Ampere Altra - prosesor ARM 80-core pertama di dunia

Perusahaan California, Ampere, memperkenalkan prosesor ARM server 80-inti pertama di industri pada arsitektur 64-bit, Ampere Altra .

Selama beberapa tahun, para ahli telah memperkirakan bahwa platform ARM akan bersaing dengan x86 di pusat data, tetapi ini tidak terjadi. Pada akhir 2019, Intel mendominasi di sana dengan pangsa 95,5% , AMD - 4,5%.

Namun, prosesor ARM baru dalam benchmark integer SPECrate 2017 menunjukkan kinerja yang lebih tinggi daripada AMD EPYC 64-core tercepat atau Xeon 28-core top-end keluarga Cascade Lake. Ini adalah aplikasi yang serius (meskipun hasil benchmark sedikit “bengkok”, lihat di bawah).

Keuntungan utama dari ARM adalah efisiensi energi, yang, menurut definisi, prosesor x86 tidak cocok dengan arsitekturnya. 80-core Ampere Altra memiliki TDP 45-210 watt, frekuensi clock 3 GHz.

Ampere percaya bahwa satu utas per inti bukan dua berkontribusi pada keamanan yang lebih tinggi, karena desain ini lebih baik melindungi masing-masing inti dari serangan pada saluran pihak ketiga seperti Meltdown dan Specter.





Prosesor ini dirancang untuk aplikasi server seperti analitik data, kecerdasan buatan, basis data, penyimpanan, tumpukan telekomunikasi, komputasi perbatasan, hosting web dan aplikasi cloud. Khusus untuk aplikasi pembelajaran mesin pada tingkat perangkat keras, dukungan untuk format data FP16 (angka setengah presisi) dan INT8 (representasi bita tunggal bilangan bulat) diimplementasikan. Ada juga hashing akselerasi perangkat keras AES dan SHA-256.



Microchip diproduksi di pabrik TSMC menggunakan teknologi proses 7 nm. Sampel CPU pertama telah dikirim ke pelanggan potensial, dan produksi massal direncanakan akan dimulai pada pertengahan 2020.

CEO Ampere dan mantan Presiden Intel Renée James mendirikan Ampere Computing pada Oktober 2017 di atas fondasi Sirkuit Mikro Terapan yang bangkrut (1979-2017), yang juga merancang prosesor server ARM. Secara khusus, pada tahun 2011 ia memperkenalkan platform X-Gene 64-bit berdasarkan ARMv8-A.

James saat ini menggabungkan direktur eksekutif dan ketua dewan direksi Ampere Computing dengan posisi wakil ketua Komite Penasihat Telekomunikasi Keamanan Nasional, yang memberi nasihat kepada presiden Amerika Serikat.

Saya bertanya-tanya seberapa sukses upaya baru akan membawa prosesor ARM ke pasar server.

"Kami merilis prosesor dengan jumlah core terbesar di pasar," kata James. "Sekarang kami mengirimkannya [untuk pengujian] ke beberapa penyedia layanan cloud terbesar di industri ... Saya pikir orang akan terkejut." [Mengganti teknologi sebelumnya] selalu muncul sesuatu yang baru. Dan jika bukan dari perusahaan yang sudah ada, maka dari yang baru. Sangat menarik untuk mengerjakan apa yang saya anggap sebagai tahap selanjutnya dalam pengembangan industri ini. "

Ada banyak pembicaraan tentang chip server ARM 64-bit dalam beberapa tahun terakhir, ketika AMD dan Applied Micro tersebut mencoba untuk memproduksi prosesor yang sama. Tetapi perusahaan-perusahaan ini telah gagal. AMD menutup proyek ARM-nya, dan aset Mikro Terapan dijualMacom. Pada 2017, Carlyle Group membeli divisi prosesor ARM darinya. Kesepakatan itu ditutup pada akhir 2019, dan James mengambil alih sebagai CEO dari perusahaan baru, meninggalkan posisinya sebagai chief operating officer di Carlyle Group.


Dua platform server Ampere: Mt. Jade dan Mt.

Core single-threaded Snow Ampere Altra dan "server hemat energi padat" yang dapat dibangun pada CPU semacam itu akan memungkinkan pelanggan untuk "memaksimalkan jumlah layanan yang dapat mereka gunakan di cloud," kata perusahaan itu.

Prosesor Ampere Altra berdasarkan platform ARM Neoverse N1. Umpan balik positif tentang server baru diterima dari insinyur dari Microsoft Azure, Oracle, Canonical, VMware, Kinvolk, Packet, Lenovo, Gigabyte, Wiwynn dan Micron, yang semuanya dikutip dalam siaran pers.


