Procesory ARM proráží už i v superpočítačích. Na ThunderX2 s jádry Vulcan sází sám Cray

1
Procesor Cavium ThunderX2 v socketu, zdroj: ServeTheHome

Periodicky se spekuluje o tom, zda (nebo kdy) začne Apple ve svých počítačích používat čipy ARM, což leckdo vyhlíží coby znamení začátku konce procesorů Intel/x86. Procesorům ARM se ale nyní podařilo udělat důležitý krok na cestě k hypotetické rovnocennosti s dnes mainstreamovou architekturou x86 (případně poté jejímu nahrazení) zcela reálně. Dostaly se totiž někam, kde by jim před nedávnem nikdo nedával šance: superpočítačů věhlasné firmy Cray. To může být docela důležitý signál všem v IT, že ARM dokáže už i tzv. „HPC“, neboli high-performance computing.

Cray nyní uvedl procesory ARM jako jednu z možností do své řady superpočítačů XC50, založené na propojovací logice Aries – na základě přání zákazníků se ale prý už uvažuje o rozšíření i o další nabízené platformy Cray. Zajímavá je volba konkrétních čipů (není samozřejmě ARM jako ARM) – Cray totiž vsadil na procesory ThunderX relativně malé firmy Cavium, respektive na jejich druhou generaci ThunderX2. Nejde tedy o nedávno uvedený Centriq mnohem známějšího Qualcommu, jak byste možná čekali.

Důvodem by patrně mohlo být to, že Cavium před časem vykoupilo z Broadcomu tam zrušený projekt výkonných 64bitových ARM jader Vulcan a zapojilo ho do linie svých serverových CPU. Firma je zatím hodně skoupá na informace, takže není úplně jasné, zda už tato architektura bude i v čipech ThunderX2 pro běžný trh serverů, či zda bude existovat i separátní linie ThunderX2 navazující na slabší architekturu jádra, které Cavium vyvinulo pro první ThunderX (jejich výhodou by mohl být větší počet jader). Cray ale do superpočítačů XC50 údajně kupuje právě procesory založené na oněch výkonných jádrech Vulcan, které jsou patrně také označené ThunderX2.

Podoba kabinetů superpočítače XC50
Podoba kabinetů superpočítače XC50

Podrobnosti o těchto procesorech a jejich nasazení v superpočítačích Cray se objevily skrz program Isambard, na kterém se kromě Cray a dalších subjektů podílela například University of Bristol a další britské vysoké školy. Prezentace k jeho výsledkům ukazuje některé detaily o ARM superpočítači se stejným jménem, který by na něm měl být postaven, i o samotných procesorech.

Cray používá konfiguraci dvou 32jader ThunderX na jeden uzel superpočítače XC50
Cray používá konfiguraci dvou 32jader ThunderX na jeden uzel superpočítače XC50

ThunderX2 Vulcan

Verze Cray XC50 s procesory ThunderