California selskap Ampere introduserte bransjens første 80-kjerners ARM-serverprosessor basert på 64-bits arkitektur Ampere Altra.

I flere år nå har eksperter spådd at ARM-plattformen vil konkurrere med x86 i datasentre, men dette skjer ikke. På slutten av 2019 der Intel dominerer med en andel på 95,5 %, AMD har 4,5 %.

Imidlertid viser den nye ARM-prosessoren i SPECrate 2017-heltallsreferansen høyere ytelse enn den raskeste 64-kjerners AMD EPYC eller den øverste 28-kjerners Xeon fra Cascade Lake-familien. Dette er allerede en alvorlig påstand (selv om referanseresultatene er litt "vridd", se nedenfor).

Hovedfordelen med ARM er energieffektivitet, som per definisjon ikke kan matches av x86-prosessorer på grunn av arkitekturen. 80-kjerners Ampere Altra har en TDP på ​​45-210 W og en klokkehastighet på 3 GHz.

Ampere mener at én tråd per kjerne i stedet for to fører til større sikkerhet fordi denne designen bedre beskytter individuelle kjerner fra sidekanalangrep som Meltdown og Spectre.

Prosessoren er designet for serverapplikasjoner som dataanalyse, kunstig intelligens, databaser, lagring, telekomstabler, edge computing, webhotell og skyapplikasjoner. Spesielt for maskinlæringsapplikasjoner er det implementert maskinvarestøtte for FP16 (halvpresisjonstall) og INT8 (single-byte heltallsrepresentasjon) dataformater. Det er også maskinvareakselerasjon for AES og SHA-256 hashing.

Brikkene produseres ved TSMC-anlegget ved hjelp av 7 nm prosessteknologi. De første CPU-prøvene er allerede sendt til potensielle kunder, og masseproduksjon er planlagt å starte i midten av 2020.

Ampere CEO og tidligere Intel-president Renée James grunnla Ampere Computing i oktober 2017 på grunnlag av det konkursrammede Applied Micro Circuits Corporation (1979-2017), som også designet ARM-serverprosessorer. Spesielt introduserte den i 2011 64-bits X-Gene-plattformen basert på ARMv8-A.

James kombinerer for tiden stillingene som administrerende direktør og styreleder for Ampere Computing med stillingen som viseformann i National Security Telecommunications Advisory Committee, som gir råd til presidenten i USA.

Jeg lurer på hvor vellykket det nye forsøket på å bringe ARM-prosessorer til servermarkedet vil være.

"Vi ga ut prosessoren med det høyeste antallet kjerner på markedet," говорит James. "Nå har vi sendt den [for testing] til noen av de største skyleverandørene i bransjen... Jeg tror folk vil bli overrasket. [Tidligere teknologier] erstattes alltid av noe nytt. Og om ikke fra et eksisterende selskap, så fra et nytt. Det er veldig spennende å jobbe med det jeg ser på som neste trinn i bransjen."

Det var mye snakk om 64-biters ARM-serverbrikker de siste årene, da AMD og nevnte Applied Micro prøvde å produsere lignende prosessorer. Men disse selskapene mislyktes. AMD avsluttet sitt ARM-prosjekt og Applied Micros eiendeler var solgt Macom selskapet. I 2017 kjøpte Carlyle Group sin ARM-prosessordivisjon. Avtalen ble avsluttet i slutten av 2019, og James tok over som administrerende direktør i det nye selskapet, og forlot stillingen som COO i Carlyle Group.

To Ampere serverplattformer: Mt. Jade og Mt. Snø

Ampere Altras entrådede kjerner og de "tette, energieffektive serverne" som kan bygges på slike CPUer, vil tillate kundene å "maksimere antallet tjenester de kan distribuere i skyen," sa selskapet.

Ampere Altra-prosessoren er basert på plattformen ARM Neoverse N1. Positive tilbakemeldinger på de nye serverne har blitt mottatt fra ingeniører ved Microsoft Azure, Oracle, Canonical, VMware, Kinvolk, Packet, Lenovo, Gigabyte, Wiwynn og Micron, som alle er sitert i pressemeldingen.

Server Mt. Jade for to prosessorer (160 kjerner): dataanalyse, database, web

Selskapet sier at programvaren er klar til å fungere med Ampere Altra: "Det største akkurat nå er at hvis du ser på alle lagene, OS-laget, alt fra Linux til BSD til Windows støtter alle ARM," sier Jeff Wittich Wittich, Senior Vice President of Products i Ampere. — For virtualisering har vi støtte for Kubernetes, Docker, VMware og KBM. Alt støttes der. På applikasjonsnivå fungerer alt som fungerer i skyen i dag allerede her."

