Internetoví giganti (tzv. hyperscalers) dnes provozují tak obrovské množství vlastních serverů, že se jim vyplatí navrhovat si vlastní hardware. Díky možnostem licencování architektury a jader ARM už si mohou vyrobit dokonce i vlastní CPU. Po Amazonu a Microsoftu k tomu teď už dospěl i Google a oznámil vlastní ARM procesory pojmenované Axion.
Ačkoliv se Google do vlastních CPU pustil o něco později, toto není jeho první hardware, firma měla jako zřejmě první vlastní akcelerátory AI (pojmenované TPU) a také například vyvíjela vlastní transkodéry videa. S Axionem už bude mít i centrální komponentu pro servery, nebo minimálně pro část z nich.
Neoverse V2, počet jader neznámý
Axion je jako iniciativy konkurentů založený na architektuře ARM Neoverse, Google tedy také licencuje celá jádra a zřejmě i další komponenty včetně propojovací logiky, z nichž je procesor složen tak trošku stavebnicově. Tento druh návrhu otevírá cestu k vlastním procesorům i relativně menším týmům, jinak by se zřejmě ani firmám jako Google nevyplatilo (a samozřejmě by to ani nebylo snadné) duplikovat celou práci potřebnou k vyvinutí architektury CPU a všech potřebných IP, které serverový procesor tvoří.
Firma toho bohužel o Axionu neřekla moc konkrétního. Víme, že ho vyvinul interně tým firmy a založený je na jádrech ARM Neoverse V2 (licencovaných od ARM Holdings) s instrukční sadou ARMv9 (a tedy podporou vektorových instrukcí SVE a SVE2, přičemž ty jsou zpracovávány na 128bitových jednotkách SIMD). Jádro Neoverse V2 je velmi blízké jádru Cortex-X3 pro mobilní telefony, od něhož je odvozeno, byť ne bez úprav, není úplně stejné.
Uvedení ARM procesoru Google Axion
Velmi hrubou představu o tom, jaký výkon bude Axion mít na jedno jádro, si lze asi udělat z jednovláknových benchmarků mobilních čipů obsahujících Cortex-X3 – Snapdragon 8 Gen 2 v telefonu Samsung Galaxy S23 Ultra například v Geekbenchi 6 ST dosahuje cca 1900 bodů. Ovšem je možné, že frekvence a tím i jednovláknový výkon budou u Axionu nižší.
Google nesdělil, na jakém taktu procesor běží, a dokonce ani počet jader. Neznáme také výrobní proces nebo TDP ani jaký je paměťový subsystém (až na to, že se používají běžné neregistrové paměti DDR5) či kapacity a konfigurace cache. O reálném mnohovláknovém výkonu v serverových aplikacích lez tedy maximálně spekulovat.
Protože je v procesoru použitá stejná architektura jako v Gravitonu4 od Amazonu nebo v Nvidia Grace, je možné očekávat, že bude dosaženo podobného výkonu, ovšem má-li třeba Axion více jader, bude logicky mít větší celkový výkon. Zajímavé je, že Axion je podle obrázků, které Google ukázal, monolitickým čipem, zatímco Amazon používá čiplety (Nvidia ale také ne).
O 30 % lepší výkon než Graviton4?
Podle oficiálního blogu Googlu (což samozřejmě může být trochu nadnesené) dokáže Axion poskytnout až o 50 % vyšší výkon a o 60 % lepší energetickou efektivitu proti cloudovým instancím dnes dostupným na „současných procesorech architektury x86“, což však není nijak rozvedeno a nevíme, zda se to týká procesorů Intel Xeon, nebo AMD Epyc (které by na tom snad měly být lépe než Intel).
Google také uvádí, že jeho Axion je až o 30 % rychlejší než „nejvýkonnější procesory ARM pro datacentra dnes dostupné v cloudových službách“. Opět není uvedeno, jaké tím jsou myšlené, ale logicky by tím snad měl být myšleny Graviton4.
ARM procesor Google Axion
Jeden z faktorů, který by mohl zvýšit výkonu Google Axionu proti zmíněným konkurentům, je, že firma do čipu integrovala své vlastní akcelerátory a koprocesory, které vykonávají některé operace, které by na procesoru od jiné firmy musely běžet na jádrech CPU (proto by to mohlo vysvětlovat lepší výkon, než má Graviton4 se stejnými jádry Neoverse-V2). Jde o koprocesory nazvané Titanium, které offloadují síťové operace, bezpečnostní subsystém, operace pracující s úložištěm Hyperdisk a asi i další funkce.
Dostupnost i v cloudových instancích
Procesor bude použitý pro různé interní účely Googlu, ale bude nabízený i v cloudových službách, takže posléze bude možné jeho výkon nezávisle testovat. Axion má být určený například pro webové a aplikační servery, analytiku dat, mikroslužby nebo trénování umělé inteligence (měl by tedy asi podporovat připojení GPU či jiných akcelerátorů). Na Axionu mají u Googlu v budoucnu běžet služby BiTable, Spanner, BigQuery, Blobstore, Pub/Sub, Google Earth a YouTube Ads. Ty již nyní Google provozuje na ARM procesorech koupených externě (možná tedy Ampere Altra nebo Altra Max). Eventuálně se na procesory Axion asi mohou přesunout i další úlohy.
V Cloudu budou externí uživatelé moci Axion používat v rámci Google Compute Engine, Google Kubernetes Engine, Dataproc, Dataflow, Cloud Batch a dalších. Google pro ně bude nabízet software zkompilovaný pro tuto platformu v Google Cloud Marketplace.