Gunung Server Jade untuk dua prosesor (160 core): analisis data, basis data, web

Perusahaan mengatakan bahwa perangkat lunak siap untuk bekerja dengan Ampere Altra: "Yang paling penting sekarang adalah bahwa jika Anda melihat semua tingkatan, tingkat OS, semuanya dari Linux hingga BSD dan Windows semuanya mendukung ARM, ”kata Jeff Wittich, Wakil Presiden Senior, Produk Ampere. - Pada virtualisasi, kami memiliki dukungan untuk Kubernetes, Docker, VMware dan KBM. Semuanya didukung di sana. Pada level aplikasi, semua yang bekerja di cloud saat ini sudah bekerja bersama kami. "


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 mengatakan bahwa dalam pengujian, prosesor Ampere menunjukkan hasil 4% lebih baik daripada prosesor EPYC tercepat AMD, dan mengkonsumsi daya 14% lebih sedikit. Kita berbicara tentang prosesor 64-core EPYC
7742 dengan TDP 225 W dan biaya $ 6.950. Ini adalah yang paling kuat di keluarga prosesor EPYC 2 pada arsitektur mikro Zen 2. Keluarga ini diperkenalkan pada Agustus 2019.





Wittich juga mengutip prosesor Xeon 28-inti dari keluarga Cascade Lake. Prosesor Ampere Altra melampaui itu "kinerja 2,23 kali dan efisiensi energi 2,11 kali." Di sini, indikator dibandingkan dengan Xeon Platinum 8280 (205 W) 28-core, dan efisiensi energi dihitung berdasarkan satu inti.

Dilaporkan, dalam benchmark integer SPECrate 2017, prosesor Ampere Altra menunjukkan hasil yang lebih besar dari 259. InIni menghasilkan tabel di bawah performa puncak Sistem Server ASUS RS720A-E9 (KNPP-D32) (2,20 GHz, AMD EPYC 7601) dan Sistem Server ASUS RS500A-E10 (KRPA-U16) 2,25 GHz, AMD EPYC 7742.

Namun, Ampere diterapkan hasil AMD adalah 0,85 karena penggunaan paket kompiler AMD64 untuk mengkompilasi kode benchmark dibandingkan dengan GCC 8.2, yang digunakan sendiri, karena kompiler AMD C / C ++ menghasilkan kode yang lebih dioptimalkan daripada GCC untuk ARM.

Meskipun ada "tikungan" dari tolok ukur tersebut, Ampere Altra terlihat sangat mengesankan dalam hal kinerja dan efisiensi energi. Sekitar 3500 core prosesor dapat "dikemas" dalam rak server 42U standar dengan catu daya 12,5 kW, menghasilkan penghematan dari perhitungan watt per inti.





Dan ini baru permulaan. Jeff Wittich mengatakan bahwa dalam satu tahun produk lain, nama kode Mystique, akan muncul di pasar, di mana Ampere selanjutnya akan meningkatkan jumlah core.

Mystique akan mendukung konektor yang sama, sehingga penggantian motherboard tidak diperlukan. Generasi SirC SoC generasi berikutnya direncanakan untuk tahun 2022.



Dalam beberapa tahun terakhir, kami telah mengamati beberapa upaya untuk melepaskan prosesor ARM sisi-server dari perusahaan yang berbeda: Broadcom / Cavium / Marvell, Calxeda, Huawei, Fujitsu, Phytium, Annapurna / Amazon dan AppliedMicro / Ampere. Sebagian besar upaya ini tidak berhasil. Tetapi ada tanda-tanda bahwa situasinya sedang berubah. Pada bulan Desember 2019 Amazon meluncurkan produksi server dengan 64-core Graviton2 prosesor ARM.Adalah sistem pada chip pada inti yang sama dengan inti ARM Neoverse N1. Dalam beberapa tes, instance ARM (M6g dan M6gd) berkinerja lebih baik, dan terkadang jauh lebih baik daripada x86.

Pada November 2019, dilaporkan bahwa perusahaan startup A.Us Nuvia mengumpulkan $ 53 juta dalam pendanaan modal ventura . Startup ini didirikan oleh tiga insinyur terkemuka yang terlibat dalam pembuatan prosesor di Apple dan Google. Mereka juga berjanji untuk mengembangkan prosesor server yang akan bersaing dengan Intel dan AMD. Menurut informasi yang tersedia , Nuvia dirancang dari awal sebuah inti prosesor yang dapat dibangun "di atas" dari arsitektur ARM, tetapi tanpa mendapatkan lisensi ARM.

Semua ini menunjukkan bahwa prosesor RISC dapat menemukan aplikasi tidak hanya di perangkat seluler, tetapi juga di server, serta di komputer desktop dan laptop. Omong-omong, ada desas-desus bahwa laptop Apple MacBook masa depan juga akan keluar pada prosesor ARM .



Faktanya, model iPad Pro terbaru dengan prosesor ARM A12X hampir sebagus MacBook Pro 15 inci dengan prosesor Core i7 dan Core i9, sehingga peningkatan seperti itu akan menjadi sangat logis.

---