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谁更强?64核、7nm、300亿晶体管,最强Arm服务器芯片对标英特尔至强处理器

2019-12-06 12:56:04 来源:EETOP

周二在拉斯维加斯举行的re:Invent2019大会上,亚马逊(AWS)宣布了其第二代基于Arm的自主研发处理器Graviton2。这颗采用7nm制程,集成了300亿个晶体管的64核处理器的核心数是之前被成功应用的A1实例的4倍,将为亚马逊的第六代EC2实例提供动力。AWS声称,与基于Intel的M5实例相比,M6g实例在性能和成本效率方面有了显著提升。

Graviton2

Graviton2处理器是AWS设计的定制芯片,基于7nm构建,具有300亿个晶体管。它基于Arm的Neoverse N1内核。亚马逊声称与上一代基于Graviton的A1实例相比,它们的性能提升了7倍。
 
回顾一下Graviton A1是基于16nm Neoverse平台的2015年64位Armv8 Cortex-A72微体系结构。它具有四个四核群集,每个群集具有2MB的L2缓存,总共有16个内核,运行频率为2.3GHz。

Graviton2基于第二代7nm Neoverse平台,代号为Ares。Arm在2月详细介绍了Ares的4宽Neoverse N1微体系结构,并称其在相同频率下的功率效率提高了30%,IPC提升了60%,同时每个核的浮点SIMD性能也提高了两倍。虽然虽然Arm的数据令人印象深刻,但很大程度上类似于 ARM 面向消费级市场的Cortex-A76 微体系架构。Arm在描述其架构时说:
 
NeoverseN1处理器的架构采用了4发射读取/解码设计,流水线深度有11级,在出现分支未命中时会缩短,ARM将其称为“手风琴”流水线。三个完整的64位整数ALU和专用分支单元。Neon Advanced SIMD流水线更宽,具有双128b数据路径。提供SIMD引擎的能力也大大扩展到具有解耦的地址/数据的双128位加载/存储管道,从而实现了2x128的持续性能。”

Arm表示N1可以扩展到128个内核,但是Graviton2具仅有64个内核,通过2TB / s网状架构连接。由于具有8个DDR4-3200通道,因此每个内核的L2缓存数量也增加了一倍,内存速度提高了5倍,并且始终进行加密。它支持64个PCIe 4.0通道,还支持FP16和INT8数字。
最有趣的是AWS对基于Intel的M5实例的比较。亚马逊声称这些实例的成本降低了20%,性能提高了40%。更具体地说,Amazon 在M5实例上提供了以下每个vCPU性能改进:
  • SPECjvm®2008:+ 43%(估计)

  • SPECCPU®2017整数:+ 44%(估计)

  • SPEC CPU 2017浮点数:+ 24%(估计)

  • 使用Nginx的HTTPS负载平衡:+ 24%

  • 内存缓存:性能提高+ 43%,延迟时间更短

  • X.264视频编码:+ 26%

  • 用Cadence Xcellium进行的EDA模拟:+ 54%

 
从表面上看,这些性能提升似乎令人印象深刻:Graviton2都具有更高的内核数和每个虚拟内核的更高性能。但是,应该注意的是,英特尔CPU具有超线程功能,因此每个内核有两个vCPU。这意味着这些测试仅使用英特尔一个线程中每个内核可用的两个线程。但总的来说,如果AWS采用更标准的方法对整个系统进行基准测试那就更好了。

Graviton2将用于通用M6g,计算优化的C6g和内存优化的R6g EC2实例中,具有512GiB的内存和高达25 Gbps的网络带宽。Graviton2 EC2实例现已可用于非生产性工作负载,并将在2020年提供更多实例,并将全面可用。

结论

从基于Neoverse N1的Graviton2处理器的体系结构可以明显看出,它不是在IPC上竞争,而是在核心数量和价格上竞争。

首先,作为全球领先的云服务,AWS正以领先的地位成为基于Arm的服务器处理器的领先提供商。经过其他公司多年尝试以Arm架构在服务器市场上试图站稳脚跟,但大部分都失败之后,Arm看来终于在AWS中找到了一个有价值的盟友。
这就提出了一个问题:AWS投资于一系列实例是否会威胁到英特尔? 
尽管数据中心是一个重要且不断增长的市场,但实际上,亚马逊仅占英特尔整体业务的一小部分。

从一些数字来看,英特尔上个季度的收入约为710亿美元。其数据中心业务占其中的230亿美元,根据提供的信息,英特尔的云计算业务约占110亿美元。亚马逊大约占据了云计算市场33%的份额,据估计,英特尔从云计算巨头那里获得了36亿美元的收入,或者可能占其收入的5%。即使Graviton的采用率达到25%,英特尔的收益也只有10亿美元左右受到影响。

采用Arm的软件兼容性依然是最大的问题呢。尽管如此,Amazon的Graviton2,Arm或许拥有迄今为止在服务器市场站稳脚跟的最可靠解决方案。

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