California ettevõte Amper tutvustas tööstusharu esimest 80-bitisel arhitektuuril põhinevat 64-tuumalist ARM-serveriprotsessorit Ampere Altra.

Eksperdid on juba mitu aastat ennustanud, et ARM-platvorm hakkab andmekeskustes võistlema x86-ga, kuid seda ei juhtu. 2019. aasta lõpus seal Intel domineerib 95,5% osalusega, AMD-l on 4,5%.

SPECrate 2017 täisarvude võrdlusaluse uus ARM-protsessor näitab aga suuremat jõudlust kui kiireim 64-tuumaline AMD EPYC või Cascade Lake'i perekonna parim 28-tuumaline Xeon. See on juba tõsine väide (kuigi võrdlusaluste tulemused on veidi "väänatud", vt allpool).

ARM-i peamiseks eeliseks on energiasäästlikkus, millele definitsiooni järgi x86 protsessorid arhitektuuri tõttu vastu panna ei saa. 80-tuumalise Ampere Altra TDP on 45-210 W ja taktsagedus 3 GHz.

Ampere usub, et üks niit tuuma kohta kahe asemel suurendab turvalisust, kuna see disain kaitseb paremini üksikuid südamikke külgkanalite rünnakute eest, nagu Meltdown ja Spectre.

Protsessor on mõeldud serverirakenduste jaoks, nagu andmeanalüütika, tehisintellekt, andmebaasid, salvestusruum, telekomi virnad, servaarvutus, veebimajutus ja pilverakendused. Eriti masinõpperakenduste jaoks on rakendatud andmevormingute FP16 (pooltäpsed numbrid) ja INT8 (ühebaidine täisarvu esitus) riistvaratugi. AES-i ja SHA-256 räsimiseks on olemas ka riistvaraline kiirendus.

Kiibid on toodetud TSMC-s, kasutades 7nm protsessitehnoloogiat. Esimesed protsessori näidised on potentsiaalsetele klientidele juba saadetud ning masstootmist plaanitakse alustada 2020. aasta keskel.

Ampere'i tegevjuht ja endine Inteli president Renée James asutas Ampere Computingi 2017. aasta oktoobris pankrotistunud Applied Micro Circuits Corporationi (1979–2017) asutamisel, mis projekteeris ka ARM-i serveriprotsessoreid. Eelkõige tutvustas 2011. aastal ARMv64-A-l põhinevat 8-bitist X-Gene platvormi.

James ühendab praegu Ampere Computingu tegevjuhi ja direktorite nõukogu esimehe ametikohad Ameerika Ühendriikide presidenti nõustava riikliku julgeoleku telekommunikatsiooni nõuandekomitee aseesimehe ametikohaga.

Huvitav, kui edukaks osutub uus katse tuua ARM-protsessoreid serveriturule.

"Andsime välja turul suurima tuumade arvuga protsessori," говорит James. "Nüüd oleme saatnud selle [testimiseks] mõnele valdkonna suurimale pilveteenuse pakkujale... Ma arvan, et inimesed on üllatunud. [Varasemad tehnoloogiad] asendatakse alati millegi uuega. Ja kui mitte olemasolevast firmast, siis uuest. Väga põnev on töötada selle kallal, mida ma näen tööstuse järgmise etapina."

64-bitistest ARM-i serverikiipidest räägiti palju viimastel aastatel, kui AMD ja eelmainitud Applied Micro proovisid toota sarnaseid protsessoreid. Kuid need ettevõtted kukkusid läbi. AMD sulges oma ARM-projekti ja Applied Micro varad müüdi maha Macom firma. 2017. aastal ostis Carlyle Group oma ARM-protsessorite osakonna. Tehing lõppes 2019. aasta lõpus ja James asus uue ettevõtte tegevjuhi kohale, lahkudes Carlyle Groupi COO kohalt.

Kaks Ampere'i serveriplatvormi: Mt. Jade ja Mt. Lumi

Ampere Altra ühe keermega tuumad ja "tihedad, energiatõhusad serverid", mida sellistele protsessoritele saab ehitada, võimaldavad klientidel "maksimeerida pilves juurutavate teenuste arvu", teatas ettevõte.

Ampere Altra protsessor põhineb platvormil ARM Neoverse N1. Positiivset tagasisidet uute serverite kohta on saanud Microsoft Azure'i, Oracle'i, Canonicali, VMware'i, Kinvolki, Packeti, Lenovo, Gigabyte'i, Wiwynni ja Microni insenerid, keda kõiki pressiteates viidatakse.

Server Mt. Jade kahele protsessorile (160 tuuma): andmeanalüütika, andmebaas, veeb

Ettevõte ütleb, et tarkvara on Ampere Altraga töötamiseks valmis: "Praegu on suurim asi see, et kui vaadata kõiki kihte, OS-i kihti, kõike alates Linuxist kuni BSD-ni ja lõpetades Windowsiga, toetavad kõik ARM-i," ütleb Jeff Wittich Wittich. Ampere'i toodete vanem asepresident. — Virtualiseerimiseks toetame Kubernetes, Docker, VMware ja KBM. Seal toetatakse kõike. Rakenduse tasemel töötab siin juba kõik, mis täna pilves töötab.

Server Mt. Lumi ühel protsessoril: äärearvutus, telekommunikatsiooniteenused, veeb, andmesalvestus

Tehnilised nõuded

• Protsessori alamsüsteem
  • 80 ARM v8.2+ 64-bitist tuuma kuni 3,0 GHz koos Sustained Turboga, lisab mõned täiustused versioonidest ARM v8.3 ja v8.4
  • 1 KB L64 I-vahemälu, 1 KB L64 D-vahemälu tuuma kohta, 2 MB L1 vahemälu tuuma kohta, 32 MB jagatud süsteemitaseme vahemälu (SLC)
  • Kahe laiusega (128-bitine) SIMD (üks käsk, mitu andmeedastust) käsuvoog
  • Sidusad ühendused võrgus
• Süsteemi mälu
  • 8x 72-bitist DDR4-3200 kanalit
  • ECC, sümbolipõhine ECC, DDR4 RAS
  • Kuni 16 DIMM-i ja 4 TB pesa kohta
• Süsteemi ressursid
  • Katkestuse täielik virtualiseerimine (GICv3)
  • Täielik I/O virtualiseerimine (SMMUv3)
  • Enterprise serveri klassi RAS (Reliability, Availability, Serviceability) töökindlus
• Сеть
  • 128 PCIe Gen4 rada
    • 8 x 8 PCIe + 4 x 16 PCIe/CCIX koos laiendatud kiirusrežiimi (ESM) toega andmeedastuseks kiirusel 20/25 GT/s (gigatehingud sekundis)
    • 48 kontrollerit kuni 32 x 2 ühenduse toetamiseks
  • 192 rida 2P konfiguratsioonis
  • Mitme pistikupesa tugi
  • 4 rida x16 CCIX
• Temperatuuri vahemik – 0°C kuni +90°C
• Toit
  • Protsessor: 0,80 V, DDR4: 1,2 V
  • I/O: 3,3V/1,8V, SerDes PLL: 1,8V
• Toitehaldus – Dünaamiline reiting, Turbo Gen2, alapingekaitse
• Корпус – 4926 kontaktiga FCLGA
• Производство – FinFET 7 nm tehnoloogia

Võrdlusnäitajad

Jeff Wittich ütleb, et Ampere'i protsessor toimib 4% paremini kui AMD kiireim EPYC-protsessor ja tarbib 14% vähem energiat. Jutt käib 64-tuumalisest EPYC protsessorist
7742 TDP-ga 225 W ja maksab 6950 dollarit. See on Zen 2 mikroarhitektuuril põhineva protsessorite perekonna võimsaim EPYC 2. Perekonda tutvustati 2019. aasta augustis.

Wittich tegi võrdluse ka Cascade Lake'i perekonna 28-tuumalise Xeoni protsessoriga. Ampere Altra protsessor edestas seda "jõudluse poolest 2,23 korda ja energiatõhususe poolest 2,11 korda." Siin võrreldi jõudlust 28-tuumalise Xeon Platinum 8280-ga (205W) ja energiatõhusust arvutati tuumapõhiselt.

Väidetavalt on Ampere Altra protsessor SPECrate 2017 täisarvude võrdlusaluses üle 259. tulemuste tabel see on madalam ASUS RS720A-E9(KNPP-D32) serverisüsteemi (2.20 GHz, AMD EPYC 7601) ja ASUS RS500A-E10(KRPA-U16) serverisüsteemi 2.25 GHz, AMD EPYC 7742 tipptulemusest.

Kuid jõudluse võrdluses rakendas Ampere AMD tulemustele teguri 0,85, kuna võrdluskoodi koostamiseks kasutas AMD64 kompilaatorikomplekti, võrreldes GCC 8.2-ga, mida ta ise kasutas, kuna AMD C/C++ kompilaator toodab rohkem optimeeritud. kood kui GCC ARM-is.

Vaatamata sellistele võrdlusnäitajate muudatustele näeb Ampere Altra jõudluse ja energiatõhususe poolest väga muljetavaldav. Standardne 42 kW võimsusega 12,5U serverirack mahutab ligikaudu 3500 protsessorituuma, mis võimaldab säästa vatti tuuma kohta.

Ja see on alles algus. Jeff Wittich ütles, et aasta pärast on turule teine ​​toode, koodnimega Mystique, milles Ampere tuumade arvu veelgi suurendab.

Mystique toetab sama pesa, nii et emaplaate pole vaja vahetada. Järgmise põlvkonna Siryn SoC on kavas välja anda 2022. aastal.

Viimastel aastatel oleme näinud mitmeid katseid vabastada erinevate ettevõtete ARM-i serveriprotsessoreid: Broadcom/Cavium/Marvell, Calxeda, Huawei, Fujitsu, Phytium, Annapurna/Amazon ja AppliedMicro/Ampere. Enamik neist katsetest olid ebaõnnestunud. Kuid on märke, et olukord on muutumas. Detsembris 2019 Amazon kasutusele võetud tootmisse 64-tuumaliste ARM-protsessoritega serverid Graviton 2 on süsteem-kiip, mis põhineb samal ARM Neoverse N1 tuumal. Mõnes testis toimisid ARM-i eksemplarid (M6g ja M6gd) paremini ja mõnikord palju paremini kui x86.

2019. aasta novembris teatati, et Ameerika startup Nuvia kaasas 53 miljonit dollarit riskikapitali. Startupi asutasid kolm juhtivat inseneri, kes olid seotud Apple'i ja Google'i protsessorite loomisega. Samuti lubavad nad välja töötada serveriprotsessoreid, mis konkureerivad Inteli ja AMD-ga. Kõrval saadaolevat teavetNuvia on algusest peale loonud protsessori tuuma, mida saab ehitada ARM-i arhitektuuri peale, kuid ilma ARM-litsentsi hankimata.

Kõik see näitab, et RISC-protsessorid leiavad rakendust mitte ainult mobiilseadmetes, vaid ka serverites, aga ka laua- ja sülearvutites. Muide, levivad kuulujutud, et tulevased Apple MacBook sülearvutid ilmuvad ka ARM-protsessoritel.

Tegelikult on uusimad ARM A12X protsessoritega iPad Pro mudelid peaaegu sama võimsad kui 15-tolline Core i7 ja Core i9 protsessoritega MacBook Pro, nii et selline uuendus oleks igati loogiline.

Allikas: www.habr.com