Компания Ampere Computing — далеко не новичок в индустрии разработки многоядерных ARM-процессоров. Появившись на горизонте несколько лет назад, в 2017 году, она быстро стала известной. Во многом — благодаря своей первой успешной разработке, 128-ядерному ARM-процессору Altra Max. Он предназначался для установки в специализированное оборудование для дата-центров и индустрии сетевых технологий в целом. С тех пор компания регулярно продолжает выпускать новые чипы. Сейчас представлен чип AmpereOne, у которого уже 192 ядра и новая микроархитектура. Что это за процессор?

Современный техпроцесс и новая архитектура

Чипы Altra Max, поставляемые на рынок с 2021 года, работают на базе архитектуры Arm Neoverse N1. Новые чипы, по словам разработчиков, основаны на ARM-архитектуре, разработанной собственными силами компании. При этом чипы совместимы с набором инструкций Armv8.6+. Соответственно, поставщикам ПО не придется добавлять какие-то новые функции, все работает «из коробки». Команда Ampere Computing сообщает, что самостоятельно оптимизировала чипы для своих клиентов — гиперскейлеров, операторов дата-центров и т.п.



Чипы производятся по техпроцессу 5 и 7 нм. У них до 192 ядер, причем на каждое ядро приходится 2 МБ кэша L2. Размер кэша L1 — 16 Кбайт для инструкций и 64 Кбайт для данных. Кроме того, есть и процессоры со 136, 144, 160, 172 ядрами. Частота работы ядра при этом — 3 ГГц.

Что касается оптимизации под нужды клиентов — не пустые слова. Например, каждое ядро, если это нужно покупателю, получит доступ к определенной пропускной способности памяти. Есть мониторинг «старения» процессора, так что покупатели смогут отслеживать появление возможных проблем и решать их еще до того, как они приведут к серьезным сбоям. Также предусмотрен детектор просадок напряжения и введены новые функции безопасности.



Конструкция чипа предусматривает восемь каналов памяти DDR5 с поддержкой ECC. Таким образом, сервер может иметь сразу 16 слотов DIMM с максимальным объемом ОЗУ в 8 ТБ. Доступны и 128 линий PCIe 5.0. Кроме Armv8.6+ поддерживается и SBSA 5. Тип корпуса — LGA, количество контактов у чипов — 5964.

Как и все прочие системы компании, этот процессор предназначен для работы в облачной инфраструктуре. По мнению разработчиков, у их чипов более высокая производительность из расчета на один ватт по сравнению с серверными процессорами от Intel и AMD. Заявленное энергопотребление — 1,8 Вт в расчёте на ядро, или от 200 до 350 Вт на сокет в зависимости от версии решения.



Правда, рассчитывается все это для стойки. Так, в тесте с типичным веб-приложением стойка с 36 процессорами Ampere обеспечивает производительность, равную производительности двух стоек с чипами AMD Epyc или трех — с Intel Xeon. Понятно, что любой производитель использует тесты, которые показывают их продукцию с выгодной стороны, но, скорее всего, доля правды в этом есть. Более подробную информацию можно будет получить уже после тестирования процессоров независимыми экспертами.



Положительная новость для тех, кто работает с чипами Altra — их снимать с производства не будут, но, к сожалению, и новых моделей в этой линейке тоже не будет.



Что касается клиентов Ampere, то их много, и это крупные компании, включая Google Cloud, Microsoft Azure, Oracle Cloud, Alibaba и Tencent. Плюс OEM-производители HPE и Supermicro.

Для этих компаний важны безопасность, надежность, удобство обслуживания чипов и т.п. В Ampere предусмотрели поддержку ECC, шифрование памяти с одним ключом, тегирование памяти, вложенную виртуализацию и т.п. Также у процессора есть криптографические и энтропийные модули, защита от спекулятивных атак, защита от атак ROP/JOP.

Немного подробностей об Ampere Computing и ее предыдущих разработках

В 2020 году компания анонсировала 80-ядерный процессор. Ampere Altra, такое название он получил, также базировался на ARM архитектуре. После изготовления инженерных образцов компания отрапортовала о том, что процессор показал более высокую производительность, чем 64-ядерный AMD EPYC или топовый 28-ядерный Xeon семейства Cascade Lake. При этом чип весьма экономный, он потребляет меньше энергии, чем x86 аналоги.

Тогда же был выпущен и сервер, базирующийся на Ampere Alta. Он поддерживает работу сразу с двумя 80-ядерными процессорами. Пара компаний закупила эти серверы и открыла к ним бесплатный доступ для тестов. Все оказалось на высоте.

Ну а чуть позже был анонсирован и 128-ядерый чип. Новинка оснащена 128 физическими ядрами (без технологии многопоточности). Кэш L1 для инструкций и данных — 64 Кбайт, L2 — 1 МБ, L3 — 32 МБ для каждого из ядер. Тактовая частота ядер — 3.0 ГГц.

Для того, чтобы обеспечить работу процессора, компания разработала соответствующую систему памяти для обработки ядер. Так, для Ampere предусмотрен 8-канальный 72-битный контроллер памяти DDR4-3200. Он поддерживает вплоть до 16 модулей DIMM, это получается 4 ТБ ОЗУ на один сокет. Кроме того, для подключения процессора предусмотрено 128 полос протокола PCIe Gen4.

Сейчас партнеры компании производят серверы с поддержкой чипов предыдущих поколений от Ampere, включая Ampere Altra Max (до 128 ядер, до 3 ГГц, TDP до 250 Ватт). Стоимость чипов компании примерно на треть ниже, чем у конкурентов вроде Intel и AMD, так что закупка оборудования обходится несколько дешевле.

В конце 2021 года компания GIGABYTE стала производить двухсокетные Arm-серверы R182 и R282 с Ampere Altra Max. Это два варианта серверов в форм-факторах 1U и 2U. Они базируются на плате GIGABYTE MP92-FS0, которая рассчитана на установку двух процессоров Altra Max. Соответственно, в этом случае каждый сервер предоставляет 256 ядер (SMT нет). Ну а 32 слота DDR4-3200 позволяют суммарно получить до 8 Тбайт памяти (4 Тбайт на разъём).

Что еще? В конце 2022 года мы протестировали 80-ядерный ARM-процессор Ampere Altra, сравнили его с AMD EPYC и остались довольны результатом. Подробности читайте в этом обзоре. Новых процессоров от Ampere у нас пока нет, но как только (и если) они к нам попадут, тоже протестируем и расскажем о результатах.

Возможно, эти тексты тоже вас заинтересуют:

→ Создаем блог на Django с опросами и тестами. Краткая инструкция. Часть 1
→ OpenStack vs VMware: что лучше — open source или проприетарная платформа
→ Когда типизация делает тебе больно: как у нас появился статический анализатор