Сегодня на наших глазах в мире процессоростроения происходит серьёзная смена парадигм: от унифицированных архитектур общего назначения и монолитных решений разработчики уходят в сторону модульности и активного использования специфических аппаратных ускорителей. Разумеется Arm не осталась в стороне — на мероприятии 2023 OCP Global Summit компания рассказала о новой инициативе Arm Total Design.

Эта инициатива должна помочь как создателям новых процессоров за счёт ускорения процесса разработки и снижения его стоимости, так и владельцам крупных вычислительных инфраструктур. Последние всё больше склоняются к специализации и дифференциации в процессорных архитектурах новых поколений, но ожидают также энергоэффективности, дружественности к экологии и как можно более низкой совокупной стоимости владения.

Источник изображений здесь и далее: Arm

В основе инициативы Arm лежит анонсированная ещё в августе на HotChips 2023 процессорная платформа Arm Neoverse Compute Subsystem (CSS). Neoverse CSS N2 (Genesis) представляет собой готовый набор IP-решений Arm, включающий в себя процессорные ядра, внутреннюю систему интерконнекта, подсистемы памяти, ввода-вывода, управлениям питанием, но оставляющий место для интеграции партнёрских разработок — различных движков, ускорителей и т.п.

По сути, речь идёт о почти готовых процессорах, не требующих длительной разработки процессорной части с нуля и всех связанных с этим процессом действий — верификации, тестирования на FPGA, валидации дизайна и многого другого. По словам Arm такой подход позволяет сэкономить разработчикам до 80 человеко-лет труда инженеров.

Дизайн Neoverse CSS N2 довольно гибок: финальный процессор может включать в себя от 24 до 64 ядер Arm, работающих в частотном диапазоне 2,1–3,6 ГГц. Предусмотрено по 64 Кбайт кеша инструкций и данных, а вот объёмы кешей L2 и L3 настраиваются и могут достигать 1 и 64 Мбайт соответственно. Ядра реализуют набор инструкций Arm v9 и содержат по два 128-битных векторных блока SVE2. Имеется поддержка инструкций, характерных для ИИ-задач и криптографиии.

Подсистема памяти может иметь до 8 каналов DDR5, а возможности ввода-вывода включают в себя 4 блока по 16 линий PCIe или CXL. Также возможно объединение двух чипов CSS N2 в едином корпусе, что даёт до 128 ядер на чип. В качестве внутреннего интерконнекта используется меш-сеть Neoverse CMN-700.

В дизайне Neoverse CSS N2 имеются и вспомогательные ядра Cortex-M7. Они работают в составе блоков System Control Processor (SCP) и Management Control Processor (MCP), то есть управляют работой основного вычислительного массива, в том числе отвечая за его питание и тактовые частоты.

Инициатива Arm Total Design расширяет рамки Neoverse Compute Subsystem: речь идёт о создании полноценной экосистемы, обеспечивающей эффективную коммуникацию между партнёрами программы Neoverse CSS и предоставление им полноценного IP-инструментария и EDA, созданных при участии Cadence, Rambus, Synopsys и др.

Также подразумевается поддержка ведущих производителей «кремния» и разработчиков прошивок, в частности, AMI. В число участников проекта уже вошли такие компании, как ADTechnology, Alphawave Semi, Broadcom, Capgemini, Faraday, Socionext и Sondrel. Ожидается поддержка от Intel Foundry Services и TSMC, позволяющая говорить об эффективной реализации необходимых для мультичиповых решений технологий AMBA CHI C2C и UCIe.

Будучи объединённым под одной крышей инициативы Arm Total Design, такой конгломерат ведущих разработчиков и производителей микроэлектроники и системного ПО для него, сможет в кратчайшие сроки не просто создавать новые процессоры, но и гибко отвечать на вызовы рынка ЦОД и HPC, наделяя чипы поддержкой востребованных технологий и ускорителей.

В качестве примера можно привести совместный проект Arm, Socionext и TSMC, в рамках которого ведётся разработка универсального чиплетного процессора, который в различных вариантах компоновки будет востребован гиперскейлерами, поставщиками инфраструктуры 5G/6G и разработчиками периферийных ИИ-систем.

