Ampere Altra - o primeiro processador ARM de 80 núcleos do mundo

A empresa californiana Ampere apresentou os primeiros processadores baseados em ARM para servidores de 80 núcleos do setor na arquitetura de 64 bits Ampere Altra .

Por vários anos, os especialistas previram que a plataforma ARM competirá com o x86 nos data centers, mas isso não acontece. No final de 2019, a Intel domina lá com uma participação de 95,5% , AMD - 4,5%.

No entanto, o novo processador ARM no benchmark SPECrate 2017 mostra um desempenho superior ao AMD EPYC de 64 núcleos mais rápido ou ao Xeon de 28 núcleos de ponta 28 da família Cascade Lake. Esta é uma aplicação séria (embora os resultados do benchmark sejam um pouco "distorcidos", veja abaixo).

A principal vantagem do ARM é a eficiência energética, que, por definição, os processadores x86 não podem ser compatíveis devido à arquitetura. O Ampere Altra de 80 núcleos possui um TDP de 45-210 watts, uma frequência de clock de 3 GHz.

Ampere acredita que um encadeamento por núcleo, em vez de dois, contribui para maior segurança, já que esse design protege melhor os núcleos individuais contra ataques a canais de terceiros, como Meltdown e Spectre.





O processador foi projetado para aplicativos de servidor, como análise de dados, inteligência artificial, bancos de dados, armazenamento, pilhas de telecomunicações, computação de fronteira, hospedagem na web e aplicativos em nuvem. Especialmente para aplicativos de aprendizado de máquina no nível do hardware, é implementado o suporte aos formatos de dados FP16 (números de meia precisão) e INT8 (representação de byte único de um número inteiro). Também há hash acelerado por hardware do AES e SHA-256.



Os microchips são fabricados na fábrica da TSMC usando a tecnologia de processo de 7 nm. As primeiras amostras de CPU já foram enviadas a clientes em potencial e a produção em massa está planejada para começar em meados de 2020.

O CEO da Ampere e o ex-presidente da Intel, Renée James, fundaram a Ampere Computing em outubro de 2017 com base na falida Applied Micro Circuits Corporation (1979-2017), que também projetou processadores de servidor ARM. Em particular, em 2011, ela introduziu a plataforma X-Gene de 64 bits baseada no ARMv8-A.

Atualmente, James está combinando o diretor executivo e o presidente do conselho de administração da Ampere Computing com o cargo de vice-presidente do Comitê Consultivo de Telecomunicações de Segurança Nacional, que assessora o presidente dos Estados Unidos.

Eu me pergunto quão bem-sucedida será a nova tentativa de levar os processadores ARM ao mercado de servidores.

"Lançamos o processador com o maior número de núcleos do mercado", diz James. "Agora nós o enviamos [para teste] a alguns dos maiores provedores de serviços em nuvem do setor ... acho que as pessoas ficarão surpresas". [Substituindo tecnologias anteriores] sempre vem algo novo. E se não de uma empresa existente, então de uma nova. É muito interessante trabalhar no que considero ser o próximo estágio no desenvolvimento da indústria. "

Muito se falou sobre os chips de servidor ARM de 64 bits nos últimos anos, quando a AMD e o mencionado Applied Micro tentaram produzir processadores semelhantes. Mas essas empresas falharam. AMD encerrou seu projeto ARM e os ativos da Applied Micro foram vendidosMacom. Em 2017, o Carlyle Group comprou a divisão de processadores ARM dela. O acordo foi fechado no final de 2019 e James assumiu o cargo de CEO da nova empresa, deixando seu cargo de diretor de operações do Carlyle Group.


Duas plataformas de servidor Ampere: Jade e Monte. Os

núcleos de thread único do Snow Ampere Altra e os "servidores densos e eficientes em termos de energia" que podem ser construídos em tais CPUs permitirão que os clientes "maximizem o número de serviços que podem implantar na nuvem", disse a empresa.

Processador Ampere Altra baseado na plataforma ARM Neoverse N1. Comentários positivos sobre os novos servidores foram recebidos de engenheiros do Microsoft Azure, Oracle, Canonical, VMware, Kinvolk, Packet, Lenovo, Gigabyte, Wiwynn e Micron, todos citados em um comunicado de imprensa.


