חברת קליפורניה אַמְפֵּר הציג את מעבד שרת ARM 80 ליבות הראשון בתעשייה המבוסס על ארכיטקטורת 64 סיביות אמפר אלטרה.

כבר כמה שנים שמומחים חוזים שפלטפורמת ARM תתחרה ב-x86 במרכזי נתונים, אבל זה לא קורה. בסוף 2019 שם אינטל שולטת עם נתח של 95,5%, ל-AMD יש 4,5%.

עם זאת, מעבד ה-ARM החדש ב-benchmark של SPECrate 2017 מציג ביצועים גבוהים יותר מה-AMD EPYC המהיר ביותר עם 64 ליבות או ה-Xeon בעל 28 ליבות העליון של משפחת Cascade Lake. זו כבר טענה רצינית (למרות שתוצאות ההשוואה מעט "מעוותות", ראה להלן).

היתרון העיקרי של ARM הוא יעילות אנרגטית, שלפי הגדרה לא ניתן להשוות אותה למעבדי x86 בשל הארכיטקטורה. ל-Ampere Altra בעל 80 ליבות TDP של 45-210 W ומהירות שעון של 3 GHz.

Ampere מאמין שחוט אחד לכל ליבה במקום שניים מוביל לאבטחה רבה יותר מכיוון שעיצוב זה מגן טוב יותר על ליבות בודדות מפני התקפות של ערוץ צדדי כמו Meltdown ו-Spectre.

המעבד מיועד ליישומי שרת כגון ניתוח נתונים, בינה מלאכותית, מסדי נתונים, אחסון, ערימות טלקום, מחשוב קצה, אחסון אתרים ויישומי ענן. במיוחד עבור יישומי למידת מכונה, הוטמעה תמיכת חומרה עבור פורמטי נתונים FP16 (מספרים בחצי דיוק) ו-INT8 (ייצוג של מספר בתים בודדים). יש גם האצת חומרה עבור AES ו-SHA-256 hashing.

השבבים מיוצרים ב-TSMC בטכנולוגיית תהליך 7nm. דגימות המעבד הראשונות כבר נשלחו ללקוחות פוטנציאליים, וייצור המוני מתוכנן להתחיל באמצע 2020.

מנכ"ל Ampere ונשיאת אינטל לשעבר, רנה ג'יימס, הקים את Ampere Computing באוקטובר 2017 על בסיס חברת Applied Micro Circuits Corporation (1979-2017) פושטת הרגל, שתכננה גם מעבדי שרתי ARM. בפרט, בשנת 2011 היא הציגה את פלטפורמת 64 סיביות X-Gene המבוססת על ARMv8-A.

ג'יימס משלב כיום את תפקידי המנכ"ל והיו"ר של מועצת המנהלים של אמפר מחשוב עם תפקיד סגן יו"ר הוועדה המייעצת לביטחון לאומי לטלקומוניקציה, המייעצת לנשיא ארצות הברית.

מעניין עד כמה יצליח הניסיון החדש להביא מעבדי ARM לשוק השרתים.

"הוצאנו את המעבד עם מספר הליבות הגבוה ביותר בשוק," הוא מדבר ג'יימס. "עכשיו שלחנו אותו [לבדיקה] לכמה מספקי הענן הגדולים בתעשייה... אני חושב שאנשים יופתעו. [טכנולוגיות קודמות] תמיד מוחלפות במשהו חדש. ואם לא מחברה קיימת אז מחברה חדשה. זה מאוד מרגש לעבוד על מה שאני רואה כשלב הבא של התעשייה".

היו דיבורים רבים על שבבי שרת ARM של 64 סיביות בשנים האחרונות, כאשר AMD וה-Applied Micro הנ"ל ניסו לייצר מעבדים דומים. אבל החברות האלה נכשלו. AMD סגרה את פרויקט ה-ARM שלה ואת הנכסים של Applied Micro נמכרו חברת Macom. בשנת 2017 רכשה Carlyle Group את חטיבת מעבדי ה-ARM שלה. העסקה נסגרה בסוף 2019, וג'יימס נכנס לתפקיד המנכ"ל של החברה החדשה, ועזב את תפקידה כ-COO בקבוצת קרלייל.

שתי פלטפורמות שרת אמפר: Mt. ג'ייד והר. שֶׁלֶג

הליבות החד-פתיל של Ampere Altra ו"שרתים צפופים וחסכוניים באנרגיה" שניתן לבנות על מעבדים כאלה יאפשרו ללקוחות "למקסם את מספר השירותים שהם יכולים לפרוס בענן", אמרה החברה.

מעבד Ampere Altra מבוסס על הפלטפורמה ARM Neoverse N1. משוב חיובי על השרתים החדשים התקבל ממהנדסים ב-Microsoft Azure, Oracle, Canonical, VMware, Kinvolk, Packet, Lenovo, Gigabyte, Wiwynn ו-Micron, שכולם מצוטטים בהודעה לעיתונות.

שרת הר Jade לשני מעבדים (160 ליבות): ניתוח נתונים, מסד נתונים, אינטרנט

החברה טוענת שהתוכנה מוכנה לעבוד עם Ampere Altra: "הדבר הגדול ביותר כרגע הוא שאם אתה מסתכל על כל השכבות, שכבת מערכת ההפעלה, הכל מ-Linux ל-BSD ועד Windows כולם תומכים ב-ARM", אומר ג'ף Wittich. Wittich , סגן נשיא בכיר למוצרים ב-Ampere. — עבור וירטואליזציה, יש לנו תמיכה עבור Kubernetes, Docker, VMware ו-KBM. הכל נתמך שם. ברמת האפליקציה, כל מה שעובד היום בענן כבר עובד כאן”.

שרת הר שלג על מעבד אחד: מחשוב קצה, שירותי טלקומוניקציה, אינטרנט, אחסון נתונים

מפרטים

• תת מערכת מעבד
  • 80 ליבות ARM v8.2+ 64 סיביות עד 3,0 GHz עם Turbo Sustained, מוסיף כמה שיפורים מ-ARM v8.3 ו-v8.4
  • 1 KB L64 I-cache, 1 KB L64 D-cache לכל ליבה, 2 MB L1 מטמון לכל ליבה, 32 MB מטמון ברמת מערכת משותף (SLC)
  • זרם הוראות SIMD ברוחב כפול (128 סיביות) (הוראה יחידה, נתונים מרובים).
  • חיבורים קוהרנטיים ברשת רשת
• זיכרון מערכת
  • 8x 72 סיביות DDR4-3200 ערוצי
  • ECC, ECC מבוסס סמלים, DDR4 RAS
  • עד 16 רכיבי DIMM ו-4 TB לכל שקע
• משאבי מערכת
  • וירטואליזציה מלאה של הפסקות (GICv3)
  • וירטואליזציה מלאה של I/O (SMMUv3)
  • מהימנות של RAS (אמינות, זמינות, שירות) של מחלקת שרתים ארגוניים
• רשת
  • 128 נתיבי PCIe Gen4
    • 8 x8 PCIe + 4 x16 PCIe/CCIX עם תמיכה ב-Extended Speed ​​​​Mode (ESM) להעברת נתונים ב-20/25 GT/s (gigatransactions לשנייה)
    • 48 בקרים לתמיכה בעד 32 חיבורים x2
  • 192 קווים בתצורת 2P
  • תמיכה במספר שקעים
  • 4 שורות x16 CCIX
• טווח טמפרטורות - מ-0°C עד +90°C
• מזון
  • מעבד: 0,80 וולט, DDR4: 1,2 וולט
  • קלט/פלט: 3,3V/1,8V, SerDes PLL: 1,8V
• ניהול צריכת חשמל – דירוג דינמי, Turbo Gen2, הגנת תת-מתח
• דיור – FCLGA 4926 פינים
• הפקה – טכנולוגיית FinFET 7 ננומטר

אמות מידה

ג'ף וויטיץ' אומר שמעבד ה-Ampere מתפקד טוב יותר ב-4% ממעבד ה-EPYC המהיר ביותר של AMD במדדים וצורך 14% פחות חשמל. אנחנו מדברים על מעבד EPYC בעל 64 ליבות
7742 עם TDP 225W ובעלות של 6950$. זהו המעבד החזק ביותר במשפחת המעבדים EPYC 2 המבוססים על מיקרו-ארכיטקטורת Zen 2. המשפחה הוצגה באוגוסט 2019.

Wittich גם ביצעה השוואה עם מעבד Xeon בעל 28 ליבות ממשפחת Cascade Lake. מעבד ה-Ampere Altra עלה עליו ב"פי 2,23 בביצועים ופי 2,11 ביעילות אנרגטית". כאן הושוו הביצועים ל-Xeon Platinum 28 בעל 8280 ליבות (205W), ויעילות האנרגיה חושבה על בסיס לכל ליבה.

על פי הדיווחים, מעבד ה-Ampere Altra מקבל ציונים מעל 2017 במדד ה-SPECrate 259 שלמים. טבלת התוצאות זה נחות מביצועי השיא של מערכת שרת ASUS RS720A-E9(KNPP-D32) (2.20 GHz, AMD EPYC 7601) ומערכת שרת ASUS RS500A-E10(KRPA-U16) 2.25 GHz, AMD EPYC 7742.

עם זאת, בהשוואת הביצועים, Ampere החיל פקטור של 0,85 על התוצאות של AMD עקב השימוש בחבילת המהדר AMD64 כדי להרכיב את קוד ה-Benchmark, בהשוואה ל-GCC 8.2 שהוא השתמש בו בעצמו, שכן המהדר AMD C/C++ מייצר אופטימיזציה יותר קוד מאשר GCC ב-ARM.

למרות שינויים כאלה ברף, אמפר אלטרה נראה מרשים מאוד מבחינת ביצועים ויעילות אנרגטית. מתלה שרת סטנדרטי בנפח 42U עם אספקת חשמל של 12,5 קילוואט יכול לארוז כ-3500 ליבות מעבד, ולהשיג חיסכון על בסיס וואט לליבה.

וזו רק ההתחלה. ג'ף ויטיץ' אמר כי בעוד שנה יהיה מוצר נוסף בשוק, בשם הקוד Mystique, בו אמפר יגדיל עוד יותר את מספר הליבות.

Mystique תתמוך באותו שקע, כך שלא יהיה צורך להחליף לוחות אם. הדור הבא של Siryn SoC מתוכנן לצאת ב-2022.

בשנים האחרונות ראינו מספר ניסיונות לשחרר מעבדי שרת ARM מחברות שונות: Broadcom/Cavium/Marvell, Calxeda, Huawei, Fujitsu, Phytium, Annapurna/Amazon ו-AppliedMicro/Ampere. רוב הניסיונות הללו לא צלחו. אבל יש סימנים שהמצב משתנה. בדצמבר 2019, אמזון התגלגל לייצור שרתים עם מעבדי ARM 64 ליבות גרביטון 2 הוא מערכת-על-שבב המבוססת על אותה ליבת ARM Neoverse N1. בבדיקות מסוימות, מופעי ARM (M6g ו-M6gd) פעלו טוב יותר, ולפעמים הרבה יותר, מאשר x86.

בנובמבר 2019 דווח כי הסטארט-אפ האמריקאי Nuvia משך 53 מיליון דולר במימון סיכון. הסטארטאפ הוקם על ידי שלושה מהנדסים מובילים שהיו מעורבים ביצירת מעבדים באפל ובגוגל. הם גם מבטיחים לפתח מעבדי שרתים שיתחרו באינטל וב-AMD. על ידי מידע זמיןNuvia עיצבה ליבת מעבד מהיסוד שניתן לבנות על גבי ארכיטקטורת ARM, אך ללא קבלת רישיון ARM.

כל זה מצביע על כך שמעבדי RISC יכולים למצוא יישומים לא רק במכשירים ניידים, אלא גם בשרתים, כמו גם במחשבים שולחניים ומחשבים ניידים. אגב, יש שמועות על זה מחשבים ניידים עתידיים של Apple MacBook ישוחררו גם על מעבדי ARM.

למעשה, דגמי ה-iPad Pro האחרונים עם מעבדי ARM A12X חזקים כמעט כמו ה-MacBook Pro בגודל 15 אינץ' עם מעבדי Core i7 ו-Core i9, כך ששדרוג כזה יהיה הגיוני למדי.

מקור: www.habr.com