应“云”而生 新一代云原生CPU Ampere Altra问世

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当前,云计算、大数据、人工智能、物联网等技术的发展让计算多样化的趋势分外明显,对应计算架构也日趋多样化,比如x86、Arm、Power等处理器产品在市场中“你追我赶”。

应“云”而生 新一代云原生CPU Ampere Altra问世

近日,安晟培半导体科技有限公司(Ampere Computing)正式发布全新一代Ampere Altra处理器,此款产品是业界首款搭载80个内核数量的服务器中央处理器,同时也是首款应用于新一代云和边缘计算数据中心的云原生中央处理器。

Ampere产品高级副总裁Jeff Wittich告诉记者,Ampere是一个成立两年多的公司,团队成员富有激情,经验非常丰富。Ampere致力于打造面向云计算和边缘的新一代处理器。“我们研发的目标是开发面向于云计算的新一代云原生CPU,这里讲的‘云’是指从超大规模云到分布式边缘云。与其他芯片厂商不同,我们的产品纯粹针对云计算模型进行设计,并与行业里最广泛的GPU、FPGA的供应商进行合作,能够非常灵活地为客户提供他们所需要的解决方案组合。”

云计算发展催生新型处理器平台需求

毋庸置疑,我们现在处于云计算时代。如果我们看过去十到十五年,云计算的需求已经与以前基于企业级计算演进而来的云计算发生了很大的变化。

Jeff表示,从软件的角度来说,现在的需求更多的是面云原生比如容器、微服务这类的计算模型快速转变,而不是面向以前那种企业级内部的计算模型。同时,超大规模数据中心和边缘数据中心越来越多,这两类数据中心在延时、散热、功耗等需求与传统数据中心不同,使得我们对于像CPU的部署密度和能耗的要求越来越高。

人工智能不断发展,机器学习使得计算能力在整个基础设施的各个地方都有非常大的需求,包括在数据中心和边缘。越来越多的异构型基础设施要求有云计算的能力,能够被定制,能够提供确定性、可预测性的性能表现,使服务实现最低的延时。

“针对当下云计算的需求,我们需要非常高效的CPU内核,需要整个基础设施实现非常低的功耗,而且具备非常好的扩展性。面向云计算架构的新一代CPU需要更加开放,因为只有更加开放,才能有更好的创新。”Jeff说,“所以,Ampere选择基于Arm构建了全新的云原生处理器。”

为什么选择Arm架构?Jeff表示,在过去几年的发展中,Arm架构的综合能力目前已经具有领先的数据中心的性能和能效。能效很重要,不仅影响运营的成本,而且数据中心的大规模部署、绿色可持续也是现在逐渐关注的全球性问题。因为目前全球数据中心的电力消耗总量已经占据了全球电力使用量的3%,到2030年估计全世界的数据中心的耗电量大概将占全世界总耗能的11%。“未来数据中心进一步扩大,为了进一步的节能,进一步减少数据中心温室气体排放量,我们需要搭建用于云端的更高能效的处理器,而Arm架构相比其他处理器架构更合适。”

此外,ARM软件的生态现在基本上已经成熟,所有运行数据中心的这些软件都是可以基于在ARM上进行运行,包括操作系统、中间件、容器、虚拟化、编程语言框架等等。ARM本身也在不断成熟,精简指令集(RISC)提供非常好的性能,而且功耗非常低。“更重要的一点,台积电现在已经有7纳米的先进工艺制程技术。由于有了最领先的IP,有了成熟的ARM软件生态,还有7纳米先进的制程,Ampere能够为新一代数据中心设计最新的能效更好的CPU。”

Ampere Altra专为云计算而生

作为世界首款的云原生处理器,Ampere Altra具备诸多亮点,实现了可预测的高性能、高扩展性和高能效,满足云计算在性能、扩展性、能效的需求。

Ampere Altra凭借其单核单线程的内核设计将提供可预测的高性能、用户的安全隔离、全平台的灵活扩展性以及全新水平的高能效。Ampere Altra处理器具有80个内核和210W的功耗,为日新月异发展的前沿科技领域如数据分析、人工智能、数据库、数据存储、电信堆栈、边缘计算、Web主机与云原生应用等提供突破性的能效提升。

Ampere Altra单路多达80个单线程内核,双路多达160个内核,能够提供可预测的非常高的性能。并且Ampere Altra利用Monolithic die(即单芯片设计)工艺,所有的核在Mesh网络互连下相互连结,提供供非常高的内存带宽、内存密度和一致性互联Mesh网络。

此外,Ampere Altra还能够提供多路的支持,还能够提供非常灵活的IO连接以及高带宽。比如Ampere Altra支持8通道DDR4-3200内存,单路内存容量多达4TB;单路配置支持128 条PCIe Gen4 通道,双路配置支持192条通道。

面对人工智能等新型工作负载,推理越来越重要,Ampere Altra采用CCIX协议,支持加速器一致性互联;两个128位SIMD单元;使用int8和fp16运算指令进行AI加速。

Jeff说,Ampere Altra具备非常强大的整数运算性能,非常适合现在云计算所需要的计算模型,包括容器、微服务,函数即服务等。“Ampere Altra每一个核最高的频率是3.0GHZ,够实现四宽的超标量的主动无序执行。我们还设计了单核单线程来保证他的性能是最好的,还能保证安全隔离,消除‘相邻干扰’。”

针对云计算的扩展性需求,Ampere Altra依据行业最领先的每核功耗提供最高的可扩展性,从边缘到超大规模云不同部署环境下提供多种可选的处理器配置。

Jeff表示,Ampere Altra功耗非常低,单核功耗更低或者说每瓦性能是业内最高的。Ampere Altra具备先进的系统安全、电源管理系统,提供服务器级RAS,Arm v8.2+架构符合服务器基础架构规范(SBSA)4级,让服务器更具可管理性,云提供商可以非常简单地把Ampere Altra处理器整合到他们的云环境当中。

特别是针对云应用场景,比如搜索、AI推理、音视频解码、云游戏、数据库等,Ampere Altra性能更高,功耗也更低,满足从超大规模到边缘的扩展性,在相同功率范围下最大化数据中心容量,每一个机架能够部署3500多个Altra的内核。由于性能更好,功耗更低,所以Ampere Altra处理器的总体应用成本(TCO)也更低。

Ampere一直与全球众多伙伴合作,提供在性能、可扩展性和能效上领先于市场,并持续优化的云计算软件系统。此外,Ampere 提供多种工具与硬件平台,可将Ampere Altra应用在裸金属服务器、虚拟机、容器化等各类云计算场景中。

基于Ampere Altra的单路服务器平台与双路服务器平台现已向全球的客户发货,其中包括许多全球顶级云服务提供商,比如微软和甲骨文。目前,客户正在对Ampere Altra进行软件堆栈测试,从云端推动性能及能效的优化。

Jeff说,对于云提供商来说,针对于云专署的云原生处理器很重要,更重要的是Ampere后续会持续演进和迭代产品,使得处理器的性能在不断的提升。除了Altra,Ampere会在2021年推Mystique产品。Mystique核数更多,性能更好,与现在的Altra平台能够兼容。2022年还会推出Siryn新产品。“我们的专家团队够始终在性能,扩展性和能效等方面保持领先,一直投入进行不断的创新,并与生态伙伴一起合作共赢,从而赢得客户。”

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