Placă de bază SynQuacer E-Series pentru un server ARM cu 24 de nuclee pe un procesor ARM Cortex A53 cu 32 GB RAM,
Timp de mulți ani, procesoarele ARM cu set de instrucțiuni reduse (RISC) au dominat piața dispozitivelor mobile. Dar nu au reușit niciodată să pătrundă în centrele de date, unde Intel și AMD încă domnesc cu setul de instrucțiuni x86. Din când în când, apar soluții individuale exotice, precum , dar nu există încă propuneri serioase. Mai exact, nu a fost până în această săptămână.
AWS și-a lansat propriile procesoare ARM cu 64 de nuclee în cloud săptămâna aceasta este un sistem pe cip cu un nucleu ARM Neoverse N1. Compania susține că Graviton2 este mult mai rapid decât procesoarele ARM din generația anterioară în instanțele EC2 A1 și iată-l .
Afacerea cu infrastructură se referă la compararea cifrelor. De fapt, clienților unui centru de date sau serviciului cloud nu le pasă ce arhitectură au procesoarele. Le pasă de raportul preț/performanță. Dacă rularea pe ARM este mai ieftină decât rularea pe x86, atunci acestea vor fi alese.
Până de curând, era imposibil să spunem fără echivoc că calcularea pe ARM ar fi mai profitabilă decât pe x86. De exemplu, un server cu 24 de nuclee ARM Cortex A53 este un model costă aproximativ 1000 USD, care putea rula un server web pe Ubuntu, dar era mult inferioară ca performanță față de procesorul x86.
Cu toate acestea, eficiența energetică uimitoare a procesoarelor ARM ne face să ne uităm la ele din nou și din nou. De exemplu, SocioNext SC2A11 consumă doar 5 W. Dar electricitatea reprezintă aproape 20% din costurile unui centru de date. Dacă aceste cipuri arată performanță decentă, atunci x86 nu va avea nicio șansă.
Prima venire a ARM: Instanțele EC2 A1
La sfârșitul anului 2018, a fost introdus AWS pe propriile noastre procesoare ARM. Acesta a fost cu siguranță un semnal pentru industrie despre potențialele schimbări de pe piață, dar rezultatele benchmark-ului au fost dezamăgitoare.
Tabelul de mai jos arată Instanțele EC2 A1 (ARM) și EC2 M5d.metal (x86). Utilitarul a fost folosit pentru testare stress-ng:
stress-ng --metrics-brief --cache 16 --icache 16 --matrix 16 --cpu 16 --memcpy 16 --qsort 16 --dentry 16 --timer 16 -t 1m
După cum puteți vedea, A1 a funcționat mai rău la toate testele, cu excepția cache-ului. În majoritatea celorlalți indicatori, ARM a fost foarte inferior. Această diferență de performanță este mai mare decât diferența de preț de 46% dintre A1 și M5. Cu alte cuvinte, cazurile pe procesoare x86 au avut încă un raport preț/performanță mai bun:
Test
EC2 A1
EC2 M5d.metal
diferență
cache
1280
311
311,58%
icache
18209
34368
-47,02%
matrice
77932
252190
-69,10%
cpu
9336
24077
-61,22%
memcpy
21085
111877
-81,15%
qsort
522
728
-28,30%
dentare
1389634
2770985
-49.85%
timer
4970125
15367075
-67,66%
Desigur, microbenchmark-urile nu arată întotdeauna o imagine obiectivă. Ceea ce contează este diferența de performanță reală a aplicației. Dar aici imaginea s-a dovedit a fi deloc mai bună. Colegii de la Scylla au comparat instanțe a1.metal și m5.4xlarge cu același număr de procesoare. Într-un test standard de citire a bazei de date NoSQL într-o configurație cu un singur nod, primul a arătat 102 de operații de citire pe secundă, iar al doilea 000. În ambele cazuri, toate procesoarele disponibile sunt utilizate la 610%. Acest lucru echivalează cu o reducere de șase ori a performanței, care nu este compensată de prețul mai mic.
În plus, instanțele A1 rulează numai pe EBS fără suport pentru dispozitive NVMe rapide, ca și alte instanțe.
În general, A1 a fost un pas într-o nouă direcție, dar nu a fost la înălțimea așteptărilor ARM.
A doua venire a ARM: Instanțele EC2 M6
Totul s-a schimbat săptămâna aceasta, când AWS a introdus o nouă clasă de servere ARM, precum și o serie de instanțe pe procesoare noi Inclusiv .
Compararea acestor cazuri arată o imagine complet diferită. În unele teste, ARM are performanțe mai bune, și uneori mult mai bune, decât x86.
Iată rezultatele rulării aceleiași comenzi de test de stres:
Test
EC2 M6g
EC2 M5d.metal
diferență
cache
218
311
-29,90%
icache
45887
34368
33,52%
matrice
453982
252190
80,02%
cpu
14694
24077
-38,97%
memcpy
134711
111877
20,53%
qsort
943
728
29,53%
dentare
3088242
2770985
11,45%
timer
55515663
15367075
261,26%
Aceasta este o problemă complet diferită: M6g este de cinci ori mai rapid decât A1 atunci când efectuează operațiuni de citire din baza de date Scylla NoSQL, iar noile instanțe M6gd rulează unități NVMe rapide.
Ofensiva ARM pe toate fronturile
Procesorul AWS Graviton2 este doar un exemplu de utilizare a ARM în centrele de date. Dar semnalele vin din direcții diferite. De exemplu, pe 15 noiembrie 2019, startup-ul american Nuvia .
Startup-ul a fost fondat de trei ingineri de frunte care au fost implicați în crearea procesoarelor la Apple și Google. Ei promit că vor dezvolta procesoare pentru centrele de date care vor concura cu Intel și AMD.
Pe , Nuvia a proiectat de la zero un nucleu de procesor care poate fi construit „pe deasupra” arhitecturii ARM, dar fără a obține o licență ARM.
Toate acestea indică faptul că procesoarele ARM sunt gata să cucerească piața serverelor. La urma urmei, trăim într-o era post-PC. Livrările anuale x86 au scăzut cu aproape 10% de la vârful lor din 2011, în timp ce cipurile RISC au crescut la 20 de miliarde. Astăzi, 99% dintre procesoarele pe 32 și 64 de biți din lume sunt RISC.
Câștigătorii premiului Turing, John Hennessy și David Patterson, au publicat un articol în februarie 2019 . Iată ce scriu ei:
Piața a soluționat disputa RISC-CISC. Deși CISC a câștigat etapele ulterioare ale erei PC-urilor, dar RISC câștigă acum că a sosit era post-PC. Nu au fost create noi ISA CISC de zeci de ani. Spre surprinderea noastră, consensul cu privire la cele mai bune principii ISA pentru procesoarele de uz general încă înclină astăzi în favoarea RISC, la 35 de ani de la inventarea acestuia... În ecosistemele open source, cipurile bine proiectate vor demonstra progrese convingătoare și, prin urmare, vor accelera adoptarea comercială. . Filosofia procesorului de uz general din aceste cipuri va fi probabil RISC, care a rezistat testului timpului. Așteptați-vă la aceeași inovație rapidă ca în ultima epocă de aur, dar de data aceasta în termeni de cost, energie și siguranță, nu doar performanță.
„Următorul deceniu va vedea o explozie cambriană de noi arhitecturi de calculatoare, semnalând vremuri interesante pentru arhitecții de calculatoare din mediul academic și din industrie”, concluzionează ei.
Sursa: www.habr.com