Kalifornijsko podjetje ampere predstavil prvi 80-jedrni strežniški procesor ARM v industriji, ki temelji na 64-bitni arhitekturi Amper Altra.

Strokovnjaki že nekaj let napovedujejo, da bo platforma ARM konkurirala x86 v podatkovnih centrih, a se to ne dogaja. Konec leta 2019 tja Intel prevladuje s 95,5-odstotnim deležem, AMD ima 4,5 %.

Vendar pa novi procesor ARM v celoštevilskem merilu uspešnosti SPECrate 2017 kaže višjo zmogljivost kot najhitrejši 64-jedrni AMD EPYC ali vrhunski 28-jedrni Xeon iz družine Cascade Lake. To je že resna trditev (čeprav so rezultati primerjalnih testov nekoliko "zasukani", glej spodaj).

Glavna prednost ARM je energetska učinkovitost, ki ji procesorji x86 zaradi arhitekture že po definiciji niso kos. 80-jedrni Ampere Altra ima TDP 45-210 W in takt 3 GHz.

Ampere verjame, da ena nit na jedro namesto dveh vodi k večji varnosti, ker ta zasnova bolje ščiti posamezna jedra pred napadi stranskih kanalov, kot sta Meltdown in Spectre.

Procesor je zasnovan za strežniške aplikacije, kot so podatkovna analitika, umetna inteligenca, baze podatkov, shranjevanje, telekomunikacijski skladi, robno računalništvo, spletno gostovanje in aplikacije v oblaku. Posebej za aplikacije strojnega učenja je bila uvedena strojna podpora za formata podatkov FP16 (števila s polovično natančnostjo) in INT8 (enobajtna celoštevilska predstavitev). Na voljo je tudi strojno pospeševanje za zgoščevanje AES in SHA-256.

Čipi so izdelani v tovarni TSMC po 7 nm procesni tehnologiji. Prvi vzorci procesorjev so že bili poslani potencialnim strankam, množična proizvodnja pa naj bi se začela sredi leta 2020.

Izvršni direktor Ampere in nekdanji predsednik Intel Renée James je oktobra 2017 ustanovil Ampere Computing na podlagi propadle družbe Applied Micro Circuits Corporation (1979-2017), ki je oblikovala tudi strežniške procesorje ARM. Zlasti leta 2011 je predstavil 64-bitno platformo X-Gene, ki temelji na ARMv8-A.

James trenutno združuje položaj izvršnega direktorja in predsednika upravnega odbora družbe Ampere Computing s položajem podpredsednika Svetovalnega odbora za telekomunikacije za nacionalno varnost, ki svetuje predsedniku ZDA.

Zanima me, kako uspešen bo nov poskus prenosa procesorjev ARM na trg strežnikov.

"Izdali smo procesor z največjim številom jeder na trgu," pravi James. »Zdaj smo ga poslali [v testiranje] nekaterim največjim ponudnikom oblakov v industriji ... Mislim, da bodo ljudje presenečeni. [Prejšnje tehnologije] vedno nadomesti nekaj novega. In če ne iz obstoječega podjetja, pa iz novega. Zelo razburljivo je delati na tem, kar vidim kot naslednjo stopnjo industrije."

O 64-bitnih strežniških čipih ARM je bilo veliko govora v preteklih letih, ko sta AMD in že omenjeni Applied Micro poskušala izdelati podobne procesorje. Toda ta podjetja so propadla. AMD je zaprl svoj projekt ARM in sredstva Applied Micro so bile prodane Podjetje Macom. Leta 2017 je Carlyle Group kupil svoj oddelek za procesorje ARM. Posel je bil sklenjen konec leta 2019 in James je prevzela mesto izvršnega direktorja novega podjetja, zapustila pa je svoj položaj glavnega direktorja v skupini Carlyle.

Dve strežniški platformi Ampere: Mt. Jade in Mt. sneg

Enonitna jedra Ampere Altra in "gosti, energijsko učinkoviti strežniki", ki jih je mogoče zgraditi na takšnih procesorjih, bodo strankam omogočili, da "povečajo število storitev, ki jih lahko uvedejo v oblaku", so sporočili iz podjetja.

Procesor Ampere Altra temelji na platformi ARM Neoverse N1. Pozitivne povratne informacije o novih strežnikih so prejeli od inženirjev Microsoft Azure, Oracle, Canonical, VMware, Kinvolk, Packet, Lenovo, Gigabyte, Wiwynn in Micron, ki so vsi navedeni v sporočilu za javnost.

Strežnik Mt. Jade za dva procesorja (160 jeder): podatkovna analitika, baza podatkov, splet

Podjetje pravi, da je programska oprema pripravljena za delo z Ampere Altra: "Največja stvar zdaj je, da če pogledate vse plasti, plast OS, vse od Linuxa do BSD do Windows podpira ARM," pravi Jeff Wittich Wittich, Višji podpredsednik izdelkov pri Ampere. — Za virtualizacijo imamo podporo za Kubernetes, Docker, VMware in KBM. Tam je vse podprto. Na nivoju aplikacije vse, kar danes deluje v oblaku, deluje že tukaj.”

