Медленно, но верно процессоры с архитектурой, отличной от x86, становятся доступными всем, а не только избранным заказчикам. Так, чипы ThunderX2 разработки Cavium проделали долгий путь: ещё в прошлом году на ISC 2017 компания объявила о создании второго поколения процессоров с кодовым названием ThunderX. Эти решения должны были показать миру, что ARM не является «слабой архитектурой», пригодной лишь для мобильных применений. И действительно, в максимальной конфигурации чип ThunderX2 мог похвастаться наличием 54 ядер с частотой до 3 ГГц, поддержкой двухсокетных конфигураций и интегрированным сетевым контроллером Ethernet класса 100G. Доступные решения, однако, появились существенно позже: лишь в марте этого года компания GIGABYTE продемонстрировала рабочую станцию на базе ThunderX2. Но теперь процессоры Cavium ThunderX2 доступны официально и, что называется, «в металле», поскольку первый анонс 31 мая 2016 года всё-таки был бумажным. Не все выдерживают трудности на пути внедрения новой архитектуры. К примеру, Qualcomm, как оказалось, и вовсе планирует отказаться от выпуска серверных процессоров, а ведь её 48-ядерные чипы Centriq 2400 были основным соперником семейства ThunderX2.

Любопытно, что архитектурно ThunderX2 не является прямым наследником ThunderX, а продолжает собой разработку Broadcom под названием Vulcan. На текущий момент компании удалось заручиться партнёрством у таких известных производителей, как Cray, HPE, Atos и Penguin Computing. Модельный ряд выглядит вполне «взросло» и включает в себя 40 различных версий ThunderX2. Самый мощный вариант с 54 ядрами пока не выпущен, но доступны версии с количеством ядер от 16 до 32 и частотой до 2,5 ГГц (3,0 ГГц в турборежиме). Имеется развитая поддержка многопоточности, причём, разная для разных моделей процессора — количество потоков на ядро может варьироваться от 1 до 4, что ставит ThunderX2 в один ряд с такими чипами, как POWER9, которые также поддерживают SMT4. Компания-разработчик позиционирует свои решения в качестве соперников новейшим Intel Xeon и всерьёз намерена конкурировать с Intel во всех отраслях, от HPC и суперкомпьютеров до облачных решений.

Рабочая станция на базе Cavium ThunderX2

О производительности Cavium ThunderX2 известно мало; производитель пока не разглашает соответствующих данных, ограничиваясь довольно туманными заявлениями о «сопоставимости с наиболее мощными моделями Xeon». В теории это далеко не так, поскольку самый быстрый Xeon с архитектурой Skylake развивает в пике до 2000 гигафлопс, а ThunderX2 — лишь 560 гигафлопс, но теория в мире HPC, как мы уже знаем, довольно часто расходится с практикой. Цифра 560 Гфлопс взята не с потолка, она выведена из характеристик 64-узлового кластера Apollo 70 мощностью 72 Тфлопс. Три таких кластера будут установлены в различных университетах Великобритании, все они будут использовать старшую на данный момент 32-ядерную версию ThunderX2. Компания Cray мыслит более широкими масштабами и в её планах значится создание системы Isambard (Cray XC50) c более чем 10 тысячами процессоров ThunderX2 на борту. От этого монстра ожидаются показатели пиковой производительности в районе 175 Тфлопс.

Процессоры ThunderX2 используют свой разъём и имеют 8 каналов DDR4

Надо отметить, что Cavium хорошо понимает современные проблемы HPC, и при создании ThunderX2 усилия были сосредоточены не на достижении «чистой» вычислительной мощности, а на обеспечении высокой пропускной способности подсистемы памяти. Восьмиканальный контроллер DDR4 в Cavium X2 поддерживает до 16 модулей на разъём с максимальным объёмом памяти для системы 2S, составляющим 4 Тбайт. Это даёт Cavium право заявлять о 33 % превосходстве над Intel, ведь Xeon Scalable могут похвастаться лишь шестиканальным контроллером памяти. Цены на новые процессоры установлены более чем конкурентоспособные: при массовых заказах чипы ThunderX2 в зависимости от версии стоят от $800 до $1795 — существенно дешевле, нежели Xeon Scalable. В пересчёте на доллар это даёт вдвое более высокие показатели, нежели у Intel, но, опять-таки, это утверждение Cavium подлежит проверке практикой. Долго ждать её не придётся: помимо упомянутых систем, серверы на базе ThuhderX2 также будут установлены в одной из Сандийских национальных лабораторий, задействованы в проекте Mont-Blanc и даже в облачной платформе Microsoft Azure.

