บริษัทแคลิฟอร์เนีย แอมแปร์ เปิดตัวโปรเซสเซอร์เซิร์ฟเวอร์ ARM 80-core ตัวแรกในอุตสาหกรรมที่ใช้สถาปัตยกรรม 64 บิต แอมแปร์อัลตร้า.

เป็นเวลาหลายปีแล้วที่ผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ว่าแพลตฟอร์ม ARM จะแข่งขันกับ x86 ในศูนย์ข้อมูล แต่สิ่งนี้ไม่เกิดขึ้น เมื่อปลายปี 2019 นั่นเอง Intel ครองส่วนแบ่ง 95,5%, AMD มี 4,5%.

อย่างไรก็ตาม โปรเซสเซอร์ ARM ใหม่ในเกณฑ์มาตรฐานจำนวนเต็ม SPECrate 2017 แสดงให้เห็นประสิทธิภาพที่สูงกว่า AMD EPYC แบบ 64 คอร์ที่เร็วที่สุด หรือ Xeon 28 คอร์ตัวท็อปของตระกูล Cascade Lake นี่เป็นการกล่าวอ้างที่จริงจังอยู่แล้ว (แม้ว่าผลการวัดประสิทธิภาพจะ "บิดเบี้ยว" เล็กน้อย โปรดดูด้านล่าง)

ข้อได้เปรียบหลักของ ARM คือประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ซึ่งตามคำจำกัดความแล้ว ไม่สามารถจับคู่กับโปรเซสเซอร์ x86 ได้เนื่องจากสถาปัตยกรรม Ampere Altra แบบ 80 คอร์มี TDP 45-210 W และความเร็วสัญญาณนาฬิกา 3 GHz

Ampere เชื่อว่าหนึ่งเธรดต่อคอร์แทนที่จะเป็นสองเธรดนำไปสู่การรักษาความปลอดภัยที่มากขึ้น เนื่องจากการออกแบบนี้ปกป้องแต่ละคอร์ได้ดีขึ้นจากการโจมตีช่องทางด้านข้าง เช่น Meltdown และ Spectre

โปรเซสเซอร์ได้รับการออกแบบมาสำหรับแอปพลิเคชันเซิร์ฟเวอร์ เช่น การวิเคราะห์ข้อมูล ปัญญาประดิษฐ์ ฐานข้อมูล การจัดเก็บข้อมูล สแต็คโทรคมนาคม การประมวลผลแบบเอดจ์ เว็บโฮสติ้ง และแอปพลิเคชันบนคลาวด์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันแมชชีนเลิร์นนิง ได้มีการนำการสนับสนุนฮาร์ดแวร์สำหรับรูปแบบข้อมูล FP16 (ตัวเลขครึ่งความแม่นยำ) และ INT8 (การแสดงจำนวนเต็มไบต์เดียว) มาใช้ นอกจากนี้ยังมีการเร่งด้วยฮาร์ดแวร์สำหรับการแฮช AES และ SHA-256

ชิปดังกล่าวผลิตขึ้นที่โรงงาน TSMC โดยใช้เทคโนโลยีการผลิตขนาด 7 นาโนเมตร ตัวอย่าง CPU ตัวแรกได้ถูกส่งไปยังผู้มีโอกาสเป็นลูกค้าแล้ว และมีแผนการผลิตจำนวนมากในกลางปี ​​2020

Renée James ซีอีโอของ Ampere และอดีตประธาน Intel ก่อตั้ง Ampere Computing ในเดือนตุลาคม 2017 บนพื้นฐานของ Applied Micro Circuits Corporation (พ.ศ. 1979-2017) ที่ล้มละลาย ซึ่งออกแบบโปรเซสเซอร์เซิร์ฟเวอร์ ARM ด้วยเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปี 2011 ได้เปิดตัวแพลตฟอร์ม X-Gene 64 บิตที่ใช้ ARMv8-A

ปัจจุบัน James รวมตำแหน่ง CEO และประธานคณะกรรมการบริหารของ Ampere Computing เข้ากับตำแหน่งรองประธานคณะกรรมการที่ปรึกษาด้านความมั่นคงโทรคมนาคมแห่งชาติ ซึ่งทำหน้าที่ให้คำปรึกษาแก่ประธานาธิบดีแห่งสหรัฐอเมริกา

