فهرست محصولات Ampere منتشر شد؛ عرضه پردازنده‌های ۱۲۸ هسته‌ای در فصل چهارم ۲۰۲۰

پردازش ابری مبتنی بر پردازنده‌های آرم با کارایی و قدرت بالا، از چندی پیش در دنیای فناوری ظهور کرد و به شهرت رسید. اکنون بسیاری از کارشناسان و ناظران بازار، درحال بررسی شرکت‌های متنوعی هستند که در این حوزه فعالیت می‌کنند. شرکت Ampere Computing یکی از فعالان جدی بازار محسوب می‌شود که چندی پیش با خرید Applied Micro محصولاتی موسوم به eMag را به بازار هدف عرضه کرد. نسل بعدی محصولات این شرکت به‌نام Altra شناخته می‌شود که پس از چند ماه اطلاع‌رسانی رسانه‌ای، اکنون فهرست کامل اعضای آن منتشر شده است. نمونه‌سازی اولیه از پردازنده‌ها نیز تا پایان سال جاری انجام می‌شود.

پردازنده‌ی الترا نسخه‌ای بهینه‌سازی شده از هسته‌ی مخصوص سازمانی آرم موسوم به Neoverse N1 است. پردازنده‌ی مذکور با وجود شباهت بنیادی با پردازنده‌ی آمازون Graviton2، تفاوت‌های عمده‌ای با آن دارد و با ساختاری ۸۰ هسته‌ای به بازار عرضه خواهد شد. Graviton2 با تمرکز روی کاربردهای مورد نیاز آمازون برای فعالیت‌های مبتنی بر آرم توسعه یافت. درمقابل، امپر تصمیم دارد تا راهکاری بهتر از آن را عرضه کند که برای تمامی سرویس‌دهنده‌های بزرگ خدمات ابری مناسب باشد. درنهایت از مجموع شرکت‌هایی که با تکیه بر طراحی اولیه‌ی N1 پردازنده تولید کرده‌اند، امپر ازلحاظ تئوری محصولاتی قوی‌تر و سریع‌تر را به بازار عرضه می‌کند.

خانواده‌ی محصولات امپر آلترا که جزئیات‌شان طی خبری رسمی توسط شرکت سازنده اعلام شد، از نمونه‌های ۳۲ تا ۸۰ هسته‌ای را شامل می‌شوند که تا ۳/۳ گیگاهرتز فرکانس ارائه می‌کنند. توان طراحی گرمایی (TDP) آن‌ها نیز با هم تفاوت دارد و حداکثر به ۲۵۰ وات می‌رسد. پردازنده‌های این خانواده، از نوع هسته‌ی Arm v8.2 هستند که ترکیبی از قابلیت‌های 8.3 و 8.5 را هم دارند. از قابلیت‌های مهم آن‌ها می‌توان به پشتیبانی از FP16 و INT8 اشاره کرد. همچنین پشتیبانی از هشت کانال DDR4-3200 ECC به‌صورت دو DIMM در هر کانال و چهار تبی‌بایت حافظه در هر سوکت در پیکربندی 1P یا 2P هم از قابلیت‌های آن هستند. هر پردازنده، ۱۲۸ خط PCIe 4.0 ارائه می‌کند که ۳۲ خط برای ارتباط‌های سوکت به سوکت و با پیاده‌سازی پروتکل CCIX روی PCIe استفاده می‌شوند. درنتیجه در هر مسیر می‌توان انتظار سرعت ۵۰ گیگابایت‌برثانیه را داشت. به‌علاوه، ۱۹۲ خط در یک سیستم دوال سوکت برای کارت‌های اضافه در نظر گرفته شده‌اند. هریک از خطوط PCIe قابلیت دوشاخه شدن را دارد.

