Каліфорнійська компанія представила перший у галузі 80-ядерний серверний ARM-процесор на 64-бітовій архітектурі .
Вже кілька років фахівці прогнозують, що платформа ARM складе конкуренцію x86 у дата-центрах, але цього не відбувається. За підсумками 2019 року там , у AMD - 4,5%.
Однак новий ARM-процесор у цілочисленному бенчмарку SPECrate 2017 показує більш високу продуктивність, ніж найшвидший 64-ядерний AMD EPYC або топовий 28-ядерний Xeon сімейства Cascade Lake. Це вже серйозна заявка (хоча результати бенчмарку трохи «підкручені», див. нижче).
Головна перевага ARM – енергоефективність, з якою за визначенням не можуть зрівнятися процесори x86 через особливості архітектури. У 80-ядерного Ampere Altra показник TDP становить 45-210 Вт, тактова частота – 3 ГГц.
Ampere вважає, що один потік на ядро замість двох сприяє вищій безпеці, оскільки такий дизайн краще захищає окремі ядра від атак сторонніми каналами типу Meltdown і Spectre.
Процесор призначений для серверних програм, таких як аналітика даних, штучний інтелект, бази даних, сховища, телекомунікаційні стеки, прикордонні обчислення, веб-хостинг та хмарні програми. Спеціально для програм машинного навчання на апаратному рівні реалізована підтримка форматів даних FP16 (числа половинної точності) та INT8 (однобайтне уявлення цілого числа). Є також апаратне прискорення хешування AES та SHA-256.
Мікросхеми виробляються заводі TSMC по техпроцесу 7 нм. Перші зразки CPU вже відправлені потенційним клієнтам, а масове виробництво планується розпочати у середині 2020 року.
Виконавчий директор Ampere і колишній президент Intel Рене Джеймс (Renée James) заснувала компанію Ampere Computing у жовтні 2017 року на фундаменті збанкрутілої корпорації Applied Micro Circuits (1979—2017), яка також займалася проектуванням серверних ARM-процесорів. Зокрема, 2011 року вона представила 64-бітну платформу X-Gene на базі ARMv8-A.
Наразі Джеймс поєднує посади виконавчого директора та голови ради директорів Ampere Computing з посадою заступника голови Національного консультативного комітету з питань безпеки телекомунікацій (National Security Telecommunications Advisory Committee), який консультує президента Сполучених Штатів.
Цікаво, наскільки успішною буде нова спроба вивести ARM-процесори на серверний ринок.
«Ми випустили процесор із найбільшою кількістю ядер на ринку. Джеймс. — Тепер ми відправили його [для тестування] деяким із найбільших постачальників хмарних послуг у галузі… Думаю, люди будуть здивовані. [На зміну попереднім технологіям] завжди приходить щось нове. І якщо не від компанії, що діє, то від нової. Дуже цікаво працювати над тим, що вважаю наступним етапом розвитку індустрії».
Про 64-бітні серверні чіпи ARM багато говорили в минулі роки, коли подібні процесори намагалися випускати AMD і вищезгадана Applied Micro. Але ці компанії зазнали невдачі. AMD закрила свій ARM-проект, а активи Applied Micro компанії Macom. У 2017 році Carlyle Group купила у неї підрозділ ARM-процесорів. Угоду закрили наприкінці 2019 року, а Джеймс обійняла посаду генерального директора у новій компанії, залишивши свою посаду операційного директора у Carlyle Group.
Дві серверні платформи Ampere: Mt. Jade та Mt. Snow
Однопотокові ядра Ampere Altra та «щільні енергоефективні сервери», які можна будувати на таких CPU, дозволять клієнтам «максимізувати кількість сервісів, які вони можуть розгорнути у хмарі», йдеться у повідомленні компанії.
Процесор Ampere Altra заснований на платформі . Позитивні відгуки про нові сервери отримані від інженерів Microsoft Azure, Oracle, Canonical, VMware, Kinvolk, Packet, Lenovo, Gigabyte, Wiwynn та Micron, усі вони цитуються у прес-релізі.
Сервер Mt. Jade на два процесори (160 ядер): аналітика даних, БД, веб
Компанія каже, що програмне забезпечення готове для роботи з Ampere Altra: «Найважливіше зараз те, що якщо ви подивіться на всі рівні, рівень ОС, всі – від Linux до BSD та Windows – всі підтримують ARM», – каже Джефф Віттіч (Jeff Wittich), старший віце-президент з продуктів Ampere. — Щодо віртуалізації, у нас є підтримка Kubernetes, Docker, VMware та KBM. Там усе підтримується. На рівні додатків усе, що сьогодні працює у хмарі, вже працює і в нас».