ฉันสงสัยว่าความพยายามครั้งใหม่ในการนำโปรเซสเซอร์ ARM สู่ตลาดเซิร์ฟเวอร์จะประสบความสำเร็จเพียงใด

“เราเปิดตัวโปรเซสเซอร์ที่มีจำนวนคอร์มากที่สุดในตลาด” พูดว่า เจมส์. “ตอนนี้เราได้ส่งมัน [สำหรับการทดสอบ] ไปยังผู้ให้บริการคลาวด์รายใหญ่ที่สุดในอุตสาหกรรมแล้ว... ฉันคิดว่าผู้คนจะต้องประหลาดใจ [เทคโนโลยีก่อนหน้า] จะถูกแทนที่ด้วยสิ่งใหม่เสมอ และถ้าไม่ใช่จากบริษัทที่มีอยู่ก็มาจากบริษัทใหม่ มันน่าตื่นเต้นมากที่ได้ทำงานในสิ่งที่ฉันมองว่าเป็นก้าวต่อไปของอุตสาหกรรม"

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมามีการพูดคุยกันมากมายเกี่ยวกับชิปเซิร์ฟเวอร์ ARM 64 บิต เมื่อ AMD และ Applied Micro ดังกล่าวพยายามผลิตโปรเซสเซอร์ที่คล้ายกัน แต่บริษัทเหล่านี้ล้มเหลว AMD ปิดโครงการ ARM และทรัพย์สินของ Applied Micro ถูกขาย บริษัทมาคอม. ในปี 2017 Carlyle Group ได้ซื้อแผนกโปรเซสเซอร์ ARM ข้อตกลงดังกล่าวปิดตัวลงเมื่อปลายปี 2019 และ James เข้ารับตำแหน่ง CEO ของบริษัทใหม่ โดยออกจากตำแหน่ง COO ของบริษัท Carlyle Group

สองแพลตฟอร์มเซิร์ฟเวอร์ Ampere: Mt. หยกและภูเขา หิมะ

แกนเธรดเดี่ยวของ Ampere Altra และ "เซิร์ฟเวอร์หนาแน่นและประหยัดพลังงาน" ที่สามารถสร้างบน CPU ดังกล่าวจะช่วยให้ลูกค้า "เพิ่มจำนวนบริการสูงสุดที่พวกเขาสามารถปรับใช้ในระบบคลาวด์" บริษัท กล่าว

โปรเซสเซอร์ Ampere Altra ขึ้นอยู่กับแพลตฟอร์ม แขน Neoverse N1. ได้รับการตอบรับเชิงบวกเกี่ยวกับเซิร์ฟเวอร์ใหม่จากวิศวกรที่ Microsoft Azure, Oracle, Canonical, VMware, Kinvolk, Packet, Lenovo, Gigabyte, Wiwynn และ Micron ซึ่งทั้งหมดนี้ถูกอ้างถึงในข่าวประชาสัมพันธ์

เซิร์ฟเวอร์ Jade สำหรับโปรเซสเซอร์สองตัว (160 คอร์): การวิเคราะห์ข้อมูล ฐานข้อมูล เว็บ

บริษัทกล่าวว่าซอฟต์แวร์พร้อมที่จะทำงานร่วมกับ Ampere Altra แล้ว: "สิ่งที่ใหญ่ที่สุดในตอนนี้ก็คือถ้าคุณดูเลเยอร์ทั้งหมด เลเยอร์ OS ทุกอย่างตั้งแต่ Linux ไปจนถึง BSD ไปจนถึง Windows ทั้งหมดรองรับ ARM" Jeff Wittich กล่าว , รองประธานอาวุโสฝ่ายผลิตภัณฑ์ของ Ampere — สำหรับการจำลองเสมือน เรามีการรองรับ Kubernetes, Docker, VMware และ KBM ทุกอย่างได้รับการสนับสนุนที่นั่น ในระดับแอปพลิเคชัน ทุกสิ่งที่ทำงานบนคลาวด์ในปัจจุบันใช้งานได้ที่นี่แล้ว”

เซิร์ฟเวอร์ Snow on one processor: การประมวลผลแบบ Edge, บริการโทรคมนาคม, เว็บ, การจัดเก็บข้อมูล