نام‌‌گذاری محصولات امپر، با ساده‌ترین انتخاب حروف، پردازنده‌ها را مشخص می‌کند. کارشناسان اعتقاد دارند شرکت‌هایی همچون اینتل باید روند نام‌گذاری را از امپر بیاموزند. در نام‌گذاری پردازنده‌ها، Q به‌معنای QuickSilver است که به‌عنوان کد نام SoC اصلی شناخته می‌شود. در ادامه‌ی نام نیز شاهد تعداد هسته‌ها و فرکانس عملکردی هستیم.

امپر قبلا اعلام کرده بود که پردازنده‌های ۸۰ هسته‌ای را با فرکانس ۳/۰ گیگاهرتز و توان طراحی گرمایی ۲۱۰ وات تولید خواهد کرد. البته در جدول منتشرشده می‌بینیم که Q80-33 با اضافه کردن ۳۰۰ مگاهرتز به فرکانس عملکردی، ۴۰ وات نیز توان را افزایش می‌دهد. درنهایت می‌توان ادعا کرد که تراشه‌ی پایه‌ای عرضه‌شده توسط TSMC برای امپر، کارایی و بهره‌وری بالاتر از پیش‌بینی‌ها را از خود نشان داده است.

محاسبه‌ی بازدهی نیرو در پردازنده‌های قدرتمندی همچون امپر، اهمیت بالایی پیدا می‌کند. محاسبه‌های ابتدایی برای بررسی این بازدهی خالی از لطف نخواهد بود. اگر TDP را توان مصرفی در نظر بگیریم که تنها توسط هسته‌ها مصرف می‌شود و سپس، کمی با توان مورد نیاز برای هر هسته و فرکانس به ازای وات مصرفی، محاسبه انجام دهیم، قوی‌ترین نمونه‌ی Q80-33 امتیاز ۱/۰۶ دریافت می‌کند. امتیاز مذکور در مقایسه با پردازنده‌های دیگر در میانه‌ی رتبه‌بندی قرار می‌گیرد. اکثر پردازنده‌ها امتیاز گیگاهرتز بر وات ۰/۹۵ تا ۱/۲۵ دارند. بهترین محصول فهرست با درنظرگرفتن معیار مذکور، Q64-24 خواهد بود که بیشترین فرکانس را با کمترین توان مصرفی ارائه می‌کند. در هر وات توان مصرفی این پردازنده، ۱.۶۲ گیگاهرتز فرکانس ارائه می‌شود.

در مقام مقایسه می‌توان پردازنده‌های Rome از شرکت AMD را در نظر گرفت که در حداکثر فشار کاری، به ازای هر هسته، سه وات توان مصرف می‌کنند و در تمانی پردازنده‌ها شاهد فرکانس ۳/۰ گیگاهرتز هستیم. درمقابل، پردازنده‌ی Q80-30 از خانواده‌ی آلترا در هر هسته ۲/۶ وات نیرو مصرف می‌کند. پردازنده‌های آلترا، هیچ‌گونه مکانیزم تقویتی مانند توربو ندارند. درنتیجه مقادیر توان طراحی گرمایی که توسط امپر ارائه شد را می‌توان حداکثر حدودی توان مصرفی محصول دانست. درواقع اعداد ارائه شده، درصورت استفاده از پردازنده در حالت آزمایشی به دست می‌آیند و در زمان پیاده‌سازی در سرویس ابری، احتمالا شاهد اعداد متفاوتی خواهیم بود.

شرکت امپر ادعا می‌کند اکنون شرکت‌هایی آماده‌ی ارائه‌ی سیستم‌های مبتنی بر آلترا هستند. آن‌ها Gigabyte و Wiwynn را به‌عنوان نمونه‌های آماده مثال می‌زنند. شرکت‌های فعال رده دوم دیگری هم در فهرست دیده می‌شوند. این سیستم‌ها احتمالا در ماه اوت و سپتامبر برای پیاده‌سازی نهایی در مراکز پردازش ابری آماده خواهند بود.

