Kalifornijska tvrtka amper predstavio prvi 80-jezgreni ARM poslužiteljski procesor temeljen na 64-bitnoj arhitekturi Amper Altra.

Već nekoliko godina stručnjaci predviđaju da će ARM platforma konkurirati x86 u podatkovnim centrima, no to se ne događa. Tamo krajem 2019 dominira Intel s udjelom od 95,5%, AMD ima 4,5%.

Međutim, novi ARM procesor u SPECrate 2017 integer benchmarku pokazuje bolje performanse od najbržeg 64-jezgrenog AMD EPYC ili vrhunskog 28-jezgrenog Xeona iz obitelji Cascade Lake. Ovo je već ozbiljna tvrdnja (iako su rezultati benchmarka malo "uvrnuti", vidi dolje).

Glavna prednost ARM-a je energetska učinkovitost koja se po definiciji zbog arhitekture ne može uspoređivati ​​s x86 procesorima. Ampere Altra s 80 jezgri ima TDP od 45-210 W i radni takt od 3 GHz.

Ampere vjeruje da jedna nit po jezgri umjesto dvije doprinosi većoj sigurnosti, budući da ovaj dizajn bolje štiti pojedinačne jezgre od napada sa strane kanala kao što su Meltdown i Spectre.

Procesor je dizajniran za poslužiteljske aplikacije kao što su analitika podataka, umjetna inteligencija, baze podataka, pohrana, telekomunikacijski skupovi, rubno računalstvo, web hosting i aplikacije u oblaku. Posebno za aplikacije strojnog učenja, hardver podržava formate podataka FP16 (polupreciznost) i INT8 (cijeli broj od jednog bajta). Tu je i hardverski ubrzano AES i SHA-256 raspršivanje.

Čipovi se proizvode TSMC-ovim 7nm procesom. Prvi uzorci CPU-a već su poslani potencijalnim kupcima, a početak masovne proizvodnje planiran je za sredinu 2020. godine.

Izvršni direktor Amperea i bivši predsjednik Intela Renée James osnovao je Ampere Computing u listopadu 2017. iz bankrotirane Applied Micro Circuits Corporation (1979.-2017.), koja je također dizajnirala ARM poslužiteljske procesore. Konkretno, 2011. predstavila je 64-bitnu X-Gene platformu temeljenu na ARMv8-A.

James sada kombinira svoje položaje glavnog izvršnog direktora i predsjednika upravnog odbora tvrtke Ampere Computing s pozicijom potpredsjednika Savjetodavnog odbora za telekomunikacije nacionalne sigurnosti, koji savjetuje predsjednika Sjedinjenih Država.

Pitam se koliko će biti uspješan novi pokušaj da se ARM procesori dovedu na tržište poslužitelja.

"Izdali smo procesor s najvećim brojem jezgri na tržištu," on govori James. “Sada smo ga poslali [na testiranje] nekima od najvećih pružatelja usluga oblaka u industriji... Mislim da će ljudi biti iznenađeni. [Za zamjenu prethodnih tehnologija] uvijek postoji nešto novo. I ako ne iz postojeće tvrtke, onda iz nove. Vrlo je uzbudljivo raditi na onome što vidim kao sljedeći korak u industriji."

Puno se pričalo o 64-bitnim ARM poslužiteljskim čipovima proteklih godina, kada su AMD i spomenuti Applied Micro pokušavali proizvesti slične procesore. Ali te su tvrtke propale. AMD je zatvorio svoj ARM projekt, dok je imovina Applied Microa bili prodani Tvrtka Macom. Godine 2017. Carlyle Group je od nje kupila odjel procesora ARM. Dogovor je zaključen krajem 2019., a James je preuzeo dužnost izvršnog direktora nove tvrtke, napustivši svoju poziciju operativnog direktora u Carlyle grupi.

Dvije poslužiteljske platforme Ampere: Mt. Žad i Mt. Snijeg

Jezgre Ampere Altra s jednom niti i "gusti energetski učinkoviti poslužitelji" koji se mogu izgraditi na takvim CPU-ima omogućit će korisnicima da "maksimiziraju broj usluga koje mogu implementirati u oblaku", rekla je tvrtka.

Procesor Ampere Altra temelji se na platformi ARM Neoverse N1. Pozitivne povratne informacije o novim poslužiteljima dolaze od inženjera Microsoft Azure, Oracle, Canonical, VMware, Kinvolk, Packet, Lenovo, Gigabyte, Wiwynn i Micron, koji su svi citirani u priopćenju za javnost.

Poslužitelj Mt. Jade na dva procesora (160 jezgri): analitika podataka, baza podataka, web

Tvrtka kaže da je softver spreman za Ampere Altra: "Trenutno je najvažnije da ako pogledate sve razine, razinu OS-a, sve od Linuxa do BSD-a do Windowsa, svi podržavaju ARM", kaže Jeff Wittich. Wittich, Viši potpredsjednik Ampere Products. - Za virtualizaciju imamo podršku za Kubernetes, Docker, VMware i KBM. Tamo je sve podržano. Na razini aplikacije, sve što danas radi u oblaku već radi kod nas.”