Server Mt. Snø på én prosessor: edge computing, telekommunikasjonstjenester, web, datalagring

Spesifikasjoner

• Prosessor undersystem
  • 80 ARM v8.2+ 64-bits kjerner klokket til opptil 3,0 GHz med Sustained Turbo, legger til noen forbedringer fra ARM v8.3 og v8.4
  • 1 KB L64 I-cache, 1 KB L64 D-cache per kjerne, 2 MB L1-cache per kjerne, 32 MB delt systemnivåbuffer (SLC)
  • Dobbeltbredde (128-bit) SIMD-instruksjonsstrøm (Single Instruction, Multiple Data).
  • Koherente sammenkoblinger i et mesh-nettverk
• Systemminne
  • 8x 72-bits DDR4-3200-kanaler
  • ECC, Symbolbasert ECC, DDR4 RAS
  • Opptil 16 DIMM-er og 4 TB per sokkel
• Systemressurser
  • Full avbruddsvirtualisering (GICv3)
  • Full I/O-virtualisering (SMMUv3)
  • Bedriftsserverklasse RAS (Reliability, Availability, Serviceability) pålitelighet
• nettverk
  • 128 PCIe Gen4-baner
    • 8 x8 PCIe + 4 x16 PCIe/CCIX med støtte for Extended Speed ​​​​Mode (ESM) for dataoverføring med 20/25 GT/s (gigatransaksjoner per sekund)
    • 48 kontrollere for å støtte opptil 32 x2 tilkoblinger
  • 192 linjer i 2P-konfigurasjon
  • Støtte for flere stikkontakter
  • 4 linjer x16 CCIX
• Temperaturområde – fra 0°C til +90°C
• Ernæring
  • CPU: 0,80 V, DDR4: 1,2 V
  • I/O: 3,3V/1,8V, SerDes PLL: 1,8V
• Strømstyring – Dynamisk karakter, Turbo Gen2, underspenningsbeskyttelse
• bolig – 4926-pinners FCLGA
• Produksjon – FinFET 7 nm-teknologi

Benchmarks

Jeff Wittich sier at Ampere-prosessoren yter 4 % bedre enn AMDs raskeste EPYC-prosessor i benchmarks og bruker 14 % mindre strøm. Vi snakker om en 64-kjerners EPYC-prosessor
7742 med en TDP på ​​225 W og en kostnad på $6950. Dette er den kraftigste i EPYC 2-prosessorfamilien basert på Zen 2-mikroarkitekturen. Familien ble introdusert i august 2019.

Wittich gjorde også en sammenligning med den 28-kjerners Xeon-prosessoren til Cascade Lake-familien. Ampere Altra-prosessoren overgikk den med "2,23 ganger i ytelse og 2,11 ganger i energieffektivitet." Her ble ytelsen sammenlignet med 28-kjerners Xeon Platinum 8280 (205 W), og energieffektiviteten ble beregnet per kjerne.

Ampere Altra-prosessoren skårer angivelig over 2017 i SPECrate 259-heltallsreferansen. resultattabell dette er dårligere enn toppytelsen til ASUS RS720A-E9(KNPP-D32) serversystem (2.20 GHz, AMD EPYC 7601) og ASUS RS500A-E10(KRPA-U16) serversystem 2.25 GHz, AMD EPYC 7742.

I ytelsessammenligningen brukte Ampere imidlertid en faktor på 0,85 på AMDs resultater på grunn av bruken av AMD64-kompilatorpakken for å kompilere benchmark-koden, sammenlignet med GCC 8.2 den brukte selv, siden AMD C/C++-kompilatoren produserer mer optimalisert kode enn GCC på ARM.

Til tross for slike justeringer av referansen, ser Ampere Altra veldig imponerende ut når det gjelder ytelse og energieffektivitet. Et standard 42U serverrack med en 12,5 kW strømforsyning kan pakke rundt 3500 prosessorkjerner, noe som sparer watt per kjerne.

Og dette er bare begynnelsen. Jeff Wittich sa at om et år vil det være et annet produkt på markedet, kodenavnet Mystique, der Ampere vil øke antallet kjerner ytterligere.

Mystique vil støtte den samme kontakten, så det vil ikke være behov for å bytte ut hovedkort. Neste generasjon Siryn SoC er planlagt utgitt i 2022.

De siste årene har vi sett flere forsøk på å gi ut ARM-serverprosessorer fra forskjellige selskaper: Broadcom/Cavium/Marvell, Calxeda, Huawei, Fujitsu, Phytium, Annapurna/Amazon og AppliedMicro/Ampere. De fleste av disse forsøkene var mislykkede. Men det er tegn på at situasjonen er i endring. I desember 2019, Amazon rullet ut i produksjon servere med 64-kjerners ARM-prosessorer graviton2 er en system-on-chip basert på den samme kjernen ARM Neoverse N1. I noen tester presterte ARM-forekomster (M6g og M6gd) bedre, og noen ganger mye bedre, enn x86.

I november 2019 ble det rapportert at den amerikanske oppstarten Nuvia tiltrukket 53 millioner dollar i risikofinansiering. Oppstarten ble grunnlagt av tre ledende ingeniører som var involvert i opprettelsen av prosessorer hos Apple og Google. De lover også å utvikle serverprosessorer som skal konkurrere med Intel og AMD. Av tilgjengelig informasjonNuvia har designet en prosessorkjerne fra grunnen av som kan bygges på toppen av ARM-arkitekturen, men uten å få en ARM-lisens.

Alt dette indikerer at RISC-prosessorer kan finne applikasjoner ikke bare på mobile enheter, men også på servere, så vel som på stasjonære datamaskiner og bærbare datamaskiner. Det går forresten rykter om det fremtidige Apple MacBook bærbare datamaskiner vil også bli utgitt på ARM-prosessorer.

Faktisk er de nyeste iPad Pro-modellene med ARM A12X-prosessorer nesten like kraftige som 15-tommers MacBook Pro med Core i7- og Core i9-prosessorer, så en slik oppgradering ville vært ganske logisk.

Kilde: www.habr.com