zu bringen.

„Wir haben den Prozessor mit der höchsten Kernzahl auf dem Markt herausgebracht“ sagt James. „Jetzt haben wir es [zum Testen] an einige der größten Cloud-Anbieter der Branche geschickt … Ich denke, die Leute werden überrascht sein. [Bisherige Technologien] werden immer durch etwas Neues ersetzt. Und wenn nicht von einem bestehenden Unternehmen, dann von einem neuen. Es ist sehr spannend, an der meiner Meinung nach nächsten Stufe der Branche zu arbeiten.“

In den vergangenen Jahren wurde viel über 64-Bit-ARM-Serverchips gesprochen, als AMD und das bereits erwähnte Unternehmen Applied Micro versuchten, ähnliche Prozessoren herzustellen. Doch diese Unternehmen scheiterten. AMD hat sein ARM-Projekt und die Vermögenswerte von Applied Micro geschlossen wurden verkauft Firma Macom. Im Jahr 2017 kaufte die Carlyle Group ihre ARM-Prozessorsparte. Der Deal wurde Ende 2019 abgeschlossen und James übernahm die Leitung des neuen Unternehmens und gab ihre Position als COO bei der Carlyle Group auf.

Zwei Ampere-Serverplattformen: Mt. Jade und Mt. Schnee

Die Single-Threaded-Kerne von Ampere Altra und die „dichten, energieeffizienten Server“, die auf solchen CPUs aufgebaut werden können, werden es Kunden ermöglichen, „die Anzahl der Dienste zu maximieren, die sie in der Cloud bereitstellen können“, sagte das Unternehmen.

Der Ampere-Altra-Prozessor basiert auf der Plattform ARM Neoverse N1. Positive Rückmeldungen zu den neuen Servern haben Ingenieure von Microsoft Azure, Oracle, Canonical, VMware, Kinvolk, Packet, Lenovo, Gigabyte, Wiwynn und Micron erhalten, die alle in der Pressemitteilung genannt werden.

Server Mt. Jade für zwei Prozessoren (160 Kerne): Datenanalyse, Datenbank, Web

Das Unternehmen sagt, dass die Software bereit ist, mit Ampere Altra zu arbeiten: „Das Größte im Moment ist, dass, wenn man sich alle Schichten ansieht, die Betriebssystemschicht, alles von Linux über BSD bis Windows, alle ARM unterstützen“, sagt Jeff Wittich Wittich, Senior Vice President of Products bei Ampere. — Für die Virtualisierung unterstützen wir Kubernetes, Docker, VMware und KBM. Da wird alles unterstützt. Auf Anwendungsebene funktioniert hier bereits alles, was heute in der Cloud funktioniert.“

Server Mt. Schnee auf einem Prozessor: Edge Computing, Telekommunikationsdienste, Web, Datenspeicherung

Technische Daten

• Prozessor-Subsystem
  • 80 ARM v8.2+ 64-Bit-Kerne, getaktet mit bis zu 3,0 GHz mit Sustained Turbo, fügen einige Verbesserungen gegenüber ARM v8.3 und v8.4 hinzu
  • 1 KB L64 I-Cache, 1 KB L64 D-Cache pro Kern, 2 MB L1-Cache pro Kern, 32 MB gemeinsam genutzter System-Level-Cache (SLC)
  • SIMD-Befehlsstrom (Single Instruction, Multiple Data) mit doppelter Breite (128 Bit).
  • Kohärente Verbindungen in einem Mesh-Netzwerk
• Systemspeicher
  • 8x 72-Bit-DDR4-3200-Kanäle
  • ECC, symbolbasiertes ECC, DDR4 RAS
  • Bis zu 16 DIMMs und 4 TB pro Sockel
• Systemressourcen
  • Vollständige Interrupt-Virtualisierung (GICv3)
  • Vollständige I/O-Virtualisierung (SMMUv3)
  • RAS-Zuverlässigkeit (Reliability, Availability, Serviceability) der Enterprise-Serverklasse
• Netzwerk
  • 128 PCIe Gen4-Lanes
    • 8 x8 PCIe + 4 x16 PCIe/CCIX mit Unterstützung für Extended Speed ​​​​Mode (ESM) für Datenübertragung mit 20/25 GT/s (Gigatransaktionen pro Sekunde)
    • 48 Controller zur Unterstützung von bis zu 32 x2-Verbindungen
  • 192 Leitungen in 2P-Konfiguration
  • Unterstützung mehrerer Steckdosen
  • 4 Zeilen x16 CCIX
• Temperaturbereich – von 0°C bis +90°C
• Lebensmittel
  • CPU: 0,80 V, DDR4: 1,2 V
  • E/A: 3,3 V/1,8 V, SerDes PLL: 1,8 V
• Energieverwaltung – Dynamische Bewertung, Turbo Gen2, Unterspannungsschutz
• Gehäuse – 4926-poliger FCLGA
• Herstellung – FinFET 7 nm-Technologie

Benchmarks

Laut Jeff Wittich schneidet der Ampere-Prozessor in Benchmarks 4 % besser ab als AMDs schnellster EPYC-Prozessor und verbraucht 14 % weniger Strom. Wir sprechen von einem 64-Kern-EPYC-Prozessor
7742 mit einer TDP von 225 W und einem Preis von 6950 $. Dies ist der leistungsstärkste Prozessor der EPYC 2-Prozessorfamilie auf Basis der Zen 2-Mikroarchitektur. Die Familie wurde im August 2019 eingeführt.