Poslužitelj Mt. Snijeg po procesoru: rubno računalstvo, telekomunikacijske usluge, web, pohrana

Tehnički podaci

• Procesorski podsustav
  • 80 ARM v8.2+ 64-bitnih jezgri do 3,0 GHz s Sustained Turbo, dodana su neka poboljšanja iz ARM v8.3 i v8.4
  • 1 KB L64 I-cache, 1 KB L64 D-cache po jezgri, 2 MB L1 cache po jezgri, 32 MB dijeljene predmemorije na razini sustava (SLC)
  • Tok SIMD (jedna instrukcija, više podataka) kratkih instrukcija dvostruke širine (128 bita)
  • Koherentne međusobne veze u mesh mreži
• Memorija sustava
  • 8x 72-bitni DDR4-3200 kanala
  • ECC, ECC temeljen na simbolima, DDR4 RAS
  • Do 16 DIMM-ova i 4 TB po utičnici
• Resursi sustava
  • Potpuna virtualizacija prekida (GICv3)
  • Potpuna I/O virtualizacija (SMMUv3)
  • Pouzdanost RAS (Reliability, Availability, Serviceability) klase poslužitelja poduzeća
• Mreža
  • 128 PCIe Gen4 traka
    • 8 x8 PCIe + 4 x16 PCIe/CCIX s podrškom za Extended Speed ​​​​Mode (ESM) za prijenos podataka pri 20/25 GT/s (gigatransakcije u sekundi)
    • 48 kontrolera za podršku do 32 x2 veze
  • 192 linije u 2P konfiguraciji
  • Podrška za više utičnica
  • 4 retka x16 CCIX
• Raspon temperature – od 0°C do +90°C
• Hrana
  • CPU: 0,80 V, DDR4: 1,2 V
  • U/I: 3,3 V/1,8 V, SerDes PLL: 1,8 V
• Upravljanje napajanjem – Dinamička procjena, Turbo Gen2, zaštita od pada napona
• kućište – 4926-pinski FCLGA
• Proizvodnja – 7nm FinFET tehnologija

Mjerila

Jeff Wittich kaže da je u testovima Ampere procesor imao 4% bolje performanse od AMD-ovog najbržeg EPYC procesora i troši 14% manje energije. Ovo je EPYC procesor sa 64 jezgre.
7742 s TDP-om od 225W i cijenom od 6950 USD. Ovo je najsnažniji u obitelji procesora EPYC 2 koji se temelji na mikroarhitekturi Zen 2. Obitelj je predstavljena u kolovozu 2019.

Wittich je dao i usporedbu s 28-jezgrenim Xeon procesorom obitelji Cascade Lake. Procesor Ampere Altra nadmašio ga je "za 2,23 puta u performansama i 2,11 puta u energetskoj učinkovitosti". Ovdje su brojke uspoređene s 28-jezgrenim Xeon Platinum 8280 (205 W), a energetska učinkovitost izračunata je na temelju jedne jezgre.

U SPECrate 2017 integer benchmarku, procesor Ampere Altra navodno postiže više od 259. tablica rezultata ovo je inferiorno u odnosu na vrhunske performanse ASUS RS720A-E9(KNPP-D32) poslužiteljskog sustava (2.20 GHz, AMD EPYC 7601) i ASUS RS500A-E10(KRPA-U16) poslužiteljskog sustava 2.25 GHz, AMD EPYC 7742.

Međutim, u usporedbi performansi, Ampere je primijenio faktor od 0,85 na rezultate AMD-a zbog upotrebe paketa prevoditelja AMD64 za kompajliranje referentnog koda u usporedbi s GCC 8.2, koji je sam koristio, budući da AMD C/C++ prevodilac proizvodi više optimizirani kod nego GCC za ARM.

Unatoč takvim podešavanjima referentnih vrijednosti, Ampere Altra izgleda vrlo impresivno u pogledu performansi i energetske učinkovitosti. Tipični poslužiteljski stalak od 42U s 12,5kW snage može spakirati oko 3500 procesorskih jezgri u uštedu vata po jezgri.

A ovo je tek početak. Jeff Wittich je rekao da će još jedan proizvod kodnog imena Mystique izaći na tržište za godinu dana, a Ampere će dodatno povećati broj jezgri.

Mystique će podržavati isti konektor, tako da nema potrebe mijenjati matične ploče. Sljedeća generacija Siryn SoC-a planirana je za 2022.

Posljednjih godina vidjeli smo nekoliko pokušaja izdavanja ARM poslužiteljskih procesora raznih tvrtki: Broadcom/Cavium/Marvell, Calxeda, Huawei, Fujitsu, Phytium, Annapurna/Amazon i AppliedMicro/Ampere. Većina tih pokušaja bila je neuspješna. Ali ima znakova da se situacija mijenja. U prosincu 2019. Amazon pušten u proizvodnju poslužitelji sa 64-jezgrenim ARM procesorima graviton2 je sustav-na-čipu na istoj jezgri kao i ARM Neoverse N1 jezgra. U nekim testovima, ARM instance (M6g i M6gd) imale su bolje, a ponekad i puno bolje rezultate od x86.

U studenom 2019. objavljeno je da je američki startup Nuvia prikupio 53 milijuna dolara u venture financiranju. Startup su osnovala tri vodeća inženjera koji su bili uključeni u stvaranje procesora u Appleu i Googleu. Također obećavaju da će razviti poslužiteljske procesore koji će konkurirati Intelu i AMD-u. Po dostupne informacije, Nuvia je od temelja dizajnirala procesorsku jezgru koja se može graditi "na vrhu" ARM arhitekture, ali bez dobivanja ARM licence.

Sve ovo ukazuje da RISC procesori mogu pronaći primjenu ne samo u mobilnim uređajima, već iu poslužiteljima, kao i u stolnim i prijenosnim računalima. Inače, kruže glasine da Budući Apple MacBook također će dolaziti s ARM procesorima.

Naime, najnoviji modeli iPada Pro s ARM-baziranim A12X procesorima gotovo su jednaki performansama 15-inčnog MacBooka Pro s Core i7 i Core i9 procesorima, pa bi takva nadogradnja bila sasvim logična.

Izvor: www.habr.com