ข้อมูลจำเพาะ

• ระบบย่อยของโปรเซสเซอร์
  • 80 ARM v8.2+ คอร์ 64 บิตโอเวอร์คล็อกที่สูงถึง 3,0 GHz พร้อม Sustained Turbo เพิ่มการปรับปรุงบางอย่างจาก ARM v8.3 และ v8.4
  • แคช L1 I 64 KB, แคช L1 D 64 KB ต่อคอร์, แคช L2 1 MB ต่อคอร์, แคชระดับระบบที่ใช้ร่วมกัน (SLC) 32 MB
  • สตรีมคำสั่ง SIMD (คำสั่งเดียว, หลายข้อมูล) ความกว้างสองเท่า (128 บิต)
  • การเชื่อมต่อที่สอดคล้องกันในเครือข่ายแบบตาข่าย
• หน่วยความจำระบบ
  • 8x 72 บิต DDR4-3200 ช่อง
  • ECC, ECC ที่ใช้สัญลักษณ์, DDR4 RAS
  • สูงสุด 16 DIMM และ 4 TB ต่อซ็อกเก็ต
• ทรัพยากรระบบ
  • การจำลองเสมือนขัดจังหวะแบบเต็ม (GICv3)
  • การจำลองเสมือน I/O เต็มรูปแบบ (SMMUv3)
  • ความน่าเชื่อถือระดับเซิร์ฟเวอร์องค์กร RAS (ความน่าเชื่อถือ ความพร้อมใช้งาน ความสามารถในการให้บริการ)
• เครือข่าย
  • 128 เลน PCIe Gen4
    • 8 x8 PCIe + 4 x16 PCIe/CCIX พร้อมรองรับ Extended Speed ​​​​Mode (ESM) สำหรับการถ่ายโอนข้อมูลที่ 20/25 GT/s (กิกะธุรกรรมต่อวินาที)
    • คอนโทรลเลอร์ 48 ตัวเพื่อรองรับการเชื่อมต่อสูงสุด 32 x2
  • 192 บรรทัดในการกำหนดค่า 2P
  • รองรับซ็อกเก็ตหลายช่อง
  • 4 เส้น x16 CCIX
• ช่วงอุณหภูมิ – ตั้งแต่ 0°C ถึง +90°C
• อาหาร
  • ซีพียู: 0,80 V, DDR4: 1,2 V
  • I/O: 3,3V/1,8V, เซิร์ฟเวอร์ PLL: 1,8V
• การจัดการพลังงาน – อัตราไดนามิก, Turbo Gen2, การป้องกันแรงดันตก
• การเคหะ – FCLGA 4926 พิน
• การผลิต – เทคโนโลยี FinFET 7 นาโนเมตร

เกณฑ์มาตรฐาน

Jeff Wittich กล่าวว่าโปรเซสเซอร์ Ampere ทำงานได้ดีกว่าโปรเซสเซอร์ EPYC ที่เร็วที่สุดของ AMD ถึง 4% ในการวัดประสิทธิภาพ และใช้พลังงานน้อยลง 14% เรากำลังพูดถึงโปรเซสเซอร์ EPYC แบบ 64 คอร์
7742 โดยมี TDP 225 W และราคา 6950 ดอลลาร์ นี่คือโปรเซสเซอร์ตระกูล EPYC 2 ที่ทรงพลังที่สุดซึ่งใช้สถาปัตยกรรมไมโคร Zen 2 ตระกูลนี้เปิดตัวในเดือนสิงหาคม 2019

Wittich ยังทำการเปรียบเทียบกับโปรเซสเซอร์ Xeon 28-core ของตระกูล Cascade Lake โปรเซสเซอร์ Ampere Altra มีประสิทธิภาพเหนือกว่า "ประสิทธิภาพ 2,23 เท่า และประสิทธิภาพการใช้พลังงาน 2,11 เท่า" ที่นี่เปรียบเทียบประสิทธิภาพกับ Xeon Platinum 28 (8280 W) แบบ 205 คอร์ และคำนวณประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่อคอร์

มีรายงานว่าโปรเซสเซอร์ Ampere Altra ได้คะแนนสูงกว่า 2017 ในเกณฑ์มาตรฐานจำนวนเต็ม SPECrate 259 ตารางผลลัพธ์ ซึ่งด้อยกว่าประสิทธิภาพสูงสุดของระบบเซิร์ฟเวอร์ ASUS RS720A-E9(KNPP-D32) (2.20 GHz, AMD EPYC 7601) และระบบเซิร์ฟเวอร์ ASUS RS500A-E10(KRPA-U16) 2.25 GHz, AMD EPYC 7742

