Firma kalifornijska Amper wprowadziła pierwszy w branży 80-rdzeniowy procesor serwerowy ARM oparty na architekturze 64-bitowej Amper Altra.

Eksperci od kilku lat przewidywali, że platforma ARM będzie konkurować z x86 w centrach danych, ale tak się nie dzieje. Tam pod koniec 2019 r Dominuje Intel z udziałem 95,5%AMD ma 4,5%.

Jednak nowy procesor ARM w teście integer SPECrate 2017 wykazuje wyższą wydajność niż najszybszy 64-rdzeniowy AMD EPYC czy topowy 28-rdzeniowy Xeon z rodziny Cascade Lake. To już poważne twierdzenie (chociaż wyniki testów porównawczych są nieco „przekręcone”, patrz poniżej).

Główną zaletą ARM jest energooszczędność, której z definicji nie dorównują procesory x86 ze względu na architekturę. 80-rdzeniowy Ampere Altra ma TDP na poziomie 45-210 W i taktowanie 3 GHz.

Ampere uważa, że ​​jeden wątek na rdzeń zamiast dwóch prowadzi do większego bezpieczeństwa, ponieważ taka konstrukcja lepiej chroni poszczególne rdzenie przed atakami z kanału bocznego, takimi jak Meltdown i Spectre.

Procesor jest przeznaczony do zastosowań serwerowych, takich jak analityka danych, sztuczna inteligencja, bazy danych, pamięć masowa, stosy telekomunikacyjne, przetwarzanie brzegowe, hosting i aplikacje w chmurze. Specjalnie dla aplikacji uczenia maszynowego zaimplementowano sprzętową obsługę formatów danych FP16 (liczby o połowie precyzji) i INT8 (jednobajtowa reprezentacja liczb całkowitych). Istnieje również akceleracja sprzętowa dla hashowania AES i SHA-256.

Chipy produkowane są w zakładzie TSMC w procesie technologicznym 7 nm. Pierwsze próbki procesorów zostały już wysłane do potencjalnych klientów, a masowa produkcja ma się rozpocząć w połowie 2020 roku.

Dyrektor generalny Ampere i były prezes Intela Renée James założył Ampere Computing w październiku 2017 r. na fundamencie upadłej firmy Applied Micro Circuits Corporation (1979-2017), która projektowała także procesory serwerowe ARM. W szczególności w 2011 roku wprowadziła 64-bitową platformę X-Gene opartą na ARMv8-A.

James obecnie łączy stanowiska dyrektora generalnego i prezesa zarządu Ampere Computing ze stanowiskiem wiceprzewodniczącego Komitetu Doradczego ds. Telekomunikacji Bezpieczeństwa Narodowego, który doradza Prezydentowi Stanów Zjednoczonych.

Zastanawiam się, jak skuteczna będzie nowa próba wprowadzenia procesorów ARM na rynek serwerowy.

„Wypuściliśmy procesor z największą liczbą rdzeni na rynku” mówi James. „Teraz wysłaliśmy go [do testów] do największych dostawców usług chmurowych w branży… Myślę, że ludzie będą zaskoczeni. [Poprzednie technologie] są zawsze zastępowane czymś nowym. A jeśli nie z istniejącej firmy, to z nowej. Praca nad czymś, co uważam za kolejny etap w branży, jest bardzo ekscytująca.

O 64-bitowych chipach serwerowych ARM dużo mówiło się w ubiegłych latach, kiedy AMD i wspomniane Applied Micro próbowały produkować podobne procesory. Ale te firmy poniosły porażkę. AMD zamknęło projekt ARM, a aktywa Applied Micro zostały wyprzedane Firma Makom. W 2017 roku Carlyle Group kupiła dział procesorów ARM. Transakcja została sfinalizowana pod koniec 2019 roku, a James objęła stanowisko dyrektora generalnego nowej spółki, pozostawiając ją na stanowisku dyrektora operacyjnego w Carlyle Group.

