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Ampere Altra: el primer procesador ARM de 80 núcleos del mundo



La compañía californiana Ampere presentó los primeros procesadores basados ​​en ARM de servidor de 80 núcleos de la industria en la arquitectura de 64 bits Ampere Altra .

Durante varios años, los expertos han pronosticado que la plataforma ARM competirá con x86 en los centros de datos, pero esto no sucede. A finales de 2019, Intel domina allí con una participación del 95.5% , AMD - 4.5%.

Sin embargo, el nuevo procesador ARM en el benchmark entero SPECrate 2017 muestra un rendimiento más alto que el AMD EPYC de 64 núcleos más rápido o el Xeon de 28 núcleos de gama alta de la familia Cascade Lake. Esta es una aplicación seria (aunque los resultados de referencia son un poco "retorcidos", ver más abajo).

La principal ventaja de ARM es la eficiencia energética, que, por definición, los procesadores x86 no pueden igualar debido a la arquitectura. El Ampere Altra de 80 núcleos tiene un TDP de 45-210 vatios, una frecuencia de reloj de 3 GHz.

Ampere cree que un subproceso por núcleo en lugar de dos contribuye a una mayor seguridad, ya que este diseño protege mejor los núcleos individuales de los ataques a canales de terceros como Meltdown y Spectre.





El procesador está diseñado para aplicaciones de servidor, tales como análisis de datos, inteligencia artificial, bases de datos, almacenamiento, pilas de telecomunicaciones, informática fronteriza, alojamiento web y aplicaciones en la nube. Especialmente para las aplicaciones de aprendizaje automático a nivel de hardware, se implementa el soporte para los formatos de datos FP16 (números de media precisión) e INT8 (representación de un solo byte de un entero). También hay hashing acelerado por hardware de AES y SHA-256.



Los microchips se fabrican en la fábrica de TSMC utilizando la tecnología de proceso de 7 nm. Las primeras muestras de CPU ya se han enviado a clientes potenciales, y se planea que la producción en masa comience a mediados de 2020.

El CEO de Ampere y el ex presidente de Intel, Renée James, fundó Ampere Computing en octubre de 2017 sobre la base de la Corporación de Micro Circuitos en quiebra (1979-2017), que también diseñó procesadores de servidor ARM. En particular, en 2011 presentó la plataforma X-Gene de 64 bits basada en ARMv8-A.

James actualmente combina al director ejecutivo y presidente de la junta directiva de Ampere Computing con el vicepresidente del Comité Asesor de Telecomunicaciones de Seguridad Nacional, que asesora al presidente de los Estados Unidos.

Me pregunto cuán exitoso será el nuevo intento de llevar procesadores ARM al mercado de servidores.

"Lanzamos el procesador con el mayor número de núcleos en el mercado", dice James. "Ahora lo enviamos [para probarlo] a algunos de los proveedores de servicios en la nube más grandes de la industria ... Creo que la gente se sorprenderá". [Reemplazar tecnologías anteriores] siempre viene algo nuevo. Y si no es de una compañía existente, entonces de una nueva. Es muy interesante trabajar en lo que considero que es la próxima etapa en el desarrollo de la industria ".

Se habló mucho sobre los chips de servidor ARM de 64 bits en los últimos años, cuando AMD y el mencionado Applied Micro intentaron producir procesadores similares. Pero estas compañías han fallado. AMD cerró su proyecto ARM y se vendieron los activos de Applied MicroMacom En 2017, Carlyle Group le compró la división de procesadores ARM. El acuerdo se cerró a fines de 2019, y James asumió el cargo de CEO de la nueva compañía, dejando su puesto como director de operaciones en Carlyle Group.


Dos plataformas de servidor Ampere: Mt. Jade y el monte. Los

núcleos de un solo subproceso de Snow Ampere Altra y los "servidores densos de eficiencia energética" que se pueden construir en tales CPU permitirán a los clientes "maximizar la cantidad de servicios que pueden implementar en la nube", dijo la compañía.

Procesador Ampere Altra basado en la plataforma ARM Neoverse N1. Se recibieron comentarios positivos sobre los nuevos servidores de ingenieros de Microsoft Azure, Oracle, Canonical, VMware, Kinvolk, Packet, Lenovo, Gigabyte, Wiwynn y Micron, todos los cuales se citan en un comunicado de prensa.


Servidor Mt. Jade para dos procesadores (160 núcleos): análisis de datos, bases de datos, web.

