Компания Kontron, известная своими компьютерами для промышленного применения, а также специализированными серверами, продемонстрировала на выставке Mobile World Congress 2017 первый в мире сервер на базе процессора Applied Micro (MACOM) X-Gene 3. Демонстрация была статической, а потому компания не поделилась данными о производительности образцов 32-ядерных серверных процессоров на основе ядер ARMv8-A.

Путь архитектуры ARM на рынок серверов трудно назвать лёгким: с одной стороны, ядра ARM Cortex долгое время не обладали достаточной для мощных серверов производительностью, с другой, разработчики машин не готовы серьёзно инвестировать в архитектуру, которая может и не проявить себя в перспективе. Таким образом, ARM присутствует в ряде нишевых машин, но пока не находит себе места в большинстве центров обработки данных (ЦОД). Тем не менее, судя по всему, поставщики нишевых серверов верят в ARM, а потому продолжают разрабатывать новые решения на базе процессоров, совместимых с набором команд ARMv8-A. Kontron стала первой, кто показал машину на базе X-Gene 3, но, судя по всему, компания будет не единственной, кто предложит подобные серверы.

Блок диаграмма процессора X-Gene 3: 32 ядра общего назначения, 32 Мбайт кеша третьего уровня, восемь каналов DDR4-2667, 42 линии PCI Express 3.0, поддержка Serial ATA 3.0 и USB 3.0

Что касается самого процессора Applied Micro/MACOM X-Gene 3, то он существенно отличается от первых двух поколений X-Gene как с точки зрения количества ядер, так и с точки зрения технологии производства. Система на кристалле (system-on-chip, SoC) X-Gene 3 имеет 32 вычислительных ядра общего назначения, совместимых с набором команд ARMv8-A и разработанных Applied Micro, а также 32 Мбайт кеша третьего уровня, который работает на частоте ядер. Ядра X-Gene 3 разработаны самой компанией и имеют собственную архитектуру, подробности о которой пока неизвестны. Каждая SoC X-Gene 3 имеет подсистему памяти с восемью каналами DDR4 с поддержкой до 16 модулей DIMM c ECC и RAS (до 1 Тбайт), восемь контроллеров PCI Express 3.0 c поддержкой до 42 линий PCIe, а также контроллеры Serial ATA и USB 3.0. Новейшие серверные системы на кристалле X-Gene 3 производятся при помощи технологического процесса TSMC 16 нм FinFET+ (CLN16FF+).

Компания MACOM получила первые образцы микросхемы X-Gene 3 в конце прошлого года (см. фото CPU). По данным разработчиков, процессоры полностью функциональны, первая партия работает на тактовой частоте 3 ГГц, но пока не может работать с памятью в заявленном режиме DDR4-2667. В прошлом году компания предполагала, что её 32-ядерные процессоры смогут получить 550 очков в SPECInt_Rate2006 на частоте 3 ГГц, однако сегодня она говорит о 500, частоте 3,3 ГГц, а также оптимизации компилятора. Таким образом, MACOM потребуется ещё одна итерация X-Gene 3 и программные оптимизации, чтобы достичь заявленной производительности. Сможет ли разработчик добиться стабильной работы на частоте 3,3 ГГц и продемонстрировать производительность, схожую с актуальными многоядерными процессорами второй половины этого и первой половины следующего года, — большой вопрос. Вероятнее всего, MACOM попытается соперничать с младшими и недорогими моделями серверных CPU конкурентов на базе x86.

Производительность Applied Micro/MACOM X-Gene 3 в сравнении с другими CPU. Диаграмма AnandTech

Сами разработчики считают, что X-Gene 3 будут способны конкурировать с многоядерными Intel Xeon E5 (а заодно с системами на кристалле Intel Xeon D), наиболее востребованными процессорами сегодня. Поскольку возможности MACOM конкурировать с Intel будут обусловлены как производительностью и поддержкой со стороны программного обеспечения, так и конкурентоспособностью самих серверов на базе X-Gene 3, нам было крайне интересно взглянуть внутрь машины на базе этого SoC.

Сервер Kontron на базе X-Gene 3

На MWC 2017 компания Kontron продемонстрировала однопроцессорный сервер с 16 модулями памяти. Таким образом, показанная машина поддерживает больше памяти, чем любая система на базе Xeon D и может предложить существенно более высокую пропускную способность памяти благодаря восьми каналам DDR4 (Xeon D поддерживает два).

