加州公司 安培 推出业界首款基于80位架构的64核ARM服务器处理器 安培·阿尔特拉.

几年来，专家们一直预测 ARM 平台将在数据中心领域与 x86 竞争，但这并没有发生。 2019年底有 英特尔以 95,5% 的份额占据主导地位，AMD有4,5%。

然而，新的 ARM 处理器在 SPECrate 2017 整数基准测试中显示出比最快的 64 核 AMD EPYC 或 Cascade Lake 系列顶级 28 核 Xeon 更高的性能。 这已经是一个严肃的主张（尽管基准测试结果有点“扭曲”，见下文）。

ARM 的主要优点是能效，根据定义，由于架构的原因，x86 处理器无法比拟。 80 核 Ampere Altra 的 TDP 为 45-210 W，时钟速度为 3 GHz。

Ampere 认为，每个核心一个线程而不是两个线程可以带来更高的安全性，因为这种设计可以更好地保护各个核心免受 Meltdown 和 Spectre 等旁道攻击。

该处理器专为数据分析、人工智能、数据库、存储、电信堆栈、边缘计算、网络托管和云应用程序等服务器应用程序而设计。 特别是对于机器学习应用，已经实现了对 FP16（半精度数字）和 INT8（单字节整数表示）数据格式的硬件支持。 还有针对 AES 和 SHA-256 哈希的硬件加速。

这些芯片是在台积电工厂采用 7 纳米工艺技术制造的。 第一批 CPU 样品已发送给潜在客户，计划于 2020 年中期开始量产。

Ampere 首席执行官、英特尔前总裁 Renée James 于 2017 年 1979 月在破产的 Applied Micro Circuits Corporation（2017-2011）的基础上创立了 AmpereComputing，该公司也设计了 ARM 服务器处理器。 特别是在64年推出了基于ARMv8-A的XNUMX位X-Gene平台。

詹姆斯目前兼任安培计算公司首席执行官兼董事会主席，以及为美国总统提供咨询的国家安全电信咨询委员会副主席的职位。

我想知道将ARM处理器引入服务器市场的新尝试会取得多大成功。

“我们发布了市场上内核数量最多的处理器，” 说 詹姆士。 “现在我们已经将其发送给业内一些最大的云提供商[进行测试]......我认为人们会感到惊讶。 [以前的技术]总是被新的东西所取代。 如果不是来自现有公司，那么也可以来自新公司。 能够从事我所认为的行业下一阶段的工作是非常令人兴奋的。”

过去几年，当 AMD 和前面提到的 Applied Micro 试图生产类似的处理器时，关于 64 位 ARM 服务器芯片的讨论很多。 但这些公司都失败了。 AMD 关闭了 ARM 项目以及 Applied Micro 的资产 被卖了 马科姆公司。 2017年，凯雷集团收购了其ARM处理器部门。 交易于 2019 年底完成，詹姆斯接任新公司首席执行官，辞去凯雷集团首席运营官职务。

两个 Ampere 服务器平台：Mt. 玉与山雪

该公司表示，Ampere Altra 的单线程核心和可在此类 CPU 上构建的“密集、节能服务器”将使客户“最大限度地增加可在云中部署的服务数量”。

Ampere Altra处理器基于该平台 ARM 新宇宙 N1。 Microsoft Azure、Oracle、Canonical、VMware、Kinvolk、Packet、联想、Gigabyte、Wiwynn 和 Micron 的工程师都对新服务器给予了积极反馈，新闻稿中均引用了这些公司的名字。

服务器山。 适用于两个处理器（160 个内核）的 Jade：数据分析、数据库、Web

该公司表示该软件已准备好与 Ampere Altra 配合使用：“现在最重要的是，如果你看看所有层，操作系统层，从 Linux 到 BSD 再到 Windows 的所有内容都支持 ARM，”Jeff Wittich 说。 ，Ampere 产品高级副总裁。 — 对于虚拟化，我们支持 Kubernetes、Docker、VMware 和 KBM。 一切都在那里得到支持。 在应用程序层面，当今在云中运行的所有内容都已经在这里运行了。”