Компания Qualcomm Datacenter Technologies, подразделение Qualcomm Incorporated, объявила о старте коммерческих поставок первых в мире 10-нанометровых серверных процессоров — решений семейства Centriq 2400.

О разработке чипов Centriq 2400 стало известно ещё в декабре прошлого года. Позднее Qualcomm раскрыла детали об этих изделиях. И вот теперь настало время массовых поставок процессоров.

Источник изображений: Qualcomm

В основу Centriq 2400 положены 64-битные вычислительные ядра с кодовым именем Falkor, обладающие поддержкой команд ARMv8. Количество таких ядер в составе чипов может достигать 48. Максимальная тактовая частота — 2,6 ГГц.

При изготовлении изделий применяется 10-нанометровая технология Samsung FinFET. Процессоры насчитывают до 18 млрд транзисторов. Каждая пара ядер снабжена 512 Кбайт общей кеш-памяти L2, а объём кеша L3 у чипов достигает 60 Мбайт.

В состав Centriq 2400 вошли 6-канальный контроллер памяти с поддержкой DDR4-2667 МГц ECC (до двух модулей на канал), 32 линии PCI Express 3.0, интерфейсы SATA, USB и пр.

Процессоры ориентированы на современные облачные платформы и центры обработки данных. Более подробную информацию о технических характеристиках можно найти здесь.

Что касается стоимости, то изделие Qualcomm Centriq 2460, насчитывающее 48 вычислительных ядер, обойдётся заказчикам в 1995 долларов США.

Компанию Qualcomm представлять не надо — множество смартфонов оснащены именно процессорами этого разработчика, и многие пользователи не без оснований считают их лучшими, ставя данную серию выше моделей Samsung Exynos или MediaTek. С другой стороны, архитектура ARM пусть и очень медленно, но всё же проникает на корпоративный рынок, а именно — в сектор серверных решений. Известны проекты таких компаний, как Cavium, Applied Micro и даже AMD.

Не стоит удивляться тому, что Qualcomm, имея огромный опыт в разработке процессоров с архитектурой ARM, тоже решила откусить кусочек от готовящегося пирога. Уже в течение двух лет существуют слухи о серверном процессоре Qualcomm, но теперь эти слухи переходят в разряд фактов. Последние несколько месяцев представители компании довольно охотно рассказывали о новом процессоре класса SoC под названием Centriq 2400.

Шестиканальный контроллер памяти обещает отсутствие нехватки ПСП

Так, теперь известно, что этот чип будет производиться с использованием 10-нанометрового техпроцесса, и главной целевой аудиторией этого продукта станут поставщики облачных услуг и владельцы крупных ЦОД, для которых очень важную роль играют такие параметры, как энергопотребление и энергоэффективность процессоров. Замах Qualcomm взяла серьезный: если верить заявлениям, система на базе одного процессора Centriq сможет предложить уровень производительности, эквивалентный решениям на базе пары процессоров Xeon с архитектурой Skylake.

В отличие от Intel, Qualcomm не обязана тянуть за собой тяжкое наследие совместимости с процессорами настольного класса и использует в своей разработке всё лучшее, что было воплощено в чипах для смартфонов и планшетов. Centriq 2400 должен получить 24 процессорных ядра с кодовым названием Falkor. Это архитектура собственной разработки Qualcomm, но отвечающая всем требованиям стандарта ARMv8.

Выглядит Cenriq практически так же, как и обычные Xeon, Opteron или EPYC

На диаграмме слово Duplex присутствует не зря, поскольку в целом можно говорить о 48 однопоточных ядрах, но в будущем компания планирует наращивать и количество ядер, и количество потоков на ядро. Интересен также тот факт, что Intel отказалась от кольцевой внутренней шины в новых Xeon, а Qualcomm, наоборот, пришла к этой идее. Контроллер памяти DDR4 у Centriq шестиканальный и дополненный, к тому же, средствами аппаратного сжатия данных. Имеется встроенная поддержка сетевых стандартов 10 и 100 GbE, 32 линии PCIe (скорее всего, 3.0) и функций южного моста, а также развитая подсистема управлением питанием.

В рамках Open Compute Project компания уже разработала две референсные платформы формата 1OU — с одним либо с двумя процессорными разъёмами под Centriq. Пока это практически всё, что известно о Сentriq 2400. Кое-что было опубликовано нами ранее, но пока мы не знаем тактовых частот и сроков начала массовых поставок. Однако судя по имеющимся сведениям, Qualcomm решила заняться развитием серверной ветки ARM всерьёз и надолго.

Пять лет назад компания Qualcomm приступила к разработкам процессора для серверного рынка. Успешный разработчик уникальных вычислительных архитектур, совместимых с наборами команд ARM, вполне обоснованно решил перенести опыт создания SoC для смартфонов и планшетов в область высокопроизводительных серверных решений. К тому времени требования к серверным процессорам изменились в сторону снижения потребления и лучшей масштабируемости. Социальные сети и облачные сервисы создают настолько неравномерную нагрузку на вычислительные ресурсы ЦОД, что обычные x86-совместимые или RISC/UNIX-платформы перестают считаться эффективным инструментом для решения насущных задач.

В декабре 2016 года Qualcomm сообщила о завершении разработки и начале пробных поставок процессора Centriq 2400 с числом ядер до 48 штук. На днях компания подтвердила график вывода новинки на рынок, который предусматривает массовые коммерческие поставки SoC Centriq 2400 позднее в текущем году. Также Qualcomm поделилась деталями о строении и архитектуре Centriq 2400. Ниже мы расскажем о ключевых особенностях разработки.

Начнём с того, что внутренний согласованный интерфейс однокристальной сборки Centriq 2400 представляет собой сегментированную кольцевую шину. Компания Intel, как нам известно, в новых серверных и высокопроизводительных настольных процессорах перестанет использовать кольцевую шину в пользу ячеистой шины, что должно улучшить масштабируемость архитектуры для многоядерного окружения. Компания AMD использует другой принцип обмена данными между кластерами в процессорах на ядрах Zen. Все они соединены между собой двунаправленной шиной, топология которой ближе к кольцевой. Сегментированная кольцевая шина в составе Centriq 2400 использует преимущества кольцевой шины (простота, сравнительно низкое потребление) и элементы ячеистой сети внутри сегмента, что даёт возможность балансировать между скоростью, задержками и потреблением.

Вычислительные ядра в составе Centriq 2400 самостоятельно разработаны инженерами компании и носят кодовое имя Falkor. Это 64-битные решения с поддержкой команд ARMv8, которые разбиты на модули из двух связанных ядер (дуплексное строение, по определению Qualcomm). Подобное строение позволяет выпускать SoC Centriq 2400 с заданным числом ядер и облегчает масштабирование вычислительной структуры в процессе выполнения задачи. Каждая пара ядер имеет разделяемую кеш-память L2 и разделяемый доступ к кольцевой шине Qualcomm System Bus (QSB).

Для снижения потребления каждое ядро и кеш-память L2 имеют ряд состояний потребления энергии, которые контролируются на аппаратном уровне и могут переключаться с минимальными задержками. Вычислительные конвейеры Falkor имеют переменную длину с внеочередным исполнением команд. Это снижает вероятность простоя конвейеров в процессе работы с командами и инструкциями, не оптимизированными для немедленного исполнения.

Иерархия кеш-памяти Falkor оптимизирована для обработки значительных массивов данных. Так, кеш-память первого уровня для приёма данных объёмом 32 Кбайт дополнена «несимметричной» кеш-памятью L1 для инструкций: 24 Кбайт L0 и 64 Кбайт L1 (всего 88 Кбайт). Всё это снабжено многоуровневым движком предварительной выборки, который динамически адаптируется под текущую нагрузку.

В состав SoC Centriq 2400 вошли 6-канальный контроллер памяти с поддержкой DDR4-2667 МГц ECC (до двух модулей на канал), 32 линии PCI Express 3.0, интерфейсы SATA, USB и более специализированные сигнальные структуры. Также Centriq 2400 несёт интегрированный криптографический блок TrustZone и поддерживает аппаратную виртуализацию. В компании Qualcomm уверены, что данную разработку ждёт успешное будущее.