Placa-mãe SynQuacer E-Series para um servidor ARM de 24 núcleos em um processador ARM Cortex A53 com 32 GB de RAM,
Por muitos anos, os processadores ARM com conjunto reduzido de instruções (RISC) dominaram o mercado de dispositivos móveis. Mas eles nunca conseguiram invadir data centers, onde Intel e AMD ainda reinam com o conjunto de instruções x86. De tempos em tempos, surgem soluções exóticas individuais, como , mas ainda não há propostas sérias. Mais precisamente, só esta semana.
AWS lançou seus próprios processadores ARM de 64 núcleos na nuvem esta semana é um sistema em chip com núcleo ARM Neoverse N1. A empresa afirma que o Graviton2 é muito mais rápido que os processadores ARM da geração anterior em instâncias EC2 A1, e aqui está .
O negócio de infraestrutura envolve comparação de números. Na verdade, os clientes de um data center ou serviço de nuvem não se importam com a arquitetura dos processadores. Eles se preocupam com a relação preço/desempenho. Se rodar em ARM for mais barato do que rodar em x86, então eles serão escolhidos.
Até recentemente, era impossível dizer inequivocamente que a computação em ARM seria mais lucrativa do que em x86. Por exemplo, um servidor ARM Cortex A24 de 53 núcleos é um modelo custando cerca de US$ 1000, que poderia rodar um servidor web no Ubuntu, mas era muito inferior em desempenho ao processador x86.
No entanto, a incrível eficiência energética dos processadores ARM nos faz olhar para eles continuamente. Por exemplo, o SocioNext SC2A11 consome apenas 5 W. Mas a eletricidade representa quase 20% dos custos de um data center. Se esses chips apresentarem desempenho decente, o x86 não terá chance.
A primeira vinda do ARM: instâncias EC2 A1
No final de 2018, a AWS introduziu em nossos próprios processadores ARM. Este foi definitivamente um sinal para a indústria sobre potenciais mudanças no mercado, mas os resultados do benchmark foram decepcionantes.
A tabela abaixo mostra Instâncias EC2 A1 (ARM) e EC2 M5d.metal (x86). O utilitário foi usado para testes stress-ng:
stress-ng --metrics-brief --cache 16 --icache 16 --matrix 16 --cpu 16 --memcpy 16 --qsort 16 --dentry 16 --timer 16 -t 1m
Como você pode ver, A1 teve pior desempenho em todos os testes, exceto no cache. Na maioria dos outros indicadores, o ARM foi muito inferior. Esta diferença de desempenho é maior do que a diferença de preço de 46% entre o A1 e o M5. Em outras palavras, as instâncias em processadores x86 ainda tiveram melhor relação preço/desempenho:
Test
EC2 A1
EC2 M5d.metal
Diferença
esconderijo
1280
311
311,58%
icache
18209
34368
-47,02%
matriz
77932
252190
-69,10%
cpu
9336
24077
-61,22%
memcpy
21085
111877
-81,15%
qsort
522
728
-28,30%
dentaria
1389634
2770985
-49.85%
cronômetro
4970125
15367075
-67,66%
É claro que os microbenchmarks nem sempre mostram uma imagem objetiva. O que importa é a diferença no desempenho real do aplicativo. Mas aqui a imagem não foi melhor. Colegas da Scylla compararam instâncias a1.metal e m5.4xlarge com o mesmo número de processadores. Em um teste de leitura de banco de dados NoSQL padrão em uma configuração de nó único, o primeiro mostrou 102 operações de leitura por segundo e o segundo 000. Em ambos os casos, todos os processadores disponíveis são usados a 610%. Isso equivale a uma redução de seis vezes no desempenho, que não é compensada pelo preço mais baixo.
Além disso, as instâncias A1 são executadas apenas no EBS sem suporte para dispositivos NVMe rápidos como outras instâncias.
No geral, o A1 foi um passo numa nova direção, mas não correspondeu às expectativas da ARM.
A segunda vinda do ARM: instâncias EC2 M6
Tudo mudou esta semana, quando a AWS introduziu uma nova classe de servidores ARM, bem como uma série de instâncias em novos processadores Incluindo .
A comparação desses casos mostra um quadro completamente diferente. Em alguns testes, o ARM tem um desempenho melhor, e às vezes muito melhor, do que o x86.
Aqui estão os resultados da execução do mesmo comando de teste de estresse:
Test
EC2 M6g
EC2 M5d.metal
Diferença
esconderijo
218
311
-29,90%
icache
45887
34368
33,52%
matriz
453982
252190
80,02%
cpu
14694
24077
-38,97%
memcpy
134711
111877
20,53%
qsort
943
728
29,53%
dentaria
3088242
2770985
11,45%
cronômetro
55515663
15367075
261,26%
Esta é uma questão completamente diferente: o M6g é cinco vezes mais rápido que o A1 ao realizar operações de leitura do banco de dados Scylla NoSQL, e as novas instâncias M6gd executam unidades NVMe rápidas.
Ofensiva ARM em todas as frentes
O processador AWS Graviton2 é apenas um exemplo de ARM usado em data centers. Mas os sinais vêm de direções diferentes. Por exemplo, em 15 de novembro de 2019, a startup americana Nuvia .
A startup foi fundada por três engenheiros líderes que estiveram envolvidos na criação de processadores na Apple e no Google. Eles prometem desenvolver processadores para data centers que competirão com Intel e AMD.
Em A Nuvia projetou desde o início um núcleo de processador que pode ser construído sobre a arquitetura ARM, mas sem obter uma licença ARM.
Tudo isso indica que os processadores ARM estão prontos para conquistar o mercado de servidores. Afinal, vivemos numa era pós-PC. As remessas anuais de x86 caíram quase 10% desde o pico de 2011, enquanto os chips RISC dispararam para 20 bilhões. Hoje, 99% dos processadores mundiais de 32 e 64 bits são RISC.
Os vencedores do Prêmio Turing, John Hennessy e David Patterson, publicaram um artigo em fevereiro de 2019 . Aqui está o que eles escrevem:
O mercado resolveu a disputa RISC-CISC. Embora o CISC tenha vencido os estágios posteriores da era do PC, o RISC está vencendo agora que a era pós-PC chegou. Nenhuma nova ISA CISC foi criada há décadas. Para nossa surpresa, o consenso sobre os melhores princípios ISA para processadores de uso geral hoje ainda se inclina a favor do RISC, 35 anos após sua invenção... Em ecossistemas de código aberto, chips bem projetados demonstrarão avanços convincentes e, assim, acelerarão a adoção comercial . A filosofia de processador de uso geral nesses chips provavelmente será RISC, que resistiu ao teste do tempo. Espere a mesma inovação rápida que durante a última era de ouro, mas desta vez em termos de custo, energia e segurança, não apenas em termos de desempenho.
“A próxima década verá uma explosão cambriana de novas arquiteturas de computadores, sinalizando tempos emocionantes para os arquitetos de computadores na academia e na indústria”, concluem o artigo.
Fonte: habr.com