Ampere Altra - der weltweit erste 80-Kern-ARM-Prozessor

Das kalifornische Unternehmen Ampere stellte die branchenweit ersten ARM-basierten 80-Core-Server-Prozessoren mit 64-Bit-Architektur Ampere Altra vor .

Experten sagen seit mehreren Jahren voraus, dass die ARM-Plattform in Rechenzentren mit x86 konkurrieren wird, aber dies geschieht nicht. Ende 2019 dominiert dort Intel mit einem Anteil von 95,5% , AMD - 4,5%.

Der neue ARM-Prozessor im SPECrate 2017 Integer Benchmark zeigt jedoch eine höhere Leistung als der schnellste 64-Kern-AMD-EPYC oder der 28-Kern-Xeon der Cascade Lake-Familie der Spitzenklasse. Dies ist eine ernsthafte Anwendung (obwohl die Benchmark-Ergebnisse etwas „verdreht“ sind, siehe unten).

Der Hauptvorteil von ARM ist die Energieeffizienz, die per Definition x86-Prozessoren aufgrund der Architektur nicht erreichen können. Der 80-Kern Ampere Altra hat eine TDP von 45-210 Watt, eine Taktfrequenz von 3 GHz.

Ampere ist der Ansicht, dass ein Thread pro Kern anstelle von zwei zu einer höheren Sicherheit beiträgt, da dieses Design einzelne Kerne besser vor Angriffen auf Kanäle von Drittanbietern wie Meltdown und Spectre schützt.





Der Prozessor wurde für Serveranwendungen wie Datenanalyse, künstliche Intelligenz, Datenbanken, Speicher, Telekommunikationsstacks, Border Computing, Webhosting und Cloud-Anwendungen entwickelt. Insbesondere für maschinelle Lernanwendungen auf Hardwareebene wird die Unterstützung der Datenformate FP16 (Zahlen mit halber Genauigkeit) und INT8 (Einzelbyte-Darstellung einer Ganzzahl) implementiert. Es gibt auch hardwarebeschleunigtes Hashing von AES und SHA-256.



Mikrochips werden in der TSMC-Fabrik unter Verwendung der 7-nm-Prozesstechnologie hergestellt. Die ersten CPU-Muster wurden bereits an potenzielle Kunden gesendet, und die Massenproduktion soll Mitte 2020 beginnen.

Der CEO von Ampere und ehemalige Präsident von Intel, Renée James, gründete Ampere Computing im Oktober 2017 auf der Grundlage der bankrotten Applied Micro Circuits Corporation (1979–2017), die auch ARM-Serverprozessoren entwickelte. Insbesondere stellte sie 2011 die 64-Bit-X-Gene-Plattform vor, die auf ARMv8-A basiert.

James kombiniert derzeit den Exekutivdirektor und Vorsitzenden des Board of Directors von Ampere Computing mit dem stellvertretenden Vorsitzenden des National Security Telecommunications Advisory Committee, das den Präsidenten der Vereinigten Staaten berät.

Ich frage mich, wie erfolgreich der neue Versuch sein wird, ARM-Prozessoren auf den Servermarkt zu bringen.

„Wir haben den Prozessor mit der größten Anzahl von Kernen auf dem Markt veröffentlicht“, sagt James. "Jetzt haben wir es [zum Testen] an einige der größten Cloud-Dienstleister der Branche gesendet ... Ich denke, die Leute werden überrascht sein." [Ersetzen früherer Technologien] bringt immer etwas Neues mit sich. Und wenn nicht von einem bestehenden Unternehmen, dann von einem neuen. Es ist sehr interessant, an dem zu arbeiten, was ich für die nächste Stufe in der Entwicklung der Branche halte. "

In den vergangenen Jahren wurde viel über 64-Bit-ARM-Serverchips gesprochen, als AMD und das bereits erwähnte Applied Micro versuchten, ähnliche Prozessoren herzustellen. Aber diese Unternehmen sind gescheitert. AMD schloss sein ARM-Projekt ab und Applied Micro-Assets wurden verkauftMacom. 2017 hat die Carlyle Group die ARM-Prozessorsparte von ihr gekauft. Der Deal wurde Ende 2019 abgeschlossen und James übernahm die Geschäftsführung des neuen Unternehmens und verließ seine Position als Chief Operating Officer bei der Carlyle Group.


Zwei Ampere-Serverplattformen: Jade und Mt. Mit

den Single-Threaded-Kernen und „dichten, energieeffizienten Servern“ von Snow Ampere Altra, die auf solchen CPUs aufgebaut werden können, können Kunden „die Anzahl der Dienste maximieren, die sie in der Cloud bereitstellen können“, so das Unternehmen.

Ampere Altra Prozessor basierend auf der ARM Neoverse N1 Plattform. Die Ingenieure von Microsoft Azure, Oracle, Canonical, VMware, Kinvolk, Packet, Lenovo, Gigabyte, Wiwynn und Micron haben positive Rückmeldungen zu den neuen Servern erhalten, die alle in einer Pressemitteilung zitiert werden.