Сервер Kontron на базе X-Gene 3: 16 модулей памяти DDR4 и шестифазовая VRM

Использованный образец CPU имеет статус инженерного сэмпла, был произведён на 53 неделе 2016 года и имеет маркировку APM883882X3-SA30T. По непонятной причине страной изготовления микросхемы указана Корея, но указание MACOM на использование 16-нм технологического процесса исключает то, что чип был произведён Samsung с использованием технологии 14LPP.

Kontron использует 6-фазовую подсистему питания процессора, что логично, если помнить о том, что максимальное энергопотребление микросхемы ожидается в районе 125 ватт, но может вырасти вследствие увеличения тактовой частоты. Сервер оборудован тремя высокоскоростными вентиляторами, а потому с охлаждением машины проблем возникнуть не должно.

Процессор Applied Micro/MACOM X-Gene 3

Демонстрационный сервер Kontron был экипирован парой SATA жёстких дисков Seagate Barracuda 500 Гбайт для настольных ПК. Коммерческие машины, вероятно, будут оснащаться более серьёзными решениями: например, винчестерами большей ёмкости и/или SSD с коннектором U.2 и шиной PCI Express. Хотя данный конкретный сервер едва ли предназначен для систем хранения данных, стоит понимать, что 42 линии PCI Express 3.0 позволят X-Gene 3 не только подключать множество SSD с шиной PCIe, но и дополнительные SATA-контроллеры, что даст возможность устанавливать данный SoC в различные NAS (и конкурировать с Xeon D).

Сервер Kontron на базе X-Gene 3: два винчестера Seagate Barracuda

Что касается времени появления решений на базе X-Gene 3 на рынке, не стоит ожидать, что это произойдёт раньше конца 2017 года, а скорее всего стоит говорить о 2018 годе.

Мало-помалу процессоры на архитектуре ARM проникают в серверный сегмент. По сообщениям источников, только в третьем квартале 2015 года компания Applied Micro Circuits продала несколько десятков тысяч SoC серверного назначения. В настоящий момент компания Applied Micro в коммерческих партиях поставляет процессоры X-Gene первого поколения и образцы решений второго поколения процессоров. Оба поколения серверных SoC Applied X-Gene готовы соперничать с конкурирующими x86-платформами компании Intel на базе процессоров Atom. Это так называемые микросерверы. Но сокровенной мечтой разработчика остаётся бросить вызов платформам Intel уровня процессоров Xeon. И этот день близок как никогда.

На стартовавшей на днях ежегодной конференции ARM TechCon компания Applied Micro представила третье поколение фирменных серверных SoC на архитектуре ARM — X-Gene 3. Если процессоры X-Gene 2 демонстрировали примерно 40 % производительности от уровня процессоров Intel Xeon E5, то новинка может вплотную приблизиться к возможностям мощных серверных платформ Intel. Производители серверных платформ сегодня примерно на 98 % зависят от продукции Intel, что явно не способствует здоровой конкуренции. Новый игрок обязательно встряхнёт рынок.

Гендиректор компании Applied Парамеш Гопи (Paramesh Gopi) представляет процессор X-Gene 3 (EE Times)

Вполне возможно, что в следующие 12 месяцев ситуация начнёт меняться. По мнению компании ARM, на серверном рынке к 2020 году доля серверов на одноимённой архитектуре может достичь отметки в 25 %. Одна компания Applied Micro на такое не способна, поэтому ARM ждёт помощи также от компаний AMD (включая инновационную архитектуру K12), Cavium, Texas Instruments, Broadcom, Huawei и Qualcomm и даже от китайцев, которые всерьёз решили взяться за серверные платформы на ARM.

Новые процессоры Applied X-Gene 3 содержат до 32 вычислительных ядер. Тактовая частота достигает 3 ГГц. Выпускаются решения с применением 16-нм FinFET техпроцесса компании TSMC. Каждый процессор несёт встроенный контроллер PCI Express 3.0 с 42 линиями и контроллер памяти DDR4 с поддержкой восьми (!) каналов и модулей DDR4-2667. Современные старшие модели Intel Xeon, к примеру, поддерживают только четыре канала DDR4. Новая межпроцессорная шина Applied позволит соединять в одно целое узел из 256 ядер с адресацией к 2 Тбайт памяти каждый. При этом масштабирование обещает оказаться линейным, а не так как раньше — из двух или четырёх процессоров на каждый узел.

Вариант сервера на ранних образцах SoC X-Gene

Следует подчеркнуть, что без поддержки производителей серверов и решений хвалебные оды разработчика ничего не стоят. Поэтому вдвойне ценно, что решения Applied X-Gene поддерживают компании EMC и Hewlett-Packard Enterprise. Обе компании разрабатывают системы хранения данных на платформе Applied Micro. Другой случай — это признание специалиста компании Morgan Stanley в тестировании системы на SoC X-Gene для работы под определённой нагрузкой. Также в своей поддержке решений компании Applied признался такой разработчик операционных систем как компания Red Hat. Возвращаясь к анонсированным новинкам в лице 16-нм SoC X-Gene 3, добавим, образцы решений начнут поставляться клиентам компании в следующем году. Больше подробностей о новой разработке компании Applied Micro мы можем узнать через неделю во время конференции ISSCC.