Dwie platformy serwerowe Ampere: Mt. Jadeit i Mt. Śnieg

Jednowątkowe rdzenie Ampere Altra oraz „gęste, energooszczędne serwery”, które można zbudować na takich procesorach, pozwolą klientom „zmaksymalizować liczbę usług, jakie mogą wdrożyć w chmurze” – twierdzi firma.

Na platformie oparty jest procesor Ampere Altra ARM Neoverse N1. Pozytywne opinie na temat nowych serwerów otrzymali inżynierowie z Microsoft Azure, Oracle, Canonical, VMware, Kinvolk, Packet, Lenovo, Gigabyte, Wiwynn i Micron, których wszystkich cytowano w komunikacie prasowym.

Serwer Mt. Jade na dwa procesory (160 rdzeni): analityka danych, baza danych, web

Firma twierdzi, że oprogramowanie jest gotowe do współpracy z Ampere Altra: „Najważniejsze w tej chwili jest to, że jeśli spojrzysz na wszystkie warstwy, warstwę systemu operacyjnego, wszystko, od Linuksa przez BSD po Windows, wszystko obsługuje ARM” – mówi Jeff Wittich Wittich, Starszy wiceprezes ds. produktów w Ampere. — W przypadku wirtualizacji mamy wsparcie dla Kubernetes, Docker, VMware i KBM. Wszystko jest tam obsługiwane. Na poziomie aplikacji wszystko, co działa dziś w chmurze, działa już tutaj.”

Serwer Mt. Śnieg na jednym procesorze: przetwarzanie brzegowe, usługi telekomunikacyjne, web, przechowywanie danych

Specyfikacja

• Podsystem procesora
  • 80 ARM v8.2+ 64-bitowe rdzenie taktowane z częstotliwością do 3,0 GHz z Sustained Turbo, dodaje pewne ulepszenia z ARM v8.3 i v8.4
  • 1 KB pamięci podręcznej L64 I, 1 KB pamięci podręcznej L64 D na rdzeń, 2 MB pamięci podręcznej L1 na rdzeń, 32 MB współdzielonej pamięci podręcznej na poziomie systemu (SLC)
  • Strumień instrukcji SIMD (pojedyncza instrukcja, wiele danych) o podwójnej szerokości (128 bitów).
  • Spójne połączenia w sieci mesh
• Pamięć systemowa
  • 8x 72-bitowych kanałów DDR4-3200
  • ECC, ECC oparte na symbolach, DDR4 RAS
  • Do 16 modułów DIMM i 4 TB na gniazdo
• Zasoby systemowe
  • Pełna wirtualizacja przerwań (GICv3)
  • Pełna wirtualizacja we/wy (SMMUv3)
  • Niezawodność RAS (Reliability, Availability, Serviceability) klasy serwerów korporacyjnych
• Sieć
  • 128 linii PCIe Gen4
    • 8 x8 PCIe + 4 x16 PCIe/CCIX z obsługą trybu rozszerzonej prędkości (ESM) do przesyłania danych z szybkością 20/25 GT/s (gigatransakcje na sekundę)
    • 48 kontrolerów obsługujących do 32 połączeń x2
  • 192 linie w konfiguracji 2P
  • Obsługa wielu gniazd
  • 4 linie x16 CCIX
• Zakres temperatury – od 0°C do +90°C
• Żywność
  • Procesor: 0,80 V, DDR4: 1,2 V
  • We/Wy: 3,3 V/1,8 V, SerDes PLL: 1,8 V
• Zarządzanie energią – Parametry dynamiczne, Turbo Gen2, zabezpieczenie podnapięciowe
• obudowa – 4926-pinowe złącze FCLGA
• Produkcja – Technologia FinFET 7 nm

Wzorce

Jeff Wittich twierdzi, że procesor Ampere działa o 4% lepiej niż najszybszy procesor AMD EPYC w testach porównawczych i zużywa o 14% mniej energii. Mówimy o 64-rdzeniowym procesorze EPYC
7742 z TDP na poziomie 225 W i kosztem 6950 dolarów. To najmocniejszy procesor z rodziny EPYC 2 opartej na mikroarchitekturze Zen 2. Rodzina została wprowadzona w sierpniu 2019 roku.

