Процессоры Ampere Altra были анонсированы весной 2020 года. На OCP Virtual Summit 2020 GIGABYTE представила системную плату MP32-AR0 с разъёмом для процессоров Ampere, а осенью она опубликовала сведения о новой серии серверов R272-P30 (Mount Snow). Теперь же Ampere разослала зарубежным обозревателям двухсокетные платформы Mount Jade, и первые результаты тестирования новых CPU внушают оптимизм.

Чипы Ampere Altra имеют до 80 ядер с архитектурой ARM v8.2+ (с некоторыми улучшениями из наборов v8.3 и 8.4), связанных между собой mesh-шиной Arm CoreLink CMN-600. Поддерживает эти ядра развитая система кешей: 64+64 Кбайт L2, 1 Мбайт L2 и до 32 Мбайт общего L3. Подсистема памяти имеет 8 каналов DDR4-3200 (72-бит, 2DPC, до 4 Тбайт суммарно).

Для подключения периферии есть контроллер PCIe 4.0 на 128 линий, но в двухсокетном варианте по 32 линии с каждой стороны отводится на связь между CPU, что в сумме даёт 192 линии. Причём для связи применяется CCIX. Отдельно стоит отметить, что Ampere идёт по пути AMD — стоимость CPU зависит только от числа ядер и их частоты, а в остальном функциональность более дешёвых моделей не отличается от таковой в старших версиях CPU.

В отличие от традиционных Intel Xeon, AMD EPYC и уж тем более IBM POWER9/10, многопоточности в Altra нет. Однако разработчики называют это преимуществом: отказ от SMT позволил им снизить уровень энергопотребления — показатель, чрезвычайно важный для рынка высокоплотных серверных систем. Кроме того, одной из причин была названа повышенная безопасность.

Образцы Mount Jade, разосланные зарубежным обозревателям, получили по два топовых 80-ядерных процессора Altra Q80-33, работающих на частоте 3,3 ГГц и имеющих теплопакет 250 Ватт, а также 512 Гбайт DDR4-3200. В отличие от однопроцессорного варианта, двухпроцессорный был разработан в сотрудничестве с Wiwynn, известным разработчиком и поставщиком OCP-платформ.

Процессорный разъём Ampere своего имени пока не имеет; по аналогии с решениями Intel его можно назвать LGA 4926. Это больше, чем у Xeon Scalable второго поколения, и даже больше, чем у Cooper Lake с его 4189 контактами. Механизм установки радиаторов, однако, больше напоминает AMD SP3: имеется привычная откидная рамка, она фиксируется пятью винтами. Сам процессор имеет внушительные габариты: 77 × 66,8 мм.

Любопытно, что эталонный дизайн Mount Jade использует радиаторы с довольно маленькой площадью контакта, порядка ¼ от площади крышки теплораспределителя на самом процессоре. Это позволяет примерно судить о реальной площади кристалла Altra Quicksilver. Он, напомним, монолитный и производится с использованием 7-нм норм. Впрочем, радиаторы снабжены испарительной камерой, так что должны работать достаточно эффективно и справляться с TDP 250 Ватт.

Соперниками для Ampere Altra Q80-33 естественным образом выступают AMD EPYC 7742 (64 ядра, SMT2, 225 Ватт, $6950) и Intel Xeon Platinum 8280 (28 ядер, SMT2, 205 Ватт, $10009). Решение Ampere, однако, заметно дешевле — оно оценено в $4050. Естественно, для крупных заказчиков цены варьируются, но всё-таки предложение Ampere выглядит весьма привлекательно с учётом характеристик.

Помимо этого, Ampere исповедует иной подход к «турборежиму»: если в мире x86 принята некая «минимальная базовая частота», которую процессор может превышать, то Altra Qicksilver практически всегда работает на максимальной заявленной для модели частоте, лишь изредка снижая её. А вот теплопакет новые процессоры пытаются поддерживать на как можно более низком уровне.

Нельзя сказать, что новые процессоры во всём выступили лидерами: в частности, AnandTech отметили довольно высокие задержки, как в пределах одного разъёма, так и межпроцессорные. Возможно, последнее вызвано необходимостью двойного преобразования между протоколами AMBA CHI и CCIX. Вообще межпроцессорная связь выглядит довольно слабым звеном Altra: у AMD ширина Infinity Fabric вдвое шире (64 линии PCIe 4.0 против 32), у Intel три интерфейса UPI хотя и обеспечивают меньшую пропускную способность, но не имеют «наценки» к латентности.