Servidor Mt. Jade para dois processadores (160 núcleos): análise de dados, bancos de dados, web

A empresa diz que o software está pronto para trabalhar com o Ampere Altra: “O mais importante agora é que, se você olhar para todos os níveis, nível do SO, tudo, do Linux ao O BSD e o Windows suportam o ARM ”, disse Jeff Wittich, vice-presidente sênior da Ampere Products. - Na virtualização, temos suporte para Kubernetes, Docker, VMware e KBM. Tudo é suportado lá. No nível do aplicativo, tudo o que funciona na nuvem hoje já está funcionando conosco. ”


Mt. Snow : , , ,

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  • 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 diz que, em testes, o processador Ampere mostra um resultado 4% melhor que o processador EPYC mais rápido da AMD e consome 14% menos energia. Estamos falando de um processador EPYC
7742 de 64 núcleos com um TDP de 225 W e um custo de US $ 6950. Este é o mais poderoso da família de processadores EPYC 2 na microarquitetura Zen 2. A família foi introduzida em agosto de 2019.





Wittich também citou um processador Xeon de 28 núcleos da família Cascade Lake. O processador Ampere Altra superou "2,23 vezes em desempenho e 2,11 vezes em eficiência energética". Aqui, os indicadores foram comparados com o Xeon Platinum 8280 de 28 núcleos (205 W) e a eficiência energética foi calculada com base em um núcleo.

Alegadamente, no benchmark inteiro SPECrate 2017, o processador Ampere Altra mostra um resultado maior que 259. EmIsso resulta na tabela abaixo do desempenho máximo do sistema de servidor ASUS RS720A-E9 (KNPP-D32) (2,20 GHz, AMD EPYC 7601) e do sistema de servidor ASUS RS500A-E10 (KRPA-U16) 2,25 GHz, AMD EPYC 7742.

No entanto, Ampere aplicou o resultado da AMD é de 0,85 devido ao uso do pacote do compilador AMD64 para compilar o código de referência comparado ao GCC 8.2, que ele próprio utilizava, pois o compilador AMD C / C ++ produz código mais otimizado que o GCC para ARM.

Apesar dessas “reviravoltas” do benchmark, o Ampere Altra parece muito impressionante em termos de desempenho e eficiência energética. Cerca de 3500 núcleos de processador podem ser "empacotados" em um rack de servidor padrão de 42U com uma fonte de alimentação de 12,5 kW, resultando em economia no cálculo de watts por núcleo.





E este é apenas o começo. Jeff Wittich disse que em um ano outro produto, codinome Mystique, aparecerá no mercado, no qual a Ampere aumentará ainda mais o número de núcleos.

O Mystique suporta o mesmo conector, portanto, a substituição da placa-mãe não é necessária. A próxima geração do Siryn SoC está planejada para 2022.



Nos últimos anos, observamos várias tentativas de liberar processadores ARM do lado do servidor de diferentes empresas: Broadcom / Cavium / Marvell, Calxeda, Huawei, Fujitsu, Phytium, Annapurna / Amazon e AppliedMicro / Ampere. A maioria dessas tentativas não teve êxito. Mas há sinais de que a situação está mudando. Em dezembro de 2019, a Amazon lançou servidores de produção com processadores ARM Graviton2 de 64 núcleos.É um sistema em um chip no mesmo núcleo que o núcleo do ARM Neoverse N1. Em alguns testes, as instâncias do ARM (M6g e M6gd) tiveram um desempenho melhor e, às vezes, muito melhor que o x86.

Em novembro de 2019, foi relatado que a startup americana Nuvia levantou US $ 53 milhões em financiamento de capital de risco . A startup foi fundada por três engenheiros líderes envolvidos na criação de processadores na Apple e no Google. Eles também prometem desenvolver processadores de servidor que competirão com Intel e AMD. De acordo com as informações disponíveis , o Nuvia projetou do zero um núcleo de processador que pode ser construído "em cima" da arquitetura ARM, mas sem obter uma licença ARM.

Tudo isso indica que os processadores RISC podem encontrar aplicativos não apenas em dispositivos móveis, mas também em servidores, bem como em computadores desktop e laptops. A propósito, há rumores de que os futuros laptops Apple MacBook também serão lançados nos processadores ARM .



De fato, os modelos mais recentes do iPad Pro com processadores A12X ARM são quase tão bons quanto os MacBook Pros de 15 polegadas com os processadores Core i7 e Core i9, portanto, essa atualização se tornará bastante lógica.

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