Възможностите на 192-ядреният процесор AmpereOne на компанията Ampere Computing

Ampere Computing далеч не е новак в индустрията за разработване на многоядрени ARM процесори. След като се появи на хоризонта преди няколко години, през 2017 г. тя бързо стана известна. Това до голяма степен се дължеше на първата ѝ успешна разработка – 128-ядрения ARM процесор Altra Max. Той бе предназначен за инсталиране в специализираното оборудване за центрове за данни и мрежовата индустрия като цяло. Оттогава компанията редовно продължава да пуска нови чипове. Сега бе представен чипът AmpereOne, който вече има 192 ядра и нова микроархитектура. Какъв е този процесор?

Съвременен технологичен процес и нова архитектура

Чиповете Altra Max, които са на пазара от 2021 г., са базирани на архитектурата Arm Neoverse N1. Новите чипове, според разработчиците, се основават на архитектурата на ARM, разработена самостоятелно със собствените сили на компанията. В същото време чиповете са съвместими с набора от инструкции Armv8.6+. Следователно на производителите на софтуер няма да се налага да добавят нови функции, всичко работи още със закупуването на чипа. Екипът на Ampere Computing твърди, че е оптимизирал чиповете за своите клиенти – хиперскейлъри, оператори на центрове за данни и др.

Чиповете се произвеждат по 5 и 7 nm технологичен процес. Те разполагат с до 192 ядра с 2 MB L2 кеш на ядро. Кеш паметта L1 е 16 KB за инструкции и 64 KB за данни. Освен това има процесори със 136, 144, 160 и 172 ядра. Работната честота на ядрата е 3 GHz.

Що се отнася до оптимизирането за нуждите на клиентите – това не са празни думи. Така например всяко ядро, ако клиентът има нужда от това, ще има достъп до определена пропускателна способност на паметта. Има мониторинг на „стареенето“ на процесора, така че клиентите ще могат да следят за евентуални проблеми и да ги решават, преди да са довели до сериозни повреди. Има и детектор за пропадане на напрежението и са въведени нови функции за сигурност.

Чипът е проектиран с осем канала за DDR5 оперативна памет с поддръжка на ECC. Това означава, че сървърът може да има 16 DIMM слота едновременно с максимален капацитет на RAM паметта до 8 TB. Налични са и общо 128 PCIe 5.0 линии. В допълнение към Armv8.6+ се поддържа и SBSA 5. Типът на корпуса е LGA, а броят на изводите на чипа е 5964.

Подобно на всички останали системи на компанията, този процесор е проектиран за работа в облачната инфраструктура. Според разработчиците техните чипове имат по-висока производителност на ват от сървърните процесори на Intel и AMD. Заявената консумация на енергия е 1,8 вата на ядро, или от 200 до 350 вата на сокет, в зависимост от версията на решението.

Всичко това обаче е изчислено рамките на една стойка. Така че при тест с типично уеб приложение един стелаж с 36 процесора Ampere осигурява производителност, равна на два стелажа с чипове AMD Epyc или три с Intel Xeon. Разбираемо е, че всеки производител използва тестове, които представят продуктите му в негова полза, но вероятно в това има известна доза истина. По-подробна информация ще бъде налична, след като процесорите бъдат тествани от независими експерти.

Добрата новина за работещите с чипове Altra е, че те няма да бъдат спрени от производство, но за съжаление няма да има и нови модели от тази гама.

Що се отнася до клиентите на Ampere, те са много и са големи компании, включително Google Cloud, Microsoft Azure, Oracle Cloud, Alibaba и Tencent. Плюс OEM производителите HPE и Supermicro.

За тези компании са важни сигурността, надеждността, лесната поддръжка на чиповете и други подобни аспекти. Ampere осигурява поддръжка на ECC, криптиране на паметта с един ключ, маркиране на паметта, вложена виртуализация и др. Процесорът разполага и с криптографски и ентропийни модули, защита срещу спекулативни атаки, защита срещу ROP/JOP атаки.

Малко повече подробности за Ampere Computing и нейните предишни разработки

През 2020 г. компанията представи 80-ядрен процесор. Той получи името Ampere Altra и също се базира на ARM архитектура. След като изготви инженерни образци, компанията съобщи, че процесорът е показал по-висока производителност от 64-ядрения AMD EPYC и от върховия 28-ядрен Xeon от фамилията Cascade Lake. В същото време чипът е много икономичен, като консумира осезателно по-малко енергия от своите x86 аналози.

По същото време бе представен и сървър, базиран на Ampere Alta. Той поддържа два 80-ядрени процесора едновременно. Няколко компании закупиха тези сървъри и ги предоставиха безплатно за тестове. Всичко се оказа на много високо ниво.

Малко по-късно беше обявен и 128-ядрен чип. Той е оборудван със 128 физически ядра (без технологията за многопоточна работа). Кешът за инструкции и данни L1 е 64 kb, L2 е 1 MB, а L3 е 32 MB за всяко ядро. Тактовата честота на ядрата е 3,0 GHz.

За да може процесорът да бъде използван в различните облачни устройства, компанията е разработила подходяща система за памет, която да обслужва ядрата. Така за Ampere е осигурен 8-канален 72-битов DDR4-3200 контролер на паметта. Той поддържа до 16 DIMM модула, което прави 4 TB RAM на гнездо. Освен това се поддържат 128 PCIe Gen4.