Cпециалисты прогнозируют, что платформа ARM составит конкуренцию x86 в дата-центрах, но этого пока не происходит. По итогам 2019 года там доминирует Intel с долей 95,5%, а у AMD — 4,5%. Калифорнийская компания Ampere недавно представила первый в отрасли 80-ядерный серверный ARM-процессор на 64-битной архитектуре Ampere Altra.
Однако новый ARM-процессор в целочисленном бенчмарке SPECrate 2017 показывал более высокую производительность, чем самый быстрый 64-ядерный AMD EPYC или топовый 28-ядерный Xeon семейства Cascade Lake. Это была уже серьёзная заявка (хотя результаты бенчмарка немного «подкручены», как описано ниже). Главное преимущество ARM — энергоэффективность, с которой по определению не могли сравниться процессоры x86 из-за особенностей архитектуры. У 80-ядерного Ampere Altra показатель TDP составлял 45-210 Вт, тактовая частота — 3 ГГц. Специалисты Ampere считают, что один поток на ядро вместо двух способствует более высокой безопасности, поскольку такой дизайн лучше защищает отдельные ядра от атак по сторонним каналам типа Meltdown и Spectre.
Процессор был предназначен для серверных приложений, таких как аналитика данных, искусственный интеллект, базы данных, хранилища, телекоммуникационные стеки, пограничные вычисления, веб-хостинг и облачные приложения. Специально для приложений машинного обучения на аппаратном уровне реализована поддержка форматов данных FP16 (числа половинной точности) и INT8 (однобайтное представление целого числа). Есть также аппаратное ускорение хэширования AES и SHA-256.
Микросхемы производились на заводе TSMC по техпроцессу 7 нм. Первые образцы CPU уже отправлены потенциальным клиентам, а массовое производство планируется начать в середине 2020 года.
Исполнительный директор Ampere и бывший президент Intel Рене Джеймс (Renée James) основала компанию Ampere Computing в октябре 2017 года на фундаменте обанкротившейся (2017 г.) корпорации Applied Micro Circuits , которая тоже занималась проектированием серверных ARM-процессоров. В частности, еще в 2011 году она представила 64-битную платформу X-Gene на базе ARMv8-A. Трудно сказать, насколько успешной будет новая попытка вывести ARM-процессоры на серверный рынок. Процессор с самым большим количеством ядер на рынке, отправили (для тестирования) некоторым из крупнейших поставщиков облачных услуг в отрасли.
О 64-битных серверных чипах ARM много говорили в прошлые годы, подобные процессоры пытались выпускать AMD и выше упомянутая Applied Micro. Но эти компании потерпели неудачу. AMD закрыла свой ARM-проект, а активы Applied Micro были проданы компании Macom. В 2017 году Carlyle Group купила у неё подразделение ARM-процессоров. Сделку закрыли в конце 2019 года, а Джеймс заняла пост генерального директора в новой компании, оставив свою должность операционного директора в Carlyle Group.
Однопоточные ядра Ampere Altra и «плотные энергоэффективные серверы», которые можно строить на таких CPU, позволят клиентам «максимизировать количество сервисов, которые они могут развернуть в облаке», говорится в сообщении этой компании.
Процессор Ampere Altra основан на платформе ARM Neoverse N1. Положительные отзывы о новых серверах получены от инженеров Microsoft Azure, Oracle, Canonical, VMware, Kinvolk, Packet, Lenovo, Gigabyte, Wiwynn и Micron, все они цитируются в пресс-релизе.
Например, сервер Mt. Snow (на один процессор): граничные вычисления, телекоммуникационные сервисы, веб, хранение данных.
Спецификация:
Подсистема процессора:
80 ядер ARM v8.2+ 64 бита с тактовой частотой до 3,0 ГГц с Sustained Turbo, добавлены некоторые улучшения от ARM v8.3 и v8.4
I-кэш L1 64 KБ, D-кэш L1 64 КБ на каждое ядро, кэш L2 1 МБ на каждое ядро, общий кэш системного уровня 32 МБ (SLC).