La compañía dice que el software está listo para trabajar con Ampere Altra: “Lo más importante ahora es que si observa todos los niveles, el nivel del sistema operativo, todo, desde Linux hasta BSD y Windows son compatibles con ARM ”, dijo Jeff Wittich, Vicepresidente Senior de Ampere Products. - En virtualización, tenemos soporte para Kubernetes, Docker, VMware y KBM. Todo está soportado allí. A nivel de aplicación, todo lo que funciona en la nube hoy ya está trabajando con nosotros ”.


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


Jeff Wittich dice que en las pruebas, el procesador Ampere muestra un resultado un 4% mejor que el procesador EPYC más rápido de AMD, y consume un 14% menos de energía. Estamos hablando de un procesador EPYC
7742 de 64 núcleos con un TDP de 225 W y un costo de $ 6950. Este es el más poderoso de la familia de procesadores EPYC 2 en la microarquitectura Zen 2. La familia se presentó en agosto de 2019.





Wittich también citó un procesador Xeon de 28 núcleos de la familia Cascade Lake. El procesador Ampere Altra lo superó "2.23 veces en rendimiento y 2.11 veces en eficiencia energética". Aquí, los indicadores se compararon con el Xeon Platinum 8280 de 28 núcleos (205 W), y la eficiencia energética se calculó en base a un núcleo.

Según se informa, en el índice de referencia entero SPECrate 2017, el procesador Ampere Altra muestra un resultado superior a 259. EnEsto da como resultado en la tabla a continuación el rendimiento máximo del sistema de servidor ASUS RS720A-E9 (KNPP-D32) (2.20 GHz, AMD EPYC 7601) y el sistema de servidor ASUS RS500A-E10 (KRPA-U16) 2.25 GHz, AMD EPYC 7742.

Sin embargo, Ampere aplicado el resultado de AMD es 0,85 debido al uso del paquete del compilador AMD64 para compilar el código de referencia en comparación con GCC 8.2, que utilizó por sí mismo, ya que el compilador AMD C / C ++ produce un código más optimizado que GCC para ARM.

A pesar de tales "giros" del punto de referencia, Ampere Altra se ve muy impresionante en términos de rendimiento y eficiencia energética. Se pueden “empaquetar” aproximadamente 3500 núcleos de procesador en un bastidor de servidor estándar de 42U con una fuente de alimentación de 12.5 kW, lo que resulta en ahorros del cálculo de vatios por núcleo.





Y esto es sólo el principio. Jeff Wittich dijo que en un año aparecerá en el mercado otro producto, con nombre en código Mystique, en el que Ampere aumentará aún más el número de núcleos.

Mystique admitirá el mismo conector, por lo que no es necesario reemplazar la placa base. La próxima generación de Siryn SoC está prevista para 2022.



En los últimos años, hemos observado varios intentos de lanzar procesadores ARM del lado del servidor de diferentes compañías: Broadcom / Cavium / Marvell, Calxeda, Huawei, Fujitsu, Phytium, Annapurna / Amazon y AppliedMicro / Ampere. La mayoría de estos intentos no tuvieron éxito. Pero hay indicios de que la situación está cambiando. En diciembre de 2019, Amazon lanzó servidores de producción con procesadores Graviton2 ARM de 64 núcleos.Es un sistema en un chip en el mismo núcleo que el núcleo ARM Neoverse N1. En algunas pruebas, las instancias ARM (M6g y M6gd) funcionaron mejor, y a veces mucho mejor que x86.

En noviembre de 2019, se informó que la startup estadounidense Nuvia recaudó $ 53 millones en fondos de capital de riesgo . La startup fue fundada por tres ingenieros líderes que participaron en la creación de procesadores en Apple y Google. También prometen desarrollar procesadores de servidor que competirán con Intel y AMD. Según la información disponible , Nuvia diseñó desde cero un núcleo de procesador que se puede construir "sobre" la arquitectura ARM, pero sin obtener una licencia ARM.

Todo esto indica que los procesadores RISC pueden encontrar aplicaciones no solo en dispositivos móviles, sino también en servidores, así como en computadoras de escritorio y portátiles. Por cierto, hay rumores de que las futuras computadoras portátiles Apple MacBook también saldrán en procesadores ARM .



De hecho, los últimos modelos de iPad Pro con procesadores A12X ARM son casi tan buenos como los MacBook Pros de 15 pulgadas con procesadores Core i7 y Core i9, por lo que dicha actualización será bastante lógica.


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