Компания Socionext из Иокогамы (Япония) объявила о планах по выпуску в 2025 году усовершенствованных 2-нм чипов, предназначенных для использования в ЦОД, беспроводной 5G-инфраструктуре и сетевой периферии. После этого её акции выросли в цене на 16 %, что является самым большим ростом в течении дня за всю историю компании, сообщил Bloomberg.

Socionext также заявила, что в разработке и производстве чипов сотрудничает с ведущими производителями, такими как Arm и TSMC. Как ожидается, инженерные образцы 32-ядерного чипа Socionext, изготовленном с использованием технологии нового поколения TSMC, будут продемонстрированы в первой половине 2025 года.

Источник изображения: Socionext

Компания Socionext, созданная в 2015 году в результате объединения подразделений Fujitsu Semiconductor и Panasonic, разрабатывает кастомизированные системы на кристаллах для заказчиков из потребительской, автомобильной и промышленной сфер. Корпоративные клиенты всё чаще используют подобные чипы для конкретных приложений, и на этом рынке Socionext конкурирует с тайваньскими компаниями Faraday Technology Corp., Alchip Technologies Ltd. и Global Unichip Corp. Год назад Socionext с успехом провела первичное публичное размещение акций (IPO), в ходе которого стоимость её акций выросла на 15 % на фоне высокого спроса.

Компания Giga Computing, подразделение корпоративных продуктов Gigabyte Technology, анонсировала серверы семейства R-Series, оснащённые процессорами AmpereOne с архитектурой Arm (до 192 ядер Arm с частотой до 3,0 ГГц, 8 каналов DDR5, 128 линий PCIe 5.0, TDP до 400 Вт).

Дебютировали четыре сервера: R163-P32 и R183-P92 в форм-факторе 1U, а также R263-P33 и R283-P93 типоразмера 2U. Все они поддерживают работу с ОС RHEL 9.0, Fedora 36, Oracle 9.0, Ubuntu 22.04 и Debian 11.

Источник изображений: Giga Computing

Модель R163-P32 рассчитана на установку одного чипа AmpereOne в исполнении LGA 5964. Есть 16 слотов для модулей оперативной памяти DDR5-4800 ёмкостью до 512 Гбайт каждый, 12 отсеков для SFF-накопителей NVMe/SATA/SAS, коннектор M.2 (PCIe 5.0 x4), два разъёма PCIe 5.0 x16 для карт FHHL, слот OCP 3.0 (PCIe 5.0 x16), сетевой контроллер 1GbE (Intel I210-AT) и выделенный сетевой порт управления 1GbE. Питание обеспечивают два блока мощностью 1300 Вт с сертификатом 80 Plus Platinum.

Версия R183-P92, в свою очередь, поддерживает два процессора AmpereOne. Этот сервер располагает 32 слотами для модулей DDR5-4800, двумя слотами OCP 3.0 (PCIe 5.0 x16) и двумя сетевыми портами 1GbE на базе Intel I350-AM2. Применены два блока питания на 2000 Вт с сертификатом 80 Plus Platinum. Прочие характеристики унаследованы у предыдущей версии.

Решение R263-P33 под один чип AmpereOne снабжено 16 слотами для модулей оперативной памяти DDR5-4800, четырьмя отсеками для SFF/LFF-накопителей NVMe/SATA/SAS, восемью отсеками для SFF/LFF-устройств SATA/SAS, коннектором M.2 (PCIe 5.0 x4), тремя разъёмами PCIe 5.0 x16 для карт FHHL, одним слотом PCIe 5.0 x8, двумя слотами OCP 3.0 (PCIe 5.0 x16), сетевым контроллером 1GbE (Intel I210-AT) и выделенным сетевым портом управления 1GbE. Установлены два блока мощностью 2400 Вт с сертификатом 80 Plus Platinum.

Сервер R283-P93 позволяет задействовать два процессора AmpereOne и 32 модуля DDR5-4800. Есть четыре слота PCIe 5.0 x16 для карт FHHL и два слота PCIe 5.0 x16 для карт LP, а также два порта 1GbE на базе Intel I350-AM2. Мощность каждого из двух блоков питания с сертификатом 80 Plus Platinum — 2700 Вт. Другие характеристики аналогичны модели R263-P33.