Поток коротких инструкций SIMD (Single Instruction, Multiple Data) двойной ширины (128 бит).
Когерентные межсоединения в mesh-сети.
Системная память:
8x 72-битных каналов DDR4-3200 ECC, Symbol-based ECC, DDR4 RAS.
До 16 модулей DIMM и 4 ТБ на сокет.
Системные ресурсы:
Полная виртуализация прерываний (GICv3).
Полная виртуализация I/O (SMMUv3).
Надёжность RAS (Reliability, Availability, Serviceability) корпоративного серверного класса.
Сеть:
128 линий PCIe Gen4.
8 x8 PCIe + 4 x16 PCIe/CCIX с поддержкой Extended Speed Mode (ESM) для передачи данных на 20/25 ГТ/с (гигатранзакций в секунду).
48 контроллеров для поддержки до 32 x2 соединений.
192 линий в конфигурации 2P.
Поддержка нескольких сокетов.
4 линии x16 CCIX.
Температурный диапазон – от 0°C до +90°C
Питание:
CPU: 0,80 В, DDR4: 1,2 В.
I/O: 3,3 В/1,8 В, SerDes PLL: 1,8 В.
Управление питанием – Динамическая оценка, Turbo Gen2, защита от падения напряжения.
Корпус – 4926-пиновый FCLGA.
Производство – Технология FinFET 7 нм.
Джефф Виттич говорит, что в тестах процессор Ampere показывает результат на 4% лучше, чем самый быстрый процессор EPYC от AMD, и потребляет на 14% меньше энергии. Речь идёт о 64-ядерном процессоре EPYC 7742 с TDP 225 Вт и стоимостью $6950. Это самый мощный в семействе процессоров EPYC 2 на микроархитектуре Zen 2 (семейство представлено в августе 2019 года).
Виттич также привёл сравнение с 28-ядерным процессором Xeon семейства Cascade Lake. Процессор Ampere Altra превзошёл его «в 2,23 раза по производительности и в 2,11 раза по энергоэффективности». Здесь показатели сравнивались с 28-ядерным Xeon Platinum 8280 (205 Вт), а энергоэффективность вычислялась из расчёта на одно ядро.
Ampere Altra выглядит очень впечатляюще по производительности и энергоэффективности. В стандартную серверную стойку 42U с подачей питания 12,5 кВт можно «упаковать» около 3500 процессорных ядер, получив экономию из расчёта ватт на ядро.
И это только начало. Джефф Виттич сказал, что через год на рынке появится ещё один продукт под кодовым названием Mystique, в котором Ampere ещё больше увеличит количество ядер. Mystique будет поддерживать тот же разъём, так что замена материнских плат не потребуется. На 2022 год запланирован выпуск следующего поколения Siryn SoC. В последние годы было несколько попыток выпустить серверные ARM-процессоры от разных компаний: Broadcom/Cavium/Marvell, Calxeda, Huawei, Fujitsu, Phytium, Annapurna/Amazon и AppliedMicro/Ampere. Большинство этих попыток были неудачными. Но есть признаки, что ситуация меняется. В декабре 2019 года Amazon выкатила в продакшн серверы с 64-ядерными ARM-процессорами Graviton2 — это система-на-кристалле на таком же ядре ядре ARM Neoverse N1. В некоторых тестах инстансы на ARM (M6g и M6gd) проявили себя лучше, а иногда намного лучше, чем x86.
В ноябре 2019 года сообщалось, что американский стартап Nuvia привлёк $53 млн. венчурного финансирования. Стартап основали три ведущих инженера, которые занимались созданием процессоров в Apple и Google. Они тоже обещают разработать серверные процессоры, которые составят конкуренцию Intel и AMD. По имеющейся информации, Nuvia спроектировала с нуля процессорное ядро, которое может быть построено «поверх» архитектуры ARM, но без получения лицензии ARM. Разработчики утверждают, что процессоры RISC могут найти применение не только в мобильных устройствах, но и в серверах, а также в настольных компьютерах и ноутбуках.
Версия сайта для слабовидящих