Wittich dokonał także porównania z 28-rdzeniowym procesorem Xeon z rodziny Cascade Lake. Procesor Ampere Altra był lepszy od niego „2,23 razy pod względem wydajności i 2,11 razy pod względem efektywności energetycznej”. Tutaj porównano wydajność z 28-rdzeniowym Xeon Platinum 8280 (205 W) i obliczono efektywność energetyczną na rdzeń.

Według doniesień procesor Ampere Altra uzyskał wynik powyżej 2017 w teście liczb całkowitych SPECrate 259. tabela wyników jest to gorsze od szczytowej wydajności systemu serwerowego ASUS RS720A-E9(KNPP-D32) (2.20 GHz, AMD EPYC 7601) i systemu serwerowego ASUS RS500A-E10(KRPA-U16) 2.25 GHz, AMD EPYC 7742.

Jednakże przy porównaniu wydajności firma Ampere zastosowała współczynnik 0,85 do wyników AMD ze względu na użycie pakietu kompilatorów AMD64 do kompilacji kodu porównawczego w porównaniu z GCC 8.2, którego sama użyła, ponieważ kompilator AMD C/C++ zapewnia bardziej zoptymalizowane kod niż GCC na ARM.

Pomimo takich zmian w benchmarku Ampere Altra wygląda imponująco pod względem wydajności i efektywności energetycznej. Standardowa szafa serwerowa o wysokości 42U z zasilaczem o mocy 12,5 kW może zmieścić około 3500 rdzeni procesora, oszczędzając waty na rdzeń.

A to dopiero początek. Jeff Wittich powiedział, że za rok na rynku pojawi się kolejny produkt o kryptonimie Mystique, w którym Ampere jeszcze bardziej zwiększy liczbę rdzeni.

Mystique będzie obsługiwać to samo gniazdo, więc nie będzie konieczności wymiany płyt głównych. Premiera nowej generacji Siryn SoC planowana jest na rok 2022.

W ostatnich latach byliśmy świadkami kilku prób wypuszczenia procesorów serwerowych ARM od różnych firm: Broadcom/Cavium/Marvell, Calxeda, Huawei, Fujitsu, Phytium, Annapurna/Amazon i AppliedMicro/Ampere. Większość tych prób zakończyła się niepowodzeniem. Są jednak oznaki, że sytuacja się zmienia. W grudniu 2019 r. Amazon wdrożony do produkcji serwery z 64-rdzeniowymi procesorami ARM Grawiton2 to układ typu system-on-chip oparty na tym samym rdzeniu ARM Neoverse N1. W niektórych testach instancje ARM (M6g i M6gd) działały lepiej, a czasem znacznie lepiej, niż x86.

W listopadzie 2019 roku poinformowano, że amerykański startup Nuvia pozyskał fundusze venture capital o wartości 53 milionów dolarów. Startup został założony przez trzech czołowych inżynierów, którzy zajmowali się tworzeniem procesorów w Apple i Google. Obiecują także opracować procesory serwerowe, które będą konkurować z Intelem i AMD. Przez dostępne informacjeNuvia zaprojektowała od podstaw rdzeń procesora, który można zbudować w oparciu o architekturę ARM, ale bez konieczności uzyskiwania licencji ARM.

Wszystko to wskazuje, że procesory RISC mogą znaleźć zastosowanie nie tylko w urządzeniach mobilnych, ale także w serwerach, a także w komputerach stacjonarnych i laptopach. Swoją drogą, krążą takie plotki przyszłe laptopy Apple MacBook będą również wypuszczane na procesory ARM.

Tak naprawdę najnowsze modele iPada Pro z procesorami ARM A12X są niemal tak wydajne, jak 15-calowy MacBook Pro z procesorami Core i7 i Core i9, więc taki upgrade byłby całkiem logiczny.

Źródło: www.habr.com