Несколько ключевых сотрудников Arm China оставили компанию, основав собственный стартап с господдержкой. Как сообщает The Register, теперь они ищут помощи у своих бывших коллег. Arm China на 49 % принадлежит холдингу Softbank, владеющему и большей частью международного бизнеса Arm, а остальная часть китайского подразделения компании находится в собственности консорциума, тесно связанного с местными властями.

Несколько бывших сотрудников Arm China создали стартап Borui Jingxin для разработки серверных чипов — он получил поддержку от властей Шэньчжэня и теперь хочет переманить из Arm China новых специалистов. Компания является лицензиатом Arm. В свете того, что отношения между США и Китаем поступательно ухудшаются, такое сотрудничество может столкнуться с проблемами в будущем, особенно с учётом того, что Вашингтон пытается ограничить доступ КНР к вычислительным мощностям.

Источник изображения: Li Yang/unsplash.com

Британский разработчик чипов уже отмечал незадолго до IPO, что компания осознаёт угрозу своему бизнесу, связанному с Китаем, особенно если ей дополнительно ограничат или вовсе запретят продажу китайским партнёрам интеллектуальной собственности в попытке сдержать технологическое развитие КНР. Дело в том, что около четверти всей выручки Arm поступает от Arm China. Достаточно отметить, что в Китае находится 40 % всех Arm-серверов мира.

Примечательно, что страхи вполне оправданы — наиболее производительные из разработанных Arm ядер серии Neoverse уже превосходят допустимый предел характеристик, заданный антикитайскими американскими и британскими санкциями. В случае ужесточения санкций объёмы интеллектуальной собственности на продажу могут дополнительно снизиться, а дело идёт к тому, что США, похоже, ужесточит контроль непременно. Несмотря на это, Китай недавно заявил о намерении увеличить вычислительные мощности, в следующие два года они должны преодолеть отметку 300 Эфлопс.

По расчётам IDC, рынок высокопроизводительных серверов в Китае в I квартале 2023 года должен вырасти до $3,1 млрд на 54 % год к году, а к 2027 году он вырастет впятеро, до $16,4 млрд. По мнению экспертов, на нынешнем технологическом уровне Китай отстаёт в разработке и производстве полупроводниковых технологий от западных стран, но ситуация постепенно меняется, и многие китайские компании перешли от закупок продуктов и технологий за рубежом к закупкам местной продукции или даже самостоятельной разработке и производству.

Fujitsu провела на этой неделе брифинг для СМИ и аналитиков на заводе в Кавасаки, на котором рассказала о разработке серверного процессора MONAKA, появление которого на рынке запланировано в 2027 году, пишет ресурс MONOist. Впервые о создании нового поколения CPU компания объявила весной этого года, а часть средств на разработку выделило правительство Японии.

Как сообщил Наоки Синдзё (Naoki Shinjo), гендиректор подразделения развития передовых технологий Fujitsu, MONAKA представляет собой высокопроизводительный энергоэффективынй процессор нового поколения, который разрабатывается для значительного повышения энергоэффективности ЦОД и обеспечения высокоскоростной обработки данных, необходимой для приложений ИИ и цифровой трансформации.

Источник изображений: MONOist

MONAKA будет основан на процессорной архитектуре Arm с набором инструкций Armv9-A с поддержкой масштабируемых векторных расширений SVE2. Он будет представлять собой 3D-сборку из чиплетов, а и его изготовление будет осуществляться с использованием 2-нм техпроцесса TSMC. По словам Синдзё, у процессора будет около 150 ядер, поддержка памяти DDR5 и интерфейс PCIe 6.0 с CXL 3.0. При этом для работы ему будет достаточно воздушного охлаждения.

Fujitsu ожидает, что MONAKA будет в два раза превосходить по энергоэффективности чипы конкурентов и во столько же раз опережать конкурентов по скорости обработки данных в области вычислений, ориентированных на рабочие нагрузки ИИ. За обеспечение безопасности данных в Armv9-A отвечает архитектура конфиденциальных вычислений Arm Confidential Compute Architecture (CCA).

Также сообщается, что в суперкомпьютере-преемнике Fugaku, который будет запущен в 2030 году, будут использоваться процессоры, разработанные с применением технологий, задействованных в MONAKA. В отличие от узкоспециализированных HPC-процессоров FUjitsu A64FX, которые легли в основу Fugaku, чипы MONAKA являются более универсальными решениями.