Сервер Mt. Snow на один процесор: граничні обчислення, телекомунікаційні послуги, Інтернет, зберігання даних
Специфікації
- Підсистема процесора
- 80 ядер ARM v8.2+ 64 біта з тактовою частотою до 3,0 ГГц з Sustained Turbo, додані деякі покращення від ARM v8.3 та v8.4
- I-кеш L1 64 KБ, D-кеш L1 64 КБ на кожне ядро, кеш L2 1 МБ на кожне ядро, загальний кеш системного рівня 32 МБ (SLC)
- Потік коротких вказівок SIMD (Single Instruction, Multiple Data) подвійний ширини (128 біт)
- Когерентні міжз'єднання в mesh-мережі
- Системна пам'ять
- 8x 72-бітових каналів DDR4-3200
- ECC, Symbol-based ECC, DDR4 RAS
- До 16 модулів DIMM та 4 ТБ на сокет
- Системні ресурси
- Повна віртуалізація переривань (GICv3)
- Повна віртуалізація I/O (SMMUv3)
- Надійність RAS (Reliability, Availability, Serviceability) корпоративного серверного класу
- Мережа
- 128 ліній PCIe Gen4
- 8 x8 PCIe + 4 x16 PCIe/CCIX з підтримкою Extended Speed Mode (ESM) для передачі даних на 20/25 ГТ/с (гігантзакцій в секунду)
- 48 контролерів для підтримки до 32 x2 з'єднань
- 192 ліній у конфігурації 2P
- Підтримка кількох сокетів
- 4 лінії x16 CCIX
- 128 ліній PCIe Gen4
- Температурний діапазон - від 0 ° C до +90 ° C
- Живлення
- CPU: 0,80 В, DDR4: 1,2 В
- I/O: 3,3 В/1,8 В, SerDes PLL: 1,8 В
- Управління харчуванням - Динамічна оцінка, Turbo Gen2, захист від падіння напруги
- Корпус - 4926-піновий FCLGA
- Виробництво – Технологія FinFET 7 нм
Бенчмарки
Джефф Віттіч каже, що в тестах процесор Ampere показує результат на 4% краще, ніж найшвидший процесор EPYC від AMD, та споживає на 14% менше енергії. Йдеться про 64-ядерний процесор EPYC
7742 з TDP 225 Вт та вартістю $6950. Це найпотужніший у сімействі процесорів EPYC 2 на мікроархітектурі Zen 2. Сімейство представлене у серпні 2019 року.
Віттіч також навів порівняння з 28-ядерним процесором Xeon сімейства Cascade Lake. Процесор Ampere Altra перевершив його «у 2,23 разу за продуктивністю та у 2,11 разу за енергоефективністю». Тут показники порівнювалися з 28-ядерним Xeon Platinum 8280 (205 Вт), а енергоефективність обчислювалася з розрахунку одне ядро.
Як повідомляється, у цілочисельному бенчмарку SPECrate 2017 процесор Ampere Altra показує результат більше 259. це поступається пікової продуктивності ASUS RS720A-E9 (KNPP-D32) Server System (2.20 GHz, AMD EPYC 7601) та ASUS RS500A-E10 (KRPA-U16) Server System 2.25 GHz, AMD EPYC 7742.
Однак порівняно з продуктивністю Ampere застосувала до результатів AMD коефіцієнт 0,85 через використання пакета компіляторів AMD64 для компіляції коду бенчмарку порівняно з GCC 8.2, який використовувала сама, оскільки компілятор AMD C/C++ виробляє більш оптимізований код, ніж GCC для ARM.
Незважаючи на такі «підкрутки» бенчмарку, Ampere Altra виглядає дуже вражаюче за продуктивністю та енергоефективністю. У стандартну серверну стійку 42U з подачею живлення 12,5 кВт можна «упакувати» близько 3500 процесорних ядер, отримавши економію з розрахунку ват на ядро.
І це лише початок. Джеф Віттіч сказав, що через рік на ринку з'явиться ще один продукт під кодовою назвою Mystique, в якому Ampere ще більше збільшить кількість ядер.
Mystique буде підтримувати той самий роз'єм, так що заміна материнських плат не буде потрібно. На 2022 рік заплановано випуск наступного покоління Siryn SoC.
В останні роки ми спостерігали кілька спроб випустити серверні ARM-процесори від різних компаній: Broadcom/Cavium/Marvell, Calxeda, Huawei, Fujitsu, Phytium, Annapurna/Amazon та AppliedMicro/Ampere. Більшість цих спроб були невдалими. Але є ознаки, що ситуація змінюється. У грудні 2019 року Amazon сервери з 64-ядерними ARM-процесорами — це система на кристалі на такому ж ядрі ядрі ARM Neoverse N1. У деяких тестах інстанси на ARM (M6g та M6gd) проявили себе краще, а іноді набагато краще, ніж x86.
У листопаді 2019 року повідомлялося, що американський стартап Nuvia . Стартап заснували три провідні інженери, які займалися створенням процесорів в Apple та Google. Вони також обіцяють розробити серверні процесори, які складуть конкуренцію Intel та AMD. за , Nuvia спроектувала з нуля процесорне ядро, яке може бути побудоване поверх архітектури ARM, але без отримання ліцензії ARM.
Все це вказує на те, що процесори RISC можуть знайти застосування не тільки в мобільних пристроях, а й у серверах, а також настільних комп'ютерах і ноутбуках. До речі, ходять чутки, що й .
По суті останні моделі iPad Pro з ARM-процесорами A12X майже не поступаються за продуктивністю 15-дюймовим MacBook Pro з процесорами Core i7 і Core i9, так що такий апгрейд стане цілком логічним.
Джерело: habr.com