Экосистема серверных процессоров с архитектурой ARM продолжает активно цвести и развиваться. Как показывают результаты тестов, ARM может быть гораздо выгоднее x86. И компания Marvell старается оставаться «в струе»: она анонсировала третье поколение чипов ThunderX. Процессоры ThunderX3 получили 96 ядер и поддержку SMT4.
Первые шаги ARM в мире серверных вычислений были довольно неуклюжими и в полной мере это относится к ThunderX. Прародительница этих процессоров, компания Cavium, пыталась дебютировать ещё в 2016 году, однако особого успеха не снискала. Второе поколение процессоров под этим именем получило новую архитектуру, продолжившую собой разработки Broadcom, но Cavium это не спасло — летом 2018 года компания была куплена корпорацией Marvell Technology Group. Впрочем, производительность ThunderX2 продемонстрировали неплохую и понемногу начали приживаться в серверном мире.
Новый владелец не забросил разработки, благо, к этому времени архитектура ARM уже доказала свою жизнеспособность не только в качестве решений для носимых устройств. Как и ожидалось, третье поколение ThunderX было анонсировано в 2020 году, а именно, 16 марта. В общих чертах ThunderX3 являются продолжением идей, заложенных в ThunderX2; в частности, третье поколение унаследовало поддержку SMT4, чего до сих пор нет в мире x86.
Улучшения, скорее, количественные, нежели качественные: оптимизирована микроархитектура для увеличения числа исполняемых за такт операций, освоен новый 7-нм техпроцесс, а максимально возможное количество ядер в одном процессоре выросло с 32 до 96, что даёт 384 потока на процессорный разъём и 768 потоков на стандартную двухпроцессорную платформу.
Ядра у Marvell ThunderX3 кастомные, имеют архитектуру ARM8.3+. Компания избрала более сложный подход, нежели Amazon с их CPU Graviton2, который использует ядра ARM Neoverse N1 и SMT в текущей реализации не поддерживает вовсе. Помимо хорошей поддержки SMT с четырьмя потоками на ядро, ThunderX3 получили четыре 128-битных блока SIMD против двух у Graviton 2, что должно обеспечить новинкам преимущество на активно использующих векторные операции задачах.
Подробностей о подсистеме кешей Marvell пока не раскрыла, заявлено лишь о постоянном уровне латентности, не зависящем от взаимного расположения ядер. Подсистема памяти аналогична Graviton2 и включает в себя восьмиканальный контроллер DDR4 с поддержкой частот до 3200 МГц.
Друг с другом процессоры ThunderX3 могут общаться посредством интерфейса CCPI (Cavium Cache Coherent Interconnect) третьего поколения с пропускной способностью 28 Гбит/с на линию, всего таких линий 24. Для подключения периферийных устройств реализован контроллер PCI Express 4.0, точнее, 16 контроллеров на процессор шириной x4 каждый. Поддерживается мультиплексирование линий PCIe для подключения устройств, требующих 8 или 16 линий интерфейса.
Компания не собирается ограничиваться выпуском единственной модели с максимальным количеством ядер и частотой 3 ГГц. Будут выпущены разные варианты ThunderX3 с теплопакетами от 100 до 240 Ватт, но все они будут базироваться на едином дизайне. В плане энергоэффективности, если верить Marvell, новый процессор превосходит на 30% платформу AMD Rome (EPYC 2 поколения).
Производительность у ThunderX3 серьёзно подросла — компания-разработчик заявляет о 25% превосходстве по показателю IPC в сравнении с ThunderX2. На 60% увеличена производительность в однопоточном режиме, на целочисленных операциях новинка быстрее ThunderX2 в три, а на вычислениях с плавающей запятой — в пять раз. Таким образом, системы на базе новых процессоров Marvell должны опережать разработки Google и Ampere, по крайней мере, в теории.
В основном, преимущество будет реализовываться в сценариях, задействующих крупные массивы данных. Также благодаря развитой поддержке SMT, однопроцессорные системы смогут запускать больше виртуальных машин. В этих областях ThunderX3 будут опережать даже AMD Rome, не говоря уж об Intel Cascade Lake-SP. По-видимому, x86 сохранит за собой превосходство в чисто вычислительных задачах, однако и здесь новая разработка Marvell должна выглядеть вполне конкурентоспособно.
Пока речь идёт лишь об анонсе. Более детально о новых процессорах Maverll планирует рассказать на 32-ой конференции Hotchips 2020, которая пройдёт в Стэнфордском университете с 16 по 18 августа этого года.