Компания NVIDIA, по сообщению ресурса VideoCardz, раскрыла планы по выпуску ускорителей нового поколения, предназначенных для применения в ЦОД и на площадках гиперскейлеров. NVIDIA указывает лишь ориентировочные сроки выхода решений, поскольку фактические даты зависят от многих факторов, таких как макроэкономическая обстановка, готовность сопутствующего ПО, доступность производственных мощностей и пр.

В конце мая нынешнего года NVIDIA объявила о начале массового производства суперчипов Grace Hopper GH200, предназначенных для построения НРС-систем и платформ генеративного ИИ. Эти изделия содержат 72-ядерный Arm-процессор NVIDIA Grace и ускоритель NVIDIA H100 с 96 Гбайт памяти HBM3.

Как сообщается, ориентировочно в конце 2024-го или в начале 2025 года на смену Grace Hopper GH200 придет решение Blackwell GB200. Характеристики изделия пока не раскрываются. Но отмечается, что архитектура Blackwell будет применяться как в ускорителях для дата-центров, так и в потребительских продуктах для игровых компьютеров (предположительно, серии GeForce RTX 50).

На 2025 год, согласно обнародованному графику, намечен анонс загадочной архитектуры «Х». Речь, в частности, идёт о решении с обозначением GX200. Изделия GB200 и GX200 подойдут для решения задач инференса и обучения моделей. Примечательно, что старшие чипы также получат NVL-версии. Вероятно, вариант GH200 с увеличенным объёмом набортной памяти как раз и будет называться GH200NVL.

Источник изображения: NVIDIA

При этом теперь компания разделяет продукты на Arm- и x86-направления. Первое, судя по всему, так и будет включать гибридные решения GB200 и GX200, а второе, вероятно, вберёт в себя в первую очередь ускорители в форм-факторе PCIe-карт и универсальные ускорители начального уровня серии 40: B40 и X40.

Сопутствовать новым чипам будут сетевые решения Quantum (InfiniBand XDR/GDR) и Spectrum-X (Ethernet) классов 800G и 1600G (1.6T). И если в области InfiniBand компания фактически является монополистом, то в Ethernet-сегменте она несколько отстаёт от, например, Broadcom, у которой теперь есть даже выделенные ИИ-решения, Cisco и Marvell. А вот про будущее NVLink компания пока ничего не рассказала.

Телеком-гигант Vodafone поддерживает многочисленные проекты в рамках парадигмы OpenRAN, в том числе сотрудничая с лидерами полупроводниковой индустрии. Как сообщает The Register, компания подтвердила сотрудничество с Arm в разработке энергоэффективных чипов для базовых станций 5G. Попутно она взаимодействует и с Intel

OpenRAN — концепция, предполагающая строительство мобильной инфраструктуры с использованием элементов, выпускаемых различными производителями. В Vodafone рассчитывают ускорить развитие своей платформы OpenRAN, используя Arm-архитектуру. Предполагается, что это позволит удовлетворить растущий пользовательский спрос на быстрые и «зелёные» мобильные решения.

В компании сообщили, что уже работают с производителем Arm-процессоров Ampere Computing и компанией SynaXG, специалистом по выпуску сетевых решений, для тестирования и оценки решений на Arm-архритектуре. Тестирование должно начаться ещё до конца этого года, после чего начнётся интеграция с коммерческим ПО OpenRAN от Fujitsu для последующих испытаний на площадках Vodafone в Испании и Великобритании в I квартале 2024 года. В Vodafone сообщают и о вероятной проверке совместимости с оборудованием других вендоров.

Источник изображения: Steven Van Elk/unsplash.com

Ожидается, что это позволит расширить полупроводниковую и программную экосистему OpenRAN-решений, а расширение числа лучших в своём классе поставщиков, конкурирующих на одном поле, приведёт к ускорению инноваций, повышению энергоэффективности и безопасности на благо пользователей. Впрочем, одним из основных мотивов внедрения OpenRAN всё ещё является экономия средств.