อย่างไรก็ตาม ในการเปรียบเทียบประสิทธิภาพ Ampere ใช้ปัจจัย 0,85 กับผลลัพธ์ของ AMD เนื่องจากการใช้ชุดคอมไพเลอร์ AMD64 เพื่อคอมไพล์โค้ดเบนช์มาร์ก เมื่อเปรียบเทียบกับ GCC 8.2 ที่ใช้ตัวมันเอง เนื่องจากคอมไพเลอร์ AMD C/C++ ให้ประสิทธิภาพสูงสุดมากกว่า รหัสมากกว่า GCC บน ARM

แม้จะมีการปรับแต่งมาตรฐานดังกล่าว แต่ Ampere Altra ก็ดูน่าประทับใจมากในแง่ของประสิทธิภาพและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ชั้นวางเซิร์ฟเวอร์มาตรฐาน 42U พร้อมแหล่งจ่ายไฟ 12,5 kW สามารถบรรจุคอร์โปรเซสเซอร์ได้ประมาณ 3500 คอร์ ซึ่งช่วยประหยัดวัตต์ต่อคอร์

และนี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้น Jeff Wittich กล่าวว่าภายในหนึ่งปีจะมีผลิตภัณฑ์อื่นออกสู่ตลาดซึ่งมีชื่อรหัสว่า Mystique ซึ่ง Ampere จะเพิ่มจำนวนคอร์เพิ่มเติม

Mystique จะรองรับซ็อกเก็ตเดียวกัน ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนเมนบอร์ด Siryn SoC เจเนอเรชันถัดไปมีกำหนดเปิดตัวในปี 2022

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เราได้เห็นความพยายามหลายครั้งในการเปิดตัวโปรเซสเซอร์เซิร์ฟเวอร์ ARM จากบริษัทต่างๆ: Broadcom/Cavium/Marvell, Calxeda, Huawei, Fujitsu, Phytium, Annapurna/Amazon และ AppliedMicro/Ampere ความพยายามเหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่ประสบผลสำเร็จ แต่มีสัญญาณว่าสถานการณ์กำลังเปลี่ยนแปลง ในเดือนธันวาคม 2019 อเมซอน ออกมาสู่การผลิตแล้ว เซิร์ฟเวอร์ที่มีโปรเซสเซอร์ ARM 64 คอร์ กราวิตอน2 เป็นระบบบนชิปที่ใช้คอร์ ARM Neoverse N1 core เดียวกัน ในการทดสอบบางอย่าง อินสแตนซ์ ARM (M6g และ M6gd) ทำงานได้ดีกว่า และบางครั้งก็ดีกว่า x86 มาก

ในเดือนพฤศจิกายน 2019 มีรายงานว่า Nuvia สตาร์ทอัพสัญชาติอเมริกัน ดึงดูดเงินทุนร่วมลงทุนได้ 53 ล้านดอลลาร์. สตาร์ทอัพนี้ก่อตั้งโดยวิศวกรชั้นนำสามคนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างโปรเซสเซอร์ที่ Apple และ Google พวกเขายังสัญญาว่าจะพัฒนาโปรเซสเซอร์เซิร์ฟเวอร์ที่จะแข่งขันกับ Intel และ AMD โดย ข้อมูลที่มีอยู่Nuvia ได้ออกแบบแกนประมวลผลตั้งแต่ต้นจนจบซึ่งสามารถสร้างบนสถาปัตยกรรม ARM ได้ แต่ไม่ได้รับใบอนุญาต ARM

ทั้งหมดนี้บ่งชี้ว่าโปรเซสเซอร์ RISC สามารถค้นหาแอปพลิเคชันได้ไม่เพียงแต่ในอุปกรณ์พกพาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเซิร์ฟเวอร์ด้วย เช่นเดียวกับในคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปและแล็ปท็อป โดยวิธีการก็มีข่าวลือว่า แล็ปท็อป Apple MacBook ในอนาคตจะเปิดตัวบนโปรเซสเซอร์ ARM เช่นกัน.

ในความเป็นจริง iPad Pro รุ่นล่าสุดที่มีโปรเซสเซอร์ ARM A12X นั้นมีประสิทธิภาพเกือบเท่ากับ MacBook Pro ขนาด 15 นิ้วที่มีโปรเซสเซอร์ Core i7 และ Core i9 ดังนั้นการอัพเกรดดังกล่าวจึงค่อนข้างสมเหตุสมผล

ที่มา: will.com