Strežnik Mt. Sneg na enem procesorju: robno računalništvo, telekomunikacijske storitve, splet, shranjevanje podatkov

Tehnični podatki

• Procesorski podsistem
  • 80 8.2-bitnih jeder ARM v64+ s taktom do 3,0 GHz s funkcijo Sustained Turbo, dodaja nekaj izboljšav iz ARM v8.3 in v8.4
  • 1 KB L64 I-cache, 1 KB L64 D-cache na jedro, 2 MB L1 predpomnilnika na jedro, 32 MB skupnega sistemskega predpomnilnika (SLC)
  • Dvojna širina (128-bitni) tok navodil SIMD (eno navodilo, več podatkov)
  • Koherentne medsebojne povezave v mrežnem omrežju
• Sistemski pomnilnik
  • 8x 72-bitni kanali DDR4-3200
  • ECC, ECC na osnovi simbolov, DDR4 RAS
  • Do 16 modulov DIMM in 4 TB na vtičnico
• Sistemski viri
  • Virtualizacija popolne prekinitve (GICv3)
  • Popolna V/I virtualizacija (SMMUv3)
  • Zanesljivost RAS (Reliability, Availability, Serviceability) razreda strežnika Enterprise
• Сеть
  • 128 pasov PCIe Gen4
    • 8 x8 PCIe + 4 x16 PCIe/CCIX s podporo za Extended Speed ​​​​Mode (ESM) za prenos podatkov pri 20/25 GT/s (gigatransakcije na sekundo)
    • 48 krmilnikov za podporo do 32 x2 povezav
  • 192 vrstic v konfiguraciji 2P
  • Podpora za več vtičnic
  • 4 vrstice x16 CCIX
• Temperaturno območje – od 0°C do +90°C
• Hrana
  • CPU: 0,80 V, DDR4: 1,2 V
  • V/I: 3,3 V/1,8 V, SerDes PLL: 1,8 V
• Upravljanje moči – Dinamična ocena, Turbo Gen2, prenizka napetost
• Корпус – 4926-pin FCLGA
• Proizvodnja – FinFET 7 nm tehnologija

Merila uspešnosti

Jeff Wittich pravi, da je procesor Ampere 4 % boljši od AMD-jevega najhitrejšega procesorja EPYC pri merilih uspešnosti in porabi 14 % manj energije. Govorimo o 64-jedrnem procesorju EPYC
7742 s TDP 225 W in ceno 6950 USD. To je najmočnejši v družini procesorjev EPYC 2, ki temelji na mikroarhitekturi Zen 2. Družina je bila predstavljena avgusta 2019.

Wittich je naredil tudi primerjavo z 28-jedrnim procesorjem Xeon iz družine Cascade Lake. Procesor Ampere Altra ga je presegel za "2,23-krat v zmogljivosti in 2,11-krat v energijski učinkovitosti." Tukaj je zmogljivost primerjana z 28-jedrnim Xeon Platinum 8280 (205 W), energijska učinkovitost pa je bila izračunana na jedro.

Procesor Ampere Altra naj bi dosegel več kot 2017 v merilu uspešnosti celih števil SPECrate 259. tabela rezultatov to je slabše od najvišje zmogljivosti strežniškega sistema ASUS RS720A-E9(KNPP-D32) (2.20 GHz, AMD EPYC 7601) in strežniškega sistema ASUS RS500A-E10(KRPA-U16) 2.25 GHz, AMD EPYC 7742.

Vendar pa je Ampere pri primerjavi zmogljivosti za rezultate AMD uporabil faktor 0,85 zaradi uporabe zbirke prevajalnikov AMD64 za prevajanje primerjalne kode v primerjavi z GCC 8.2, ki ga je uporabil sam, saj prevajalnik AMD C/C++ ustvari bolj optimizirano kodo kot GCC na ARM.

Kljub takšnim prilagoditvam merila uspešnosti je Ampere Altra videti zelo impresivno v smislu zmogljivosti in energetske učinkovitosti. Standardno strežniško omaro 42U z napajalnikom 12,5 kW lahko zapakira približno 3500 procesorskih jeder, kar prihrani v vatih na jedro.

In to je šele začetek. Jeff Wittich je povedal, da bo čez leto dni na trgu še en izdelek s kodnim imenom Mystique, v katerem bo Ampere še povečal število jeder.

Mystique bo podpiral isto vtičnico, tako da ne bo treba zamenjati matične plošče. Naslednja generacija Siryn SoC je načrtovana za izdajo leta 2022.

V zadnjih letih smo bili priča več poskusom izdaje strežniških procesorjev ARM različnih podjetij: Broadcom/Cavium/Marvell, Calxeda, Huawei, Fujitsu, Phytium, Annapurna/Amazon in AppliedMicro/Ampere. Večina teh poskusov je bila neuspešnih. Toda obstajajo znaki, da se razmere spreminjajo. Decembra 2019 je Amazon uveden v proizvodnjo strežniki s 64-jedrnimi procesorji ARM graviton2 je sistem na čipu, ki temelji na istem jedru ARM Neoverse N1. V nekaterih testih so se primerki ARM (M6g in M6gd) odrezali bolje in včasih veliko bolje kot x86.

Novembra 2019 so poročali, da je ameriški startup Nuvia privabil 53 milijonov dolarjev tveganega financiranja. Startup so ustanovili trije vodilni inženirji, ki so sodelovali pri ustvarjanju procesorjev pri Applu in Googlu. Obljubljajo tudi razvoj strežniških procesorjev, ki bodo konkurenčni Intelu in AMD-ju. Avtor: razpoložljive informacijeNuvia je od začetka zasnovala procesorsko jedro, ki ga je mogoče zgraditi na arhitekturi ARM, vendar brez pridobitve licence ARM.

Vse to kaže, da lahko procesorji RISC najdejo aplikacijo ne le v mobilnih napravah, ampak tudi v strežnikih, pa tudi v namiznih in prenosnih računalnikih. Mimogrede, obstajajo govorice, da prihodnji prenosniki Apple MacBook bodo prav tako izdani na procesorjih ARM.

Pravzaprav so najnovejši modeli iPad Pro s procesorji ARM A12X skoraj tako zmogljivi kot 15-palčni MacBook Pro s procesorjema Core i7 in Core i9, zato bi bila takšna nadgradnja povsem logična.

Vir: www.habr.com