Placa base SynQuacer E-Series para servidor ARM de 24 núcleos con procesador ARM Cortex A53 y 32 GB de RAM,
Durante muchos años, los procesadores ARM de conjunto de instrucciones reducido (RISC) han dominado el mercado de dispositivos móviles. Sin embargo, no han logrado penetrar en los centros de datos, donde Intel y AMD aún predominan con su conjunto de instrucciones x86. Periódicamente surgen soluciones exóticas, como , pero hasta ahora no hay ofertas serias. Más bien, no las había hasta esta semana.
Esta semana, AWS lanzó en la nube sus propios procesadores ARM de 64 núcleos, — un sistema en chip con núcleo ARM Neoverse N1. La compañía afirma que Graviton2 es significativamente más rápido que los procesadores ARM de la generación anterior en las instancias EC2 A1, y aquí están .
El negocio de infraestructura se basa en comparar números. En esencia, a los clientes de un centro de datos o servicio en la nube no les importa qué arquitectura utilizan los procesadores. Les preocupa la relación calidad-precio. Si trabajar en ARM es más barato que en x86, lo elegirán.
Hasta hace poco, no se podía afirmar con certeza que las computaciones en ARM serían más rentables que en x86. Por ejemplo, el servidor ARM Cortex A53 de 24 núcleos es un modelo, con un costo de alrededor de $1000, que podía levantar un servidor web en Ubuntu, pero que en términos de rendimiento estaba muy por detrás de los procesadores x86.
Sin embargo, la impresionante eficiencia energética de los procesadores ARM hace que valga la pena examinarlos una y otra vez. Por ejemplo, el SocioNext SC2A11 consume solo 5 W. Y los costos de electricidad representan casi el 20% de los gastos del centro de datos. Si estos chips muestran un rendimiento aceptable, entonces x86 no tendrá oportunidades.
La primera llegada de ARM: instancias EC2 A1
A finales de 2018, AWS presentó en sus propios procesadores ARM. Definitivamente, esto fue una señal para la industria sobre posibles cambios en el mercado, pero los resultados de los benchmarks fueron desalentadores.
En la tabla a continuación se muestran de las instancias EC2 A1 (ARM) y EC2 M5d.metal (x86). Se utilizó la herramienta stress-ng:
stress-ng --metrics-brief --cache 16 --icache 16 --matrix 16 --cpu 16 --memcpy 16 --qsort 16 --dentry 16 --timer 16 -t 1m
Como podemos ver, A1 se desempeñó peor en todas las pruebas, excepto en el caché. En la mayoría de otros indicadores, ARM tuvo un gran desliz. Esta diferencia en rendimiento es mayor que la diferencia de precio del 46% entre A1 y M5. En otras palabras, las instancias con procesadores x86 siguen siendo más rentables en términos de relación calidad/precio:
Prueba
EC2 A1
EC2 M5d.metal
Diferencia
cache
1280
311
311,58%
icache
18209
34368
-47,02%
matrix
77932
252190
-69,10%
cpu
9336
24077
-61,22%
memcpy
21085
111877
-81,15%
qsort
522
728
-28,30%
dentry
1389634
2770985
-49.85%
timer
4970125
15367075
-67,66%
Por supuesto, los microbenchmarks no siempre muestran una imagen objetiva. La diferencia en el rendimiento real de la aplicación es lo importante. Pero aquí la situación no fue mejor. Los colegas de Scylla compararon las instancias a1.metal y m5.4xlarge con la misma cantidad de procesadores. En la prueba estándar de lectura de la base de datos NoSQL en configuración de un solo nodo, la primera mostró 102,000 operaciones de lectura por segundo, mientras que la segunda mostró 610,000. En ambos casos, todos los procesadores disponibles se utilizaban al 100%. Esto corresponde a una reducción del rendimiento de aproximadamente seis veces, lo que no se compensa con el precio más bajo.
Además, las instancias A1 funcionan únicamente en EBS sin soporte para dispositivos rápidos NVMe, como en otras instancias.
En general, A1 fue un paso en una nueva dirección, pero no cumplió las expectativas para ARM.
El segundo advenimiento de ARM: instancias EC2 M6
Todo cambió esta semana, cuando AWS presentó una nueva clase de servidores ARM, así como una serie de instancias en nuevos procesadores , incluyendo .
La comparación de estas instancias muestra una imagen completamente diferente. En algunas pruebas, ARM se desempeña mejor, y a veces mucho mejor, que x86.
Aquí están los resultados de ejecutar el mismo comando de prueba de estrés:
Prueba
EC2 M6g
EC2 M5d.metal
Diferencia
cache
218
311
-29,90%
icache
45887
34368
33,52%
matrix
453982
252190
80,02%
cpu
14694
24077
-38,97%
memcpy
134711
111877
20,53%
qsort
943
728
29,53%
dentry
3088242
2770985
11,45%
timer
55515663
15367075
261,26%
Esto es algo completamente diferente: M6g es cinco veces más rápido que A1 al realizar operaciones de lectura de la base de datos Scylla NoSQL, y en las nuevas instancias M6gd hay unidades de almacenamiento rápidas NVMe.
El avance de ARM en todos los frentes
El procesador AWS Graviton2 es solo un ejemplo del uso de ARM en centros de datos. Pero las señales llegan desde diferentes direcciones. Por ejemplo, el 15 de noviembre de 2019, la startup estadounidense Nuvia .
La startup fue fundada por tres destacados ingenieros que realizaron procesadores en Apple y Google. Prometen desarrollar procesadores para centros de datos que competirán con Intel y AMD.
Por , Nuvia diseñó desde cero un núcleo de procesador que puede construirse "sobre" la arquitectura ARM, pero sin obtener una licencia de ARM.
Todo esto indica que los procesadores ARM están listos para conquistar el mercado de servidores. Después de todo, vivimos en la era post-PC. Las entregas anuales de x86 han caído casi un 10% desde su pico en 2011, mientras que los chips RISC han aumentado a 20 mil millones. Hoy en día, el 99% de los procesadores de 32 y 64 bits en el mundo son RISC.
Los laureados del Premio Turing, John Hennessy y David Patterson, publicaron en febrero de 2019 un artículo . Esto es lo que dicen:
El mercado ha resuelto la disputa entre RISC y CISC. Aunque CISC ganó las etapas posteriores de la era PC, RISC está ganando ahora, en la era post-PC. No se han creado nuevas ISA en CISC durante décadas. Para nuestra sorpresa, la opinión general sobre los mejores principios de ISA para procesadores de propósito general sigue inclinándose hacia RISC, 35 años después de su invención... En ecosistemas de código abierto, los chips ingeniosamente diseñados demostrarán de manera convincente los logros y acelerarán así la adopción comercial. La filosofía de los procesadores de propósito general en estos chips probablemente será RISC, que ha resistido la prueba del tiempo. Se esperan innovaciones igualmente rápidas, como en la anterior edad de oro, pero esta vez en términos de costo, energía y seguridad, no solo de rendimiento.
"En la próxima década, se producirá una explosión cámbrica de nuevas arquitecturas informáticas, lo que significará tiempos emocionantes para los arquitectos de computadoras en círculos académicos y en la industria", concluyen al final del artículo.
Fuente: habr.com