Сообщается, что компания уже работает с Intel над похожими разработками. По некоторым данным, ведутся работы над архитектурой специализированного чипсета в лабораториях Vodafone в Испании, а Intel должна создать образцы чипов для начала тестов мобильным оператором. Более того, плоды работ над Arm-решениями хотят сделать достоянием всей мобильной индустрии. В Vodafone утверждают, что это обеспечит мелкие компании необходимой поддержкой, чтобы те тоже смогли внести свой вклад в Open RAN-проекты.

Также на этой неделе Vodafone объявила о дополнительных планах запуска коммерческого пилотного OpenRAN-проекта уровня 5G при участии Nokia. Проект будет реализован на севере Италии и предусматривает использование контейнеризованного ПО Nokia на платформе Red Hat OpenShift. Оно будет применяться с оборудованием, включающим серверы Dell PowerEdge XR8000, а также сетевые ускорители Nokia, разработанные совместно с Marvell.

Oracle представила инстансы Ampere A2 следующего поколения на базе 192-ядерных Arm-процессоро AmpereOne, которые станут доступны для клиентов компании позднее в этом году. Как сообщает Oracle, новые инстансы обеспечивают на 44 % лучшее соотношение цены и производительности по сравнению с предложениями на архитектуре x86 и идеально подходят для ИИ-инференса, работы с базами данных, веб-сервисами, рабочих нагрузок транскодирования мультимедиа и поддержки среды выполнения для таких языков, как GO и Java.

Инстансы OCI Ampere A2 предлагают до 320 ядер в случае bare metal и до 156 ядер в рамках одной виртуальной машины. Обладая большим объёмом приватного кеша, стабильной рабочей частотой, однопоточными ядрами и новыми функциями управления памятью, инстансы нового поколения позволяют обеспечить ещё более предсказуемую производительность за счёт снижения влияния внешних помех, как происходит в случае SMT, и одновременно предлагают безопасную микроархитектуру для многопользовательских облачных сред.

Источник изображений: Ampere

«То, что происходит с OCI и Ampere, является отражением значительных перемен, происходящих в нашей отрасли, — сказала гендиректор Ampere Рене Джеймс (Renee James). — Времена использования мощности в качестве показателя производительности переходят в эру высокопроизводительных вычислений с низким энергопотреблением. Такие клиенты, как 8X8 и другие, признают, что существует необходимость снизить затраты на инфраструктуру и в то же время сократить выбросы углекислого газа без ущерба для производительности. В нашу эру компьютеров с ИИ новая сила — это меньшая мощность».

Клэй Магоуирк (Clay Magouyrk), исполнительный вице-президент Oracle Cloud Infrastructure Development, сообщил, что в связи с быстрым ростом Oracle подошла к пределам доступной мощности, и для дальнейшего масштабирования облака ей необходим рост эффективности в дополнение к производительности: «Вот почему мы используем Ampere для всего: от базы данных Oracle до приложений Fusion, а теперь и для всех наших сервисов OCI. С развитием ИИ-обработки этот сдвиг в вычислениях стал ещё более важным. Ampere — это решение OCI для устойчивого облака».

СУБД Oracle Database полностью поддерживается процессорами Ampere. Кроме того, все сервисы OCI, число которых исчисляется сотнями, теперь тоже работают на CPU Ampere. Конечные клиенты могут перенести все свои рабочие нагрузки на платформу Ampere, в том числе задачи инференса, которые поддерживаются библиотеками AI Optimizer от Ampere.

В 2023 году Oracle планирует потратить значительные средства на приобретение чипов AMD и Ampere Computing для новой инфраструктуры, отметив, что «старая архитектура Intel x86 достигает своего предела».

«В этом году Oracle купит GPU и CPU у трёх компаний, — сообщил на прошедшем в среду мероприятии глава Oracle Ларри Эллисон (Larry Ellison). — Мы будем покупать GPU у NVIDIA, мы покупаем у неё на миллиарды долларов США. И потратим в три раза больше на центральные процессоры от Ampere и AMD. Мы по-прежнему тратим больше денег на традиционные чипы».

Oracle сообщила, что впервые за 14 лет существования специализированных ПАК Exadata для СУБД она полностью отказалась от процессоров Intel в пользу чипов AMD. В платформе 12-го поколения Exadata X10M в рамках двух предложений Oracle Exadata Machine и управляемого решения Oracle Exadata Cloud@Customer будут использоваться AMD EPYC Genoa. Одной из причин такого перехода, пусть и далеко не самой важной, считается отказ Intel от Optane.