Wittich zog auch einen Vergleich mit dem 28-Kern-Xeon-Prozessor der Cascade-Lake-Familie. Der Ampere Altra-Prozessor übertraf ihn um „2,23-fache Leistung und 2,11-fache Energieeffizienz“. Hier wurde die Leistung mit dem 28-Kern Xeon Platinum 8280 (205 W) verglichen und die Energieeffizienz pro Kern berechnet.

Berichten zufolge erzielt der Ampere Altra-Prozessor im SPECrate 2017-Integer-Benchmark eine Punktzahl von über 259. Ergebnistabelle Dies ist schlechter als die Spitzenleistung des Serversystems ASUS RS720A-E9(KNPP-D32) (2.20 GHz, AMD EPYC 7601) und des Serversystems ASUS RS500A-E10(KRPA-U16) 2.25 GHz, AMD EPYC 7742.

Im Leistungsvergleich hat Ampere aufgrund der Verwendung der AMD0,85-Compiler-Suite zur Kompilierung des Benchmark-Codes jedoch einen Faktor von 64 auf die AMD-Ergebnisse angewendet, verglichen mit dem selbst verwendeten GCC 8.2, da der AMD C/C++-Compiler optimierter produziert Code als GCC auf ARM.

Trotz dieser Optimierungen gegenüber dem Benchmark sieht der Ampere Altra in Bezug auf Leistung und Energieeffizienz sehr beeindruckend aus. Ein standardmäßiges 42-HE-Server-Rack mit einem 12,5-kW-Netzteil kann etwa 3500 Prozessorkerne unterbringen und so Watt pro Kern einsparen.

Und das ist erst der Anfang. Jeff Wittich sagte, dass in einem Jahr ein weiteres Produkt mit dem Codenamen Mystique auf den Markt kommen wird, bei dem Ampere die Anzahl der Kerne weiter erhöhen wird.

Mystique unterstützt denselben Sockel, sodass kein Austausch der Motherboards erforderlich ist. Die Veröffentlichung des Siryn SoC der nächsten Generation ist für 2022 geplant.

In den letzten Jahren haben wir mehrere Versuche gesehen, ARM-Serverprozessoren von verschiedenen Unternehmen herauszubringen: Broadcom/Cavium/Marvell, Calxeda, Huawei, Fujitsu, Phytium, Annapurna/Amazon und AppliedMicro/Ampere. Die meisten dieser Versuche waren erfolglos. Es gibt jedoch Anzeichen dafür, dass sich die Situation ändert. Im Dezember 2019 Amazon in die Produktion eingeführt Server mit 64-Core-ARM-Prozessoren Graviton2 ist ein System-on-Chip, das auf dem gleichen ARM Neoverse N1-Kern basiert. In einigen Tests schnitten ARM-Instanzen (M6g und M6gd) besser und manchmal sogar viel besser ab als x86.

Im November 2019 wurde berichtet, dass das amerikanische Startup Nuvia zog Risikokapital in Höhe von 53 Millionen US-Dollar an. Das Startup wurde von drei führenden Ingenieuren gegründet, die an der Entwicklung von Prozessoren bei Apple und Google beteiligt waren. Sie versprechen außerdem, Serverprozessoren zu entwickeln, die mit Intel und AMD konkurrieren. Von verfügbare InformationNuvia hat von Grund auf einen Prozessorkern entwickelt, der auf der ARM-Architektur aufbauen kann, jedoch ohne den Erwerb einer ARM-Lizenz.

All dies deutet darauf hin, dass RISC-Prozessoren nicht nur in mobilen Geräten, sondern auch in Servern sowie in Desktop-Computern und Laptops Anwendung finden können. Übrigens gibt es Gerüchte darüber Zukünftige Apple MacBook-Laptops werden auch mit ARM-Prozessoren veröffentlicht.

Tatsächlich sind die neuesten iPad Pro-Modelle mit ARM A12X-Prozessoren fast so leistungsstark wie das 15-Zoll MacBook Pro mit Core i7- und Core i9-Prozessoren, daher wäre ein solches Upgrade durchaus logisch.

Source: habr.com