Mt. Server Jade für zwei Prozessoren (160 Kerne): Datenanalyse, Datenbanken, Web

Das Unternehmen sagt, dass die Software für die Arbeit mit Ampere Altra bereit ist: „Das Wichtigste ist jetzt, dass Sie alle Ebenen, Betriebssystemebenen, alles von Linux bis hin betrachten BSD und Windows unterstützen alle ARM “, sagte Jeff Wittich, Senior Vice President von Ampere Products. - Bei der Virtualisierung unterstützen wir Kubernetes, Docker, VMware und KBM. Dort wird alles unterstützt. Auf Anwendungsebene funktioniert alles, was heute in der Cloud funktioniert, bereits mit uns. “


Mt. Snow : , , ,

• 
  
  • 80 ARM v8.2+ 64 3,0  Sustained Turbo, ARM v8.3 v8.4
  • I- L1 64 K, D- L1 64 , L2 1  , 32  (SLC)
  • SIMD (Single Instruction, Multiple Data) (128 )
  • mesh-
• 
  
  • 8x 72- DDR4-3200
  • ECC, Symbol-based ECC, DDR4 RAS
  • 16 DIMM 4
• 
  
  • (GICv3)
  • I/O (SMMUv3)
  • RAS (Reliability, Availability, Serviceability)
• 
  
  • 128 PCIe Gen4
    
    • 8 x8 PCIe + 4 x16 PCIe/CCIX Extended Speed Mode (ESM) 20/25 / ( )
    • 48 32 x2
  • 192 2P
  • 4 x16 CCIX
• – 0°C +90°C
• 
  
  • CPU: 0,80 , DDR4: 1,2
  • I/O: 3,3 /1,8 , SerDes PLL: 1,8
• – , Turbo Gen2,
• – 4926- FCLGA
• – FinFET 7

Laut Jeff Wittich zeigt der Ampere-Prozessor in Tests ein um 4% besseres Ergebnis als der schnellste EPYC-Prozessor von AMD und verbraucht 14% weniger Strom. Es handelt sich um einen 64-Kern-EPYC
7742- Prozessor mit einer TDP von 225 W und Kosten von 6950 US-Dollar. Dies ist die leistungsstärkste in der EPYC 2-Prozessorfamilie der Zen 2-Mikroarchitektur. Die Familie wurde im August 2019 eingeführt.





Wittich zitierte auch einen 28-Kern-Xeon-Prozessor aus der Cascade Lake-Familie. Der Ampere Altra-Prozessor übertraf ihn "2,23-mal in der Leistung und 2,11-mal in der Energieeffizienz". Hier wurden die Indikatoren mit dem 28-Kern Xeon Platinum 8280 (205 W) verglichen und die Energieeffizienz basierend auf einem Kern berechnet.

Wie berichtet, zeigt der Ampere Altra-Prozessor im Integer-Benchmark SPECrate 2017 ein Ergebnis von mehr als 259. InDies führt in der folgenden Tabelle zu der Spitzenleistung des ASUS RS720A-E9 (KNPP-D32) -Serversystems (2,20 GHz, AMD EPYC 7601) und des ASUS RS500A-E10 (KRPA-U16) -Serversystems (2,25 GHz, AMD EPYC 7742). Es wurde

jedoch Ampere angewendet Das AMD-Ergebnis beträgt 0,85, da das AMD64-Compilerpaket zum Kompilieren des Benchmark-Codes im Vergleich zu GCC 8.2, das es selbst verwendet hat, verwendet wird, da der AMD C / C ++ - Compiler optimierten Code als GCC für ARM erzeugt.

Trotz dieser „Wendungen“ des Benchmarks sieht Ampere Altra in Bezug auf Leistung und Energieeffizienz sehr beeindruckend aus. In einem Standard-42U-Server-Rack mit einer Stromversorgung von 12,5 kW können ca. 3500 Prozessorkerne „verpackt“ werden, was zu Einsparungen bei der Berechnung der Wattleistung pro Kern führt.





Und das ist erst der Anfang. Jeff Wittich sagte, dass in einem Jahr ein weiteres Produkt mit dem Codenamen Mystique auf den Markt kommen wird, bei dem Ampere die Anzahl der Kerne weiter erhöhen wird.

Mystique unterstützt denselben Anschluss, sodass kein Austausch des Motherboards erforderlich ist. Die nächste Generation von Siryn SoC ist für 2022 geplant.



In den letzten Jahren haben wir mehrere Versuche beobachtet, serverseitige ARM-Prozessoren von verschiedenen Unternehmen freizugeben: Broadcom / Cavium / Marvell, Calxeda, Huawei, Fujitsu, Phytium, Annapurna / Amazon und AppliedMicro / Ampere. Die meisten dieser Versuche waren erfolglos. Es gibt jedoch Anzeichen dafür, dass sich die Situation ändert. Im Dezember 2019 führte Amazon Produktionsserver mit 64-Kern- Graviton2- ARM-Prozessoren ein.Ist ein System-on-a-Chip auf demselben Kern wie der ARM Neoverse N1-Kern. In einigen Tests zeigten ARM-Instanzen (M6g und M6gd) eine bessere Leistung und manchmal eine viel bessere Leistung als x86.

Im November 2019 wurde berichtet, dass das US-Startup Nuvia Risikokapital in Höhe von 53 Mio. USD aufgebracht hat . Das Startup wurde von drei führenden Ingenieuren gegründet, die an der Entwicklung von Prozessoren bei Apple und Google beteiligt waren. Sie versprechen auch, Serverprozessoren zu entwickeln, die mit Intel und AMD konkurrieren. Nach den verfügbaren Informationen hat Nuvia einen Prozessorkern von Grund auf neu entwickelt, der "auf" der ARM-Architektur aufgebaut werden kann, ohne jedoch eine ARM-Lizenz zu erhalten.

All dies weist darauf hin, dass RISC-Prozessoren nicht nur auf Mobilgeräten, sondern auch auf Servern sowie auf Desktop-Computern und Laptops Anwendung finden können. Übrigens gibt es Gerüchte, dass zukünftige Apple MacBook-Laptops auch auf ARM-Prozessoren erhältlich sein werden .



Tatsächlich sind die neuesten iPad Pro-Modelle mit A12X ARM-Prozessoren fast so gut wie die 15-Zoll-MacBook Pros mit Core i7- und Core i9-Prozessoren, sodass ein solches Upgrade durchaus logisch wird.

---