Scheda madre SynQuacer E-Series per server ARM a 24 core con processore ARM Cortex A53 e 32 GB di memoria RAM,
Per anni i processori ARM con set di istruzioni ridotto (RISC) hanno dominato il mercato dei dispositivi mobili. Tuttavia, non sono riusciti a farsi strada nei data center, dove Intel e AMD continuano a regnare con il set di istruzioni x86. Periodicamente emergono alcune soluzioni esotiche, come , ma al momento non ci sono offerte significative. Anzi, non ne erano emerse fino a questa settimana.
Questa settimana AWS ha lanciato nel cloud i propri processori ARM a 64 core — si tratta di un sistema su chip con architettura ARM Neoverse N1. L'azienda afferma che Graviton2 è notevolmente più veloce dei processori ARM di generazione precedente negli istanze EC2 A1, ed ecco i .
Il business dell'infrastruttura è una questione di numeri. In sostanza, per i clienti dei data center o dei servizi cloud non conta quale architettura abbiano i processori. Ciò che interessa è il rapporto costo/prestazioni. Se il lavoro su ARM è più economico rispetto a x86, allora verrà scelto ARM.
Fino a poco tempo fa non era possibile affermare con certezza che le operazioni su ARM sarebbero state più vantaggiose rispetto a x86. Ad esempio, il server ARM Cortex A53 a 24 core è un modello con un prezzo di circa $1000, in grado di avviare un server web su Ubuntu, ma notevolmente inferiore in prestazioni rispetto ai processori x86.
Tuttavia, l'incredibile efficienza energetica dei processori ARM continua a richiamare l'attenzione. Ad esempio, il SocioNext SC2A11 consuma solo 5 W. E l'elettricità rappresenta quasi il 20% dei costi di un data center. Se questi chip mostrano prestazioni adeguate, x86 non avrà alcuna possibilità.
Il primo arrivo di ARM: istanze EC2 A1
Alla fine del 2018, AWS ha presentato basate sui propri processori ARM. Questo è stato sicuramente un segnale per l'industria riguardo ai potenziali cambiamenti nel mercato, ma i risultati dei benchmark sono stati deludenti.
Nella tabella sottostante sono mostrati delle istanze EC2 A1 (ARM) e EC2 M5d.metal (x86). Per il test è stata utilizzata l'utilità stress-ng:
stress-ng --metrics-brief --cache 16 --icache 16 --matrix 16 --cpu 16 --memcpy 16 --qsort 16 --dentry 16 --timer 16 -t 1m
Come vediamo, A1 si è comportato peggio in tutti i test, tranne che nella cache. Nella maggior parte degli altri parametri, ARM ha avuto un grande svantaggio. Questa differenza nelle prestazioni è maggiore della differenza di prezzo del 46% tra A1 e M5. In altre parole, le istanze sui processori x86 continuano a risultare più vantaggiose in termini di rapporto prezzo/performance:
Test
EC2 A1
EC2 M5d.metal
Differenza
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%
Certo, i microbenchmark non mostrano sempre un quadro obiettivo. È importante la differenza nelle prestazioni reali dell'applicazione. Ma anche qui la situazione non è migliorata. I colleghi di Scylla hanno confrontato le istanze a1.metal e m5.4xlarge con lo stesso numero di processori. Nel test standard di lettura del database NoSQL in configurazione con un nodo, il primo ha mostrato 102.000 operazioni di lettura al secondo, mentre il secondo 610.000. In entrambi i casi, tutti i processori disponibili venivano utilizzati al 100%. Questo corrisponde a una riduzione delle prestazioni di circa sei volte, che non viene compensata da un prezzo più basso.
Inoltre, le istanze A1 funzionano solo su EBS senza supporto per dispositivi NVMe veloci, come in altre istanze.
In generale, A1 è stato un passo in una nuova direzione, ma non ha soddisfatto le aspettative su ARM.
Il secondo avvento di ARM: istanze EC2 M6
Tutto è cambiato questa settimana, quando AWS ha presentato una nuova classe di server ARM, insieme a una serie di istanze su nuovi processori , inclusi .
Il confronto di queste istanze mostra già un quadro completamente diverso. In alcuni test, ARM si comporta meglio, e a volte molto meglio, rispetto a x86.
Ecco i risultati dell'esecuzione dello stesso comando di stress test:
Test
EC2 M6g
EC2 M5d.metal
Differenza
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%
Questo è già tutt'altra cosa: M6g è cinque volte più veloce di A1 nell'esecuzione delle operazioni di lettura dal database NoSQL Scylla, e nelle nuove istanze M6gd ci sono unità di archiviazione NVMe veloci.
Avanzata di ARM su tutti i fronti
Il processore AWS Graviton2 è solo un esempio dell'uso di ARM nei data center. Ma segnali arrivano da diverse direzioni. Ad esempio, il 15 novembre 2019, la startup americana Nuvia .
La startup è stata fondata da tre ingegneri di punta che hanno lavorato alla creazione di processori in Apple e Google. Promettono di sviluppare processori per data center che competano con Intel e AMD.
Secondo , Nuvia ha progettato da zero un'unità centrale di elaborazione che può essere costruita "sopra" l'architettura ARM, ma senza ottenere la licenza ARM.
Tutto ciò indica che i processori ARM sono pronti a conquistare il mercato dei server. Dopotutto, viviamo nell'era post-PC. Le forniture annuali di x86 sono diminuite di quasi il 10% dai massimi del 2011, mentre i chip RISC sono saliti a 20 miliardi. Oggi il 99% dei processori a 32 e 64 bit nel mondo sono RISC.
I vincitori del premio Turing, John Hennessy e David Patterson, hanno pubblicato un articolo nel febbraio 2019 . Ecco cosa scrivono:
Il mercato ha risolto la disputa tra RISC e CISC. Sebbene il CISC abbia vinto le fasi successive dell'era PC, il RISC sta vincendo adesso, mentre è arrivata l'era post-PC. Nuove ISA su CISC non sono state create per decenni. Con nostra sorpresa, l'opinione comune sui migliori principi ISA per i processori di uso generale è ancora oggi a favore del RISC, a 35 anni dalla sua invenzione… Nelle ecosistemi open source, chip ingegnerizzati con abilità dimostreranno in modo convincente le conquiste e quindi accelereranno l'adozione commerciale. La filosofia dei processori di uso generale in questi chip sarà probabilmente il RISC, che ha superato la prova del tempo. Aspettatevi innovazioni altrettanto rapide come durante il passato periodo d'oro, ma questa volta in termini di costo, energia e sicurezza, non solo di prestazioni.
"Nel prossimo decennio si verificherà un'esplosione cambriana di nuove architetture informatiche, che segnerà un periodo entusiasmante per gli architetti informatici nel mondo accademico e nell'industria", è questa la conclusione che traggono alla fine dell'articolo.
Fonte: habr.com
