Procesory Cavium ThunderX2 jdou na trh. První skutečně výkonný ARM pro servery

V oblasti serverových CPU se několik posledních let sbíraly a různě úspěšně realizovaly snahy o protlačení procesorů ARM na tento trh, coby nové konkurence pro dominantní architekturu x86 (v prvé řadě samozřejmě Xeony od Intelu). Pokud ARMu v serverech fandíte, asi vás nepotěšila zpráva, že Qualcomm – momentálně největší hráč, který se o ně pokouší – tento byznys plánuje nebo zvažuje vzdát. Ovšem současně přišla také zpráva pozitivní. Menší výrobce Cavium, kterého však koupila firma Marvell, nyní oficiálně vydává své serverové CPU ThunderX2. Cavium mělo určité úspěchy už s první verzí, ovšem ThunderX2 je podstatně dospělejší, výkonnější a možná by mohl být tím, na co trh poptávající „alternativu k Intelu“ doteď čekal.  

ARM se silným jádrem

Cavium ThunderX2 je procesor v pouzdru BGA nebo socketu typu LGA, jenž obsahuje až 32 jader architektury Vulcan, původně vyvíjené Broadcomem. Ta je typu out-of-order a měla by mít poměrně vysoké IPC; zvláštností je u Ní využití SMT se čtyřmi vlákny zpracovávanými na každém jádře oproti dvěma u Intelu a AMD. Jádra by měla být 4-issue (zpracovávající 4 instrukce za takt) a používat 64bitovou instrukční sadu ARMv8.1. Privátní L2 cache mají kapacitu 256 KB a L1 cache pak 32 KB pro data a 32 KB pro instrukce, což odpovídá přesně tomu, co Intel používá u svých jader od Nehalemu až po Skylake (ovšem s výjimkou nejnovějších jader Skylake-SP pro servery, používajících 1MB L2).

Slajd Broadcomu k architektuře Vulcan z roku 2013. Architektura mohla ale od té doby projít změnami

ThunderX2 dokáže pracovat v jednoprocesorové (1S) a dvouprocesorové (2S) konfiguraci, což spolu s počtem jader vyvolává srovnání s Epycem od AMD. Ovšem v případě ThunderX2 jde o plně monolitický čip. Jádra jsou dle schémat organizovaná do komplexů po čtyřech, k nimž je vždy přidruženo celkem 4 MB L3 cache (dva 2MB bloky). Těchto osm komplexů je propojeno obousměrnou prstencovou sběrnicí.

Na té tvoří další čtyři zastávky konektivita SerDes (24 × 25 Gb/s) pro propojení CPU, PCI Express 3.0 (56 linek), USB a SATA a dále paměťové řadiče ve dvou skupinách. ThunderX2 má celkem osm kanálů DDR4 na taktu až 2666 MHz a dokáže obsloužit až 16 modulů DIMM. Lze tedy osadit stejnou kapacitu jako k Epycu, se 128GB moduly až 2 TB RAM na jeden socket.

Na rozdíl od prvního ThunderX, na němž bylo patrné dědictví firmy Cavium (která dříve navrhovala čipy MIPS pro síťovou infrastrukturu), nemá „Broadcomácký“ ThunderX2 integrovaný Ethernet, což by se ale mohlo vrátit v nějaké budoucí verzi. Čip ovšem podporuje různé „RAS“ funkce pro vyšší spolehlivost (ECC a scrubbing u pamětí, identifikaci vadného DIMMu, data poisoning). Podporována je ovšemže i virtualizace.

32 jader na 2,5 GHz, TDP 180 W

Níže můžete vidět tabulku jednotlivých modelů procesoru, které Cavium nabízí. Variant je hodně (35), přičemž podle firmy by jich zřejmě mělo eventuálně být ještě víc (přes 40), některé modely jsou možná neveřejné nebo zatím v nabídce nejsou. Vrcholem nabídky je model s 32 jádry na taktu 2,5 GHz, jehož cena bude ležet někde pod 3000 dolary. TDP by mělo být 180 W, čip by nad rámec uváděného taktu měl mít ještě turbo, které má dva stupně – pro jediné jádro by měl být dostupný takt až 2,96 GHz, pro všechna jádra aktivní pak nějaká nižší hodnota.

Modely procesorů Cavium ThunderX2

Tento top model pravděpodobně uloví jen menšinu zákazníků, většina prodejů se očekává u 32jader na taktech 2,0, 2,1 a 2,2 GHz a na nižších verzích s méně jádry. 2,2GHz model 32jádra s TDP 180 W má údajně stát jen 1795 dolarů, což by byla docela zajímavá cena. Nejlevnější model, 16jádro s taktem 1,6 GHz a jen čtyřkanálovým řadičem má stát 800 $. Tyto pomalejší verze by měly být používány hlavně pro storage servery, zatímco vyšší modely v HPC, „hyperscale“ datacentrech a podobných nasazeních.

HPC procesor

HPC neboli superpočítače by asi mohly být pro ThunderX2 být důležitým klientem, mezi prvními zájemci jsou uváděni výrobci jako Cray, Bull a několik superpočítačových center. Několik menších superpočítačů s těmito procesory již směřuje do britských univerzit, mělo by je dodat HP (zprávy o těchto nasazeních přišly již na podzim). Pro běžné serverové aplikace nabízí servery a desky například Gigabyte (tato firma na nich jinak založila i highendovou pracovní stanici), přidat by se měl Foxconn, Inventec, zmíněné HP (respektive HPE) a Penguin Computing. Důležitý partner by měl být také Microsoft, který má o ARM servery údajně zájem pro vlastní potřeby.

Srovnání ThunderX2, procesoru Epyc a Xeonů (Skylake-SP, Broadwell-EP a Sandy Bridge-EP)

Procesory Cavium ThunderX2 již jsou fyzicky dostupné na trhu, nemělo by jít o papírové uvedení. To samozřejmě neznamená okamžitý rozmach, v serverové oblasti může kvůli opatrnosti zákazníků být nástup hodně pomalý. Web ServeTheHome již podnikl zběžné testování, podle kterého by tato CPU mohla výkonem být docela konkurenceschopná (tuto minirecenzi si můžete přečíst zde), a Xeony by tak mohly vedle Epyců (nebo IBM Power9) dostat dalšího schopného konkurenta.