SynQuacer E-Series moederbord voor een 24-core ARM-server op een ARM Cortex A53-processor met 32 GB RAM,
Jarenlang domineerden ARM-processors met gereduceerde instructiesets (RISC) de markt voor mobiele apparaten. Maar ze zijn er nooit in geslaagd in te breken in datacenters, waar Intel en AMD nog steeds heersen met de x86-instructieset. Van tijd tot tijd verschijnen er individuele exotische oplossingen, zoals , maar er zijn nog geen serieuze voorstellen. Om precies te zijn, het was pas deze week.
AWS lanceerde deze week zijn eigen 64-core ARM-processors in de cloud is een systeem-op-chip met een ARM Neoverse N1-kern. Het bedrijf beweert dat Graviton2 veel sneller is dan ARM-processors van de vorige generatie in EC2 A1-instanties, en hier is het dan .
Bij de infrastructuursector draait alles om het vergelijken van cijfers. Sterker nog, het maakt klanten van een datacenter of clouddienst niet uit welke architectuur de processors hebben. Ze vinden de prijs-prestatieverhouding belangrijk. Als het draaien op ARM goedkoper is dan het draaien op x86, dan worden ze gekozen.
Tot voor kort was het onmogelijk om ondubbelzinnig te zeggen dat computergebruik op ARM winstgevender zou zijn dan op x86. Een server 24-core ARM Cortex A53 is bijvoorbeeld een model Het kostte ongeveer $ 1000 en kon een webserver op Ubuntu draaien, maar presteerde veel slechter dan de x86-processor.
De verbazingwekkende energie-efficiëntie van ARM-processors zorgt er echter voor dat we er keer op keer naar kijken. Zo verbruikt de SocioNext SC2A11 slechts 5 W. Maar elektriciteit is goed voor bijna 20% van de kosten van een datacenter. Als deze chips behoorlijke prestaties laten zien, heeft x86 geen enkele kans.
De eerste komst van ARM: EC2 A1-instanties
Eind 2018 werd AWS geïntroduceerd op onze eigen ARM-processors. Dit was zeker een signaal aan de sector over mogelijke veranderingen in de markt, maar de benchmarkresultaten waren teleurstellend.
Onderstaande tabel laat het zien EC2 A1 (ARM) en EC2 M5d.metal (x86) exemplaren. Het hulpprogramma werd gebruikt om te testen stress-ng:
stress-ng --metrics-brief --cache 16 --icache 16 --matrix 16 --cpu 16 --memcpy 16 --qsort 16 --dentry 16 --timer 16 -t 1m
Zoals u kunt zien presteerde A1 slechter in alle tests behalve de cache. In de meeste andere indicatoren was ARM zeer inferieur. Dit prestatieverschil is groter dan het prijsverschil van 46% tussen de A1 en M5. Met andere woorden: instances op x86-processors hadden nog steeds een betere prijs/prestatieverhouding:
test
EC2 A1
EC2 M5d.metaal
verschil
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%
sorteer
522
728
-28,30%
tandheelkunde
1389634
2770985
-49.85%
timer
4970125
15367075
-67,66%
Uiteraard geven microbenchmarks niet altijd een objectief beeld. Waar het om gaat is het verschil in daadwerkelijke applicatieprestaties. Maar hier bleek het beeld niet beter. Collega's van Scylla vergeleken a1.metal- en m5.4xlarge-instanties met hetzelfde aantal processors. In een standaard NoSQL-database-leestest in een configuratie met één knooppunt vertoonde de eerste 102 leesbewerkingen per seconde en de tweede 000. In beide gevallen worden alle beschikbare processors op 610% gebruikt. Dit komt neer op een ongeveer zesvoudige prestatievermindering, die niet wordt gecompenseerd door de lagere prijs.
Bovendien draaien A1-instanties alleen op EBS zonder ondersteuning voor snelle NVMe-apparaten, zoals andere instanties.
Over het geheel genomen was de A1 een stap in een nieuwe richting, maar hij voldeed niet aan de verwachtingen van ARM.
De tweede komst van ARM: EC2 M6-instanties
Dat veranderde allemaal deze week toen AWS een nieuwe klasse ARM-servers introduceerde, evenals een aantal instances op nieuwe processors Inclusief .
Een vergelijking van deze gevallen laat een heel ander beeld zien. In sommige tests presteert ARM beter, en soms veel beter, dan x86.
Hier zijn de resultaten van het uitvoeren van dezelfde stresstestopdracht:
test
EC2 M6g
EC2 M5d.metaal
verschil
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%
sorteer
943
728
29,53%
tandheelkunde
3088242
2770985
11,45%
timer
55515663
15367075
261,26%
Dit is een heel andere zaak: de M6g is vijf keer sneller dan de A1 bij het uitvoeren van leesbewerkingen vanuit de Scylla NoSQL-database, en de nieuwe M6gd-instanties draaien snelle NVMe-schijven.
ARM-offensief op alle fronten
De AWS Graviton2-processor is slechts één voorbeeld van het gebruik van ARM in datacenters. Maar de signalen komen uit verschillende richtingen. Zo kwam op 15 november 2019 de Amerikaanse startup Nuvia .
De startup is opgericht door drie vooraanstaande ingenieurs die betrokken waren bij de creatie van processors bij Apple en Google. Ze beloven processors te ontwikkelen voor datacenters die gaan concurreren met Intel en AMD.
Op Nuvia heeft vanaf de basis een processorkern ontworpen die bovenop de ARM-architectuur kan worden gebouwd, maar zonder het verkrijgen van een ARM-licentie.
Dit alles geeft aan dat ARM-processors klaar zijn om de servermarkt te veroveren. We leven tenslotte in een post-pc-tijdperk. Het jaarlijkse aantal x86-chips is sinds de piek in 10 met bijna 2011% gedaald, terwijl het aantal RISC-chips is gestegen naar 20 miljard. Tegenwoordig is 99% van de 32- en 64-bits processors ter wereld RISC.
Turing Award-winnaars John Hennessy en David Patterson publiceerden in februari 2019 een artikel . Dit is wat ze schrijven:
De markt heeft het RISC-CISC-geschil beslecht. Hoewel CISC de latere fasen van het pc-tijdperk won, wint RISC nu het post-pc-tijdperk is aangebroken. Er zijn al tientallen jaren geen nieuwe CISC ISA’s meer gecreëerd. Tot onze verbazing neigt de consensus over de beste ISA-principes voor processors voor algemene doeleinden vandaag de dag nog steeds in het voordeel van RISC, 35 jaar na de uitvinding ervan... In open source-ecosystemen zullen goed ontworpen chips overtuigende vooruitgang laten zien en daardoor de commerciële adoptie versnellen . De processorfilosofie voor algemeen gebruik in deze chips zal waarschijnlijk RISC zijn, die de tand des tijds heeft doorstaan. Verwacht dezelfde snelle innovatie als tijdens de laatste gouden eeuw, maar deze keer op het gebied van kosten, energie en veiligheid, en niet alleen op het gebied van prestaties.
“Het komende decennium zal een Cambrische explosie van nieuwe computerarchitecturen te zien zijn, wat spannende tijden zal aankondigen voor computerarchitecten in de academische wereld en de industrie”, concluderen ze in het artikel.
Bron: www.habr.com