А вот в тестах на пропускную способность памяти Altra Q80-33 выступил явным лидером и явно показал преимущества своей более гибкой модели использования ресурсов DRAM. Аутсайдером здесь оказался Xeon, имеющий лишь шесть каналов против восьми более высокочастотных у AMD и Ampere.

Уже в однопоточных тестах SPECint2017 и SPECfp2017 новинка показала себя, как минимум, не хуже Xeon Platinum 8280, а в ряде случаев опередила и AMD EPYC 7742. В отдельных тестах 80 ядер ARM показали себя хуже 28 ядер Intel, особенно заметно это отставание в тестах на вычисления с плавающей запятой.

Возможным виновником называют сравнительно слабую подсистему предвыборки (prefetch), тем более что в аналогичном тесте (507.cactuBSSN) другой процессор на базе ARM, AWS Graviton2, показал себя лучше. Кроме того, Xeon способен разгоняться до 4 ГГц при двух активных ядрах, что не могло не повлиять на результаты.

В многопоточных тестах Xeon по понятной причине выступил аутсайдером, а вот Altra Q80-33 вышел в лидеры практически во всех тестах, за исключением вышеупомянутого 507.cactuBSSN. Это великолепный результат, ведь соперник в лице AMD EPYC 7742 может выполнять 128 потоков. По сути, в SPECint мы имеем нового абсолютного лидера в классе двухпроцессорных систем, да и в SPECfp новинка практически не уступает «красному» сопернику. Также стоит отметить, что один Altra Q80-33 явно быстрее Graviton2 (64 ядра).

В тестах Java повторить триумф не удалось. Сказалась незрелость программного обеспечения, а также отсутствие SMT. Возможно также, что тестовые сценарии привели к насыщению межъядерной mesh-сети и подсистем памяти Altra, однако в критических сценариях всё же главным недостатком нового процессора стало отсутствие мультитрединга.

Недаром IBM, остающаяся одним из главных поставщиков java-решений, активно использует SMT4 и даже SMT8: в таких условиях ПО на базе JVM чувствует себя великолепно. В эту же сферу, вероятно, метила и Marvell со своими ThunderX3, судьба которых так и не определена. В целом, однако, платформа Altra всё же смогла занять промежуточное положение между «красными» и «синими».

В тестах на компиляцию новинка показала себя хорошо: у ряда обозревателей компиляция LLVM Suite оказалась примерно столь же быстрой, как и на системе с двумя EPYC 7742; впрочем, у Phoronix отмечена аномалия — Altra уступила платформе Xeon. Но даже в этом случае платформа ARM продемонстрировала лучшую энергоэффективность. В тестах на сжатие, в основном, наблюдается паритет между Altra и AMD, в тестах MariaDB, nginx, а также файл-серверных сценариях картина аналогичная.

В целом, дебют платформы Ampere Altra можно считать многообещающим. Новые процессоры проявили себя великолепно: при более низком уровне энергопотребления они смогли продемонстрировать производительность примерно на уровне AMD EPYC 7742 или несколько ниже, и это в подавляющем большинстве тестов и при более низкой рекомендуемой цене. У новой платформы есть некоторые недостатки, в частности, не очень эффективная схема межпроцессорной связи и отсутствие поддержки SMT, но, к счастью, это не оказало фатального влияния на итоговую производительность.

Референсный вариант сервера Wiwynn Mount Jade выглядит очень привлекательно. Платформа проявила себя достаточно зрело: она обладает лучшим в своём классе уровнем энергопотребления и способна предоставить в распоряжение пользователей 160 эффективных процессорных ядер, а также пул оперативной памяти объёмом вплоть до 8 Тбайт. Основной проблемой пока, как и в случае нашего теста ARM-платформы TaiShan, отсутствие оптимизаций ПО и развитой экосистемы, но это лишь вопрос времени.

Полностью новые обзоры процессора Ampere Altra и платформы Mount Jade можно прочесть на AnandTech, ServeTheHome и Phoronix. Напоследок отметим, что NVIDIA, находящаяся в процессе поглощения Arm, только выиграет от подобных платформ и уже портирует своё ПО на Arm. В частности, та же Mount Jade в связке с NVIDIA T4 и DPU NVIDIA Mellanox BlueField-2 используется для облачного гейминга. Кроме того, заявлено о партнёрстве с GIGABYTE, Inspur и Wiwynn.

Источники:

• anandtech.com
• ServeTheHome
• Phoronix