امپر در پاسخ به سوالی پیرامون حوزه‌های تمایل به استفاده از پردازنده‌های آلترا، استفاده در ساختارهایی با سیستم دوال سوکت و بسیار حرفه‌ای را مثال می‌زند که شرکت هدف، به‌دنبال بالاترین تعداد هسته‌ی پردازنده و بالاترین فرکانس باشد. آن‌ها هنوز اطلاعاتی پیرامون قیمت محصولات خود ارائه نکرده‌اند، اما ادعا می‌کنند که قیمت، مانعی بر سر راه پیاده‌سازی سیستم‌ها نمی‌شود. طبق ادعای امپر، مشتریان اصلی سیستم‌ها از دو ماه پیش مشغول آزمایش عملی هستند. درحال‌حاضر می‌توان Packet و CloudFlare را به‌عنوان مشتریان حتمی ابتدایی نام برد. شرکت پکت، دسترسی اولیه‌ی سریع به سرویس‌ها را به مشتریان اصلی خود قول داده است.

شرکت آمریکایی امپر یکی از شرکای اصلی پروژه‌ی CUDA on Arm محسوب می‌شود. آن‌ها به‌محض هماهنگی با شتاب‌دهنده‌های گرافیکی انویدیا، پشتیبانی از CUDA را نیز به هسته‌های آلترا اضافه می‌کنند.

پردازنده ۱۲۸ هسته‌ای Altra Max

اعداد و ارقامی که در بالا خواندید، در مقایسه با برنامه‌ی آتی امپر کوچک به‌نظر می‌رسند. این شرکت تصمیم دارد تا پایان سال جاری، یک نسخه‌ی ۱۲۸ هسته‌ای از آلترا را به بازار عرضه کند. پردازنده‌ی مذکور، قطعا طراحی جدیدی خواهد داشت که فراتر از طراحی پایه‌ای با ۸۰ هسته در آلترا کنونی خواهد بود. به‌هرحال امپر می‌گوید اگرچه در پردازنده‌ی مذکور از همان پلتفرم پایه‌ی آلترا استفاده خواهد شد، بهینه‌سازی‌های متعددی هم خصوصا در بخش در طراحی Altra Max پیاده‌سازی می‌شود.

پردازنده‌ی آلترا مکس ازلحاظ سوکت و پین با آلترا هماهنگ خواهد بود و پیاده‌سازی دوال سوکت را هم پشتیبانی می‌کند. امپر می‌گوید که تراشه‌ی مذکور در فصل چهارم سال جاری برای آزمایش دراختیار شرکای تجاری قرار خواهد گرفت. تولید انبوه نیز در میانه‌ی سال ۲۰۲۱ ممکن می‌شود. پردازنده‌ی ۱۲۸ هسته‌ای، با کد نام Mystique توسعه می‌یابد و احتمالا نام نهایی اعضای آن خانواده با M شروع می‌شود.

پردازنده پنج نانومتری Siryn

طبق گزارش‌های قبلی، نسل بعدی پردازنده‌های امپر به‌نام Siryn توسعه می‌یابد که از فرایند تولید پنج نانومتری بهره می‌برد. نمونه‌ی اولیه‌ی این پردازنده‌‌ها تا پایان سال ۲۰۲۱ آماده خواهد بود. امپر می‌گوید تراشه‌های آزمایشی که IP پردازنده‌های Siryn را آزمایش می‌کنند، هم‌اکنون آماده شده‌اند. خود پردازنده نیز احتمالا تا سال آینده به وضعیت نهایی می‌رسد.

پردازنده‌ی Siryn احتمالا به‌نام نسل دوم آلترا معرفی می‌شود و اگر همین روند نام‌گذاری ادامه پیدا کند، می‌توان منتظر نام‌هایی همچون S80 بود. امپر می‌گوید پلتفرم Siryn از بسیاری لحاظ جدید و بی‌سابقه خواهد بود چون از فناوری‌های جدید در آن استفاده می‌شود (مواردی همچون PCIe 5.0 و DDR5 مطرح شده، اما تأیید نشده‌اند).