服务器山。 单一处理器上的雪：边缘计算、电信服务、网络、数据存储

产品规格

• 处理器子系统
  • 80 个 ARM v8.2+ 64 位内核，主频高达 3,0 GHz，具有 Sutain Turbo，增加了 ARM v8.3 和 v8.4 的一些改进
  • 每个核心 1 KB 一级 I 缓存、64 KB 一级 D 缓存、每核心 1 MB 二级缓存、64 MB 共享系统级缓存 (SLC)
  • 双宽（128 位）SIMD（单指令、多数据）指令流
  • 网状网络中的一致互连
• 系统内存
  • 8 个 72 位 DDR4-3200 通道
  • ECC、基于符号的 ECC、DDR4 RAS
  • 每个插槽最多 16 个 DIMM 和 4 TB
• 系统资源
  • 完全中断虚拟化（GICv3）
  • 完全 I/O 虚拟化 (SMMUv3)
  • 企业服务器级 RAS（可靠性、可用性、可服务性）可靠性
• Сеть
  • 128 个 PCIe Gen4 通道
    • 8 x8 PCIe + 4 x16 PCIe/CCIX，支持扩展速度模式 (ESM)，数据传输速度为 20/25 GT/s（每秒千兆事务）
    • 48 个控制器，支持多达 32 x2 连接
  • 192P 配置 2 线
  • 多套接字支持
  • 4 线 x16 CCIX
• 温度范围 – 从 0°C 到 +90°C
• 食品
  • CPU：0,80V，DDR4：1,2V
  • I/O：3,3V/1,8V，SerDes PLL：1,8V
• 电源管理 – 动态额定值、Turbo Gen2、欠压保护
• Корпус – 4926 引脚 FCLGA
• 制造业 – FinFET 7 纳米技术

基准

Jeff Wittich 表示，Ampere 处理器在基准测试中的性能比 AMD 最快的 EPYC 处理器高 4%，功耗降低 14%。 我们正在谈论 64 核 EPYC 处理器
7742，TDP 为 225 W，成本为 6950 美元。 这是基于 Zen 2 微架构的 EPYC 2 处理器系列中最强大的处理器，该系列于 2019 年 XNUMX 月推出。

Wittich还与Cascade Lake家族的28核Xeon处理器进行了比较。 Ampere Altra 处理器的性能优于它，“性能提高了 2,23 倍，能效提高了 2,11 倍”。 这里将性能与 28 核 Xeon Platinum 8280 (205 W) 进行比较，并计算每个核心的能效。

据报道，Ampere Altra 处理器在 SPECrate 2017 整数基准测试中得分超过 259。 结果表 这低于 ASUS RS720A-E9(KNPP-D32) 服务器系统（2.20 GHz，AMD EPYC 7601）和 ASUS RS500A-E10(KRPA-U16) 服务器系统 2.25 GHz，AMD EPYC 7742 的峰值性能。

然而，在性能比较中，Ampere 由于使用 AMD0,85 编译器套件来编译基准代码，因此与本身使用的 GCC 64 相比，Ampere 对 AMD 的结果应用了 8.2 的系数，因为 AMD C/C++ 编译器产生了更优化的结果代码比 ARM 上的 GCC 好。

尽管对基准进行了这样的调整，Ampere Altra 在性能和能源效率方面看起来非常令人印象深刻。 配备 42 kW 电源的标准 12,5U 服务器机架可容纳约 3500 个处理器核心，每个核心可节省瓦数。

而这仅仅是个开始。 Jeff Wittich表示，一年内将会有另一款产品上市，代号为Mystique，其中Ampere将进一步增加核心数量。

Mystique 将支持相同的插槽，因此无需更换主板。 下一代 Siryn SoC 计划于 2022 年发布。

近年来，我们看到了不同公司发布ARM服务器处理器的多次尝试：Broadcom/Cavium/Marvell、Calxeda、华为、富士通、Phytium、Annapurna/Amazon 和 AppliedMicro/Ampere。 大多数这些尝试都没有成功。 但有迹象表明情况正在发生变化。 2019 年 XNUMX 月，亚马逊 投入生产 配备 64 核 ARM 处理器的服务器 引力子2 是基于同核ARM Neoverse N1内核的片上系统。 在某些测试中，ARM 实例（M6g 和 M6gd）的性能比 x86 更好，有时甚至好得多。

2019 年 XNUMX 月，有报道称美国初创公司 Nuvia 吸引了 53 万美元的风险投资。 该初创公司由三位曾参与苹果和谷歌处理器创建的顶尖工程师创立。 他们还承诺开发将与英特尔和 AMD 竞争的服务器处理器。 经过 可用信息Nuvia 从头开始​​设计了一个处理器核心，可以构建在 ARM 架构之上，但无需获得 ARM 许可。

这一切都表明RISC处理器不仅可以在移动设备中找到应用，还可以在服务器、以及台式电脑和笔记本电脑中找到应用。 顺便说一句，有传言称 未来的苹果 MacBook 笔记本电脑也将采用 ARM 处理器.

事实上，配备 ARM A12X 处理器的最新 iPad Pro 机型几乎与配备 Core i15 和 Core i7 处理器的 9 英寸 MacBook Pro 一样强大，因此这样的升级是非常合乎逻辑的。

来源： habr.com