Источник изображения: Oracle

С момента запуска Exadata в 2008 году Oracle полагалась на процессоры Intel Xeon. Но ситуация начала меняться c выходом X9M в 2021 году. Для Oracle Exadata Machine и Oracle Exadata Cloud@Customer компания выбрала чипы Intel Xeon Ice Lake-SP, а в начале 2022 года для облачного решения Oracle Exadata Cloud Infrastructure решила использовать чипы AMD. При этом EPYC Milan использовались в серверах для обеспечения работы баз данных, а Ice Lake-SP — для СХД.

Кроме того, на днях Oracle сделала важный шаг — перенесла свою флагманскую СУБД Oracle Database на архитектуру Arm, т.е. на процессоры компании Ampere Computing, в которую в своё время инвестировала. Эллисон отметил, что чипы Ampere Altra намного энергоэффективнее решений AMD и NVIDIA, что поможет ЦОД Oracle соответствовать будущим регуляциям. «Мы перешли на новую архитектуру и к новому поставщику, — сообщил Эллисон. — Мы думаем, что это будущее. Старая архитектура Intel x86 после многих десятилетий на рынке подошла к своему пределу».

Источник изображения: Oracle

Тем не менее, эксперты полагают, что ставка Oracle на архитектуру Arm не помешает её отношениям с AMD в ближайшее время, тем более что Intel и AMD планируют бороться с Arm-процессорами с помощью оптимизированных для облачных платформ чипов с высокой плотностью ядер и улучшенной энергоэффективностью: EPYC Bergamo и Xeon Sierra Forest. Кроме того, разработка, перенос и рефакторинг ПО для Arm требует времени и средств.

В свою очередь, представитель Intel сообщил ресурсу CRN в четверг, что компания поставляет Oracle процессоры Xeon Sapphire Rapids «в течение многих месяцев и планирует продолжать поставки Xeon текущего и следующего поколения в будущем». Компании связывают долгие годы совместной работы над аппаратными и программными решениями для клиентов, а сейчас Intel поставляет чипы для облачной инфраструктуры Oracle OCI.

Компания Ampere анонсировала процессоры серии AmpereOne, предназначенные для использования в серверах и оборудовании для дата-центров. Утверждается, что по сравнению с изделиями предыдущих поколений — Ampere Altra и Ampere Altra Max — новые чипы обеспечивают более высокие показатели производительности и энергоэффективности, а также обладают улучшенной масштабируемостью.

Процессоры AmpereOne основаны на кастомизированных ядрах собственной разработки Ampere с набором инструкций Arm. Задействована чиплетная компоновка. Изготавливаются решения на предприятии TSMC на основе комбинации технологий с нормами 5 и 7 нм.

Источник изображений: Ampere

В семейство AmpereOne вошли пять моделей — со 136, 144, 160, 172 и 192 ядрами. Каждое ядро способно обрабатывать один поток инструкций. Объём кеша L2 составляет 2 Мбайт в расчёте на ядро; размер кеша L1 — 16 Кбайт для инструкций и 64 Кбайт для данных. Кроме того, есть 64 Мбайт системного кеша. Тактовая частота достигает 3,0 ГГц.

Конструкция AmpereOne включает восемь каналов памяти DDR5 с поддержкой ECC: сервер может быть оборудован 16 слотами DIMM с возможностью использования до 8 Тбайт ОЗУ. Доступны 128 линий PCIe 5.0. Упомянута поддержка Armv8.6+ и SBSA 5. Чипы имеют исполнение FCLGA (5964-Pin).

Ampere отмечает, что процессоры AmpereOne ориентированы прежде всего на облачные платформы и среды виртуализации. Они обеспечивают высокую плотность вычислений и возможность формирования виртуальных машин, использующих от одного vCPU. Кроме того, достигается высокая производительность при ИИ-нагрузках (BF16). Заявленное энергопотребление AmpereOne составляет 1,8 Вт в расчёте на ядро, или от 200 до 350 Вт на сокет в зависимости от модификации решения.