Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор

в 13:49, , рубрики: amd, Ampere Altra, Ampere Computing, intel, miran, Neoverse N1, RISC, simd, vps, аренда, Блог компании Дата-центр «Миран», дата-центр "Миран", Компьютерное железо, Производство и разработка электроники, Процессоры, Серверное администрирование, серверы, стойки

Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор - 1

Калифорнийская компания Ampere представила первый в отрасли 80-ядерный серверный ARM-процессор на 64-битной архитектуре Ampere Altra.

Уже несколько лет специалисты прогнозируют, что платформа ARM составит конкуренцию x86 в дата-центрах, но этого никак не происходит. По итогам 2019 года там доминирует Intel с долей 95,5%, у AMD — 4,5%.

Однако новый ARM-процессор в целочисленном бенчмарке SPECrate 2017 показывает более высокую производительность, чем самый быстрый 64-ядерный AMD EPYC или топовый 28-ядерный Xeon семейства Cascade Lake. Это уже серьёзная заявка (хотя результаты бенчмарка немного «подкручены», см. ниже).

Главное преимущество ARM — энергоэффективность, с которой по определению не могут сравниться процессоры x86 из-за особенностей архитектуры. У 80-ядерного Ampere Altra показатель TDP составляет 45?210 Вт, тактовая частота — 3 ГГц.

Ampere считает, 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.

Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор - 2

Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор - 3

Процессор 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.

Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор - 4

Микросхемы производятся на заводе TSMC по техпроцессу 7 нм. Первые образцы CPU уже отправлены потенциальным клиентам, а массовое производство планируется начать в середине 2020 года.

Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор - 5Исполнительный директор Ampere и бывший президент Intel Рене Джеймс (Renée James) основала компанию Ampere Computing в октябре 2017 года на фундаменте обанкротившейся корпорации Applied Micro Circuits (1979—2017), которая тоже занималась проектированием серверных ARM-процессоров. В частности, в 2011 году она представила 64-битную платформу X-Gene на базе ARMv8-A.

Сейчас Джеймс совмещает должности исполнительного директора и председателя совета директоров Ampere Computing с должностью заместителя председателя Национального консультативного комитета по безопасности телекоммуникаций (National Security Telecommunications Advisory Committee), который консультирует президента Соединенных Штатов.

Интересно, насколько успешной будет новая попытка вывести ARM-процессоры на серверный рынок.

«Мы выпустили процессор с самым большим количеством ядер на рынке, — говорит Джеймс. — Теперь мы отправили его [для тестирования] некоторым из крупнейших поставщиков облачных услуг в отрасли… Думаю, люди будут удивлены. [На смену предыдущим технологиям] всегда приходит что-то новое. И если не от действующей компании, то от новой. Очень интересно работать над тем, что я считаю следующим этапом развития индустрии».

О 64-битных серверных чипах ARM много говорили в прошлые годы, когда подобные процессоры пытались выпускать AMD и вышеупомянутая 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.

Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор - 6
Две серверные платформы Ampere: Mt. Jade и Mt. Snow

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 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.

Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор - 7
Сервер Mt. Jade на два процессора (160 ядер): аналитика данных, БД, веб

Компания говорит, что программное обеспечение готово для работы с Ampere Altra: «Самое важное сейчас то, что если вы посмотрите на все уровни, уровень ОС, все — от Linux до BSD и Windows — все поддерживают ARM», — говорит Джефф Виттич (Jeff Wittich), старший вице-президент по продуктам Ampere. — По виртуализации у нас есть поддержка Kubernetes, Docker, VMware и KBM. Там всё поддерживается. На уровне приложений всё, что сегодня работает в облаке, уже работает и у нас».

Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор - 8
Сервер Mt. Snow на один процессор: граничные вычисления, телекоммуникационные сервисы, веб, хранение данных

Спецификации

Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор - 9

  • 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

Бенчмарки

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.

Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор - 10

Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор - 11

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.

Как сообщается, в целочисленном бенчмарке SPECrate 2017 процессор Ampere Altra показывает результат больше 259. В таблице результатов это уступает пиковой производительности ASUS RS720A-E9(KNPP-D32) Server System (2.20 GHz, AMD EPYC 7601) и ASUS RS500A-E10(KRPA-U16) Server System 2.25 GHz, AMD EPYC 7742.

Однако в сравнении производительности Ampere применила к результатам AMD коэффициент 0,85 из-за использования пакета компиляторов AMD64 для компиляции кода бенчмарка по сравнению с GCC 8.2, который использовала сама, поскольку компилятор AMD C/C++ производит более оптимизированный код, чем GCC для ARM.

Несмотря на такие «подкрутки» бенчмарка, 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.

Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор - 12

Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор - 13

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.

Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор - 14

В последние годы мы наблюдали 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.

Всё это указывает на то, что процессоры RISC могут найти применение не только в мобильных устройствах, но и в серверах, а также в настольных компьютерах и ноутбуках. Кстати, ходят слухи, что и будущие ноутбуки Apple MacBook тоже выйдут на ARM-процессорах.

Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор - 15

По сути, последние модели iPad Pro с ARM-процессорами A12X почти не уступают по производительности 15-дюймовым MacBook Pro с процессорами Core i7 и Core i9, так что такой апгрейд станет вполне логичным.


Ampere Altra — первый в мире 80-ядерный ARM-процессор - 16

Автор: Data_center_MIRAN

Источник


* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js