Placa base SynQuacer E-Series para un servidor ARM de 24 núcleos en un procesador ARM Cortex A53 con 32 GB de RAM,
Durante muchos años, los procesadores ARM con conjunto de instrucciones reducido (RISC) han dominado el mercado de dispositivos móviles. Pero nunca lograron entrar en los centros de datos, donde Intel y AMD todavía reinan con el conjunto de instrucciones x86. De vez en cuando aparecen soluciones exóticas individuales, como por ejemplo , pero todavía no hay propuestas serias. Más precisamente, no fue hasta esta semana.
AWS lanzó esta semana sus propios procesadores ARM de 64 núcleos en la nube es un sistema en chip con un núcleo ARM Neoverse N1. La compañía afirma que Graviton2 es mucho más rápido que los procesadores ARM de la generación anterior en instancias EC2 A1, y aquí está .
El negocio de la infraestructura se trata de comparar números. De hecho, a los clientes de un centro de datos o de un servicio en la nube no les importa qué arquitectura tengan los procesadores. Se preocupan por la relación precio/rendimiento. Si ejecutar ARM es más barato que ejecutar x86, entonces serán elegidos.
Hasta hace poco, era imposible decir de manera inequívoca que la informática en ARM sería más rentable que en x86. Por ejemplo, un servidor ARM Cortex A24 de 53 núcleos es un modelo Costaba alrededor de $ 1000 y podía ejecutar un servidor web en Ubuntu, pero tenía un rendimiento muy inferior al del procesador x86.
Sin embargo, la asombrosa eficiencia energética de los procesadores ARM nos hace mirarlos una y otra vez. Por ejemplo, el SocioNext SC2A11 consume sólo 5 W. Pero la electricidad representa casi el 20% de los costos de un centro de datos. Si estos chips muestran un rendimiento decente, entonces x86 no tendrá ninguna posibilidad.
La primera llegada de ARM: instancias EC2 A1
A finales de 2018, AWS presentó en nuestros propios procesadores ARM. Definitivamente, esto fue una señal para la industria sobre posibles cambios en el mercado, pero los resultados de las pruebas comparativas fueron decepcionantes.
La siguiente tabla muestra Instancias EC2 A1 (ARM) y EC2 M5d.metal (x86). La utilidad se utilizó para realizar pruebas. 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 puede ver, A1 obtuvo peores resultados en todas las pruebas excepto en la caché. En la mayoría de los demás indicadores, ARM fue muy inferior. Esta diferencia de rendimiento es mayor que la diferencia de precio del 46% entre el A1 y el M5. En otras palabras, las instancias con procesadores x86 aún tenían una mejor relación precio/rendimiento:
Probar
EC2 A1
EC2 M5d.metal
Diferencia
cache
1280
311
311,58%
icaché
18209
34368
- 47,02%
matriz
77932
252190
- 69,10%
cpu
9336
24077
- 61,22%
memcpy
21085
111877
- 81,15%
ordenar
522
728
- 28,30%
dentición
1389634
2770985
- 49.85%
minutero
4970125
15367075
- 67,66%
Por supuesto, los microbenchmarks no siempre muestran una imagen objetiva. Lo que importa es la diferencia en el rendimiento real de la aplicación. Pero aquí el panorama no fue mejor. Los colegas de Scylla compararon instancias a1.metal y m5.4xlarge con la misma cantidad de procesadores. En una prueba de lectura de base de datos NoSQL estándar en una configuración de un solo nodo, la primera mostró 102 000 operaciones de lectura por segundo y la segunda 610 000. En ambos casos, todos los procesadores disponibles se utilizan al 100%. Esto equivale a una reducción de aproximadamente seis veces en el rendimiento, que no se compensa con el precio más bajo.
Además, las instancias A1 solo se ejecutan en EBS sin soporte para dispositivos NVMe rápidos como otras instancias.
En general, el A1 fue un paso en una nueva dirección, pero no estuvo a la altura de las expectativas de ARM.
La segunda llegada de ARM: instancias EC2 M6
Todo eso cambió esta semana cuando AWS presentó una nueva clase de servidores ARM, así como varias instancias en nuevos procesadores. Incluso .
La comparación de estos casos muestra una imagen completamente diferente. En algunas pruebas, ARM funciona mejor, y en ocasiones mucho mejor, que x86.
Estos son los resultados de ejecutar el mismo comando de prueba de estrés:
Probar
EC2 M6g
EC2 M5d.metal
Diferencia
cache
218
311
- 29,90%
icaché
45887
34368
33,52%
matriz
453982
252190
80,02%
cpu
14694
24077
- 38,97%
memcpy
134711
111877
20,53%
ordenar
943
728
29,53%
dentición
3088242
2770985
11,45%
minutero
55515663
15367075
261,26%
Este es un asunto completamente diferente: el M6g es cinco veces más rápido que el A1 cuando realiza operaciones de lectura desde la base de datos Scylla NoSQL, y las nuevas instancias M6gd ejecutan unidades NVMe rápidas.
Ofensiva ARM en todos los frentes
El procesador AWS Graviton2 es solo un ejemplo del uso de ARM en centros de datos. Pero las señales vienen de diferentes direcciones. Por ejemplo, el 15 de noviembre de 2019, la startup estadounidense Nuvia .
La startup fue fundada por tres ingenieros destacados que participaron en la creación de procesadores en Apple y Google. Prometen desarrollar procesadores para centros de datos que competirán con Intel y AMD.
En Nuvia ha diseñado un núcleo de procesador desde cero que se puede construir sobre la arquitectura ARM, pero sin obtener una licencia ARM.
Todo esto indica que los procesadores ARM están listos para conquistar el mercado de servidores. Después de todo, vivimos en una era post-PC. Los envíos anuales de x86 han caído casi un 10% desde su pico de 2011, mientras que los chips RISC se han disparado a 20 mil millones. Hoy en día, el 99% de los procesadores de 32 y 64 bits del mundo son RISC.
Los ganadores del premio Turing, John Hennessy y David Patterson, publicaron un artículo en febrero de 2019. . Esto es lo que escriben:
El mercado ha resuelto la disputa RISC-CISC. Aunque CISC ganó las últimas etapas de la era de la PC, RISC está ganando ahora que ha llegado la era post-PC. Durante décadas no se han creado nuevas ISA CISC. Para nuestra sorpresa, el consenso actual sobre los mejores principios ISA para procesadores de uso general todavía se inclina a favor de RISC, 35 años después de su invención... En los ecosistemas de código abierto, los chips bien diseñados demostrarán avances convincentes y, por lo tanto, acelerarán la adopción comercial. . La filosofía del procesador de propósito general en estos chips probablemente será RISC, que ha resistido la prueba del tiempo. Espere la misma innovación rápida que durante la última edad de oro, pero esta vez en términos de costo, energía y seguridad, no solo de rendimiento.
"La próxima década verá una explosión cámbrica de nuevas arquitecturas informáticas, lo que señalará tiempos emocionantes para los arquitectos informáticos en el mundo académico y la industria", concluyen el artículo.
Fuente: habr.com