На предстоящей международной конференции по полупроводниковым микросхемам ISSCC 9 февраля 2014 г. в Сан-Франциско компания Intel расскажет о серверных процессорах, выполненных на архитектуре Ivy Bridge, а Applied Micro приоткроет завесу о первых 64-битных серверных ARM-процессорах с System-On-Chip-схемой, предназначенных для так называемых микросерверов небольшой мощности.

Обе разработки будут ориентированы сугубо на внутренний рынок серверного оборудования, где сейчас разворачивается активная борьба не только за производительность, но и за энергосбережение.

По сути, презентация Intel на ISSCC будет являться первой презентацией 22 нм решения Xeon-процессора Ivytown. Именно архитектура Ivy Bridge позволила компании добиться значительной энергоэффективности для их x86-ядра. Ivytown будет оснащаться 15 ядрами, 37,5 Мбайт памяти кеша на уровне L3, исходя из аннотации ISSCC от 5 ноября.

Со своей стороны, Applied Micro представит более подробную информацию об X-Gene-процессоре ARM серверного класса с однокристальной системой с четырьмя интегрированными двухъядерными процессорами мощностью 4,5 Вт каждый. Эти процессоры, созданные тайваньской фирмой TSMC, выполнены по 40 нм технологическому процессу с рабочим напряжением 0,9 В и частотой ядра равной 3,0 ГГц.

Отметилась и корпорация IBM, презентовавшая документацию на серверный процессор Power 8, который оснастят 12-ю ядрами с 96 Мбайт кеша L3. О нем уже было анонсировано на конференции Hot chips в августе этого года.

AMD, в свою очередь, подробно расскажет о топовом x86 ядре Steamroller, выполненном по 28 нм технологическому решению, который также был анонсирован ранее.

Ожидаемые новинки на конференции будут представлять собой новую ступень развития в полупроводниковых технологиях. Использованные наработки при создании данных процессоров позволят значительно увеличить производительность серверов.

Первые образцы серверных плат с процессорами X-Gene президент компании и генеральный директор Парамеш Гопи (Paramesh Gopi) показывал еще на конференции Hot Chips 24 в августе. В прошлом месяце, Гопи подтвердил, что X-Gene на подходе, и первые поставки систем, его использующих, планируются к концу 2013 года. Что же касается Calxeda и ее партнеров - Advanced Micro Devices, Cavium и, возможно, Samsung Electronics - то, по мнению Гопи, они не смогут наверстать упущенное. Выход 64-битных процессоров ECX компании Calxeda ожидается в 2014 году.

Карта X-Compute снабжена одним процессором X-Gene, содержащим восемь ядер ARM, 128 Гбайт оперативной памяти, три порта Gigabit Ethernet и один порт 10 Gigabit Ethernet (10GE). Этот вычислительный модуль будет хорош для систем, нагруженных веб-приложениями или анализом данных. Для более тяжелых нагрузок, обслуживания баз данных или поисковых систем, Applied Micro приготовила решение X-Memory, имеющее два процессора X-Gene и, в общей сложности, 16 ядер, 256 Гбайт оперативной памяти, три порта Gigabit Ethernet и два порта 10GE.

Карта X-Storage представляет собой большую системную плату с одиннадцатью 3,5-дюймовыми SATA дисками по 3 Тбайт и тремя 2,5-дюймовыми дисками SATA в 1 Тбайт, управляет хранилищем одна карта X-Compute. На этом прототипе установлен один восьмиядерный процессор X-Gene, 32 Гбайт памяти, один Gigabit Ethernet и один 10GE порты. Было бы интересно иметь возможность установки на этой плате флеш-накопителей для повышения производительности. Applied Micro утверждает, что компания Dell работает над прототипом машины с шестью восьмиядерными процессорами X-Gene, 192 Гбайт памяти, одним Gigabit Ethernet и двумя 10GE портами, а также десятью разъемами SATA для подключения накопителей.

Материалы по теме:

• J'son & Partners Consulting отмечает рост российского рынка ЦОД;
• Настоящее и будущее российского серверного рынка: мнение экспертов;
• Российский IT-рынок: факты и тенденции развития в корпоративном сегменте.

Источник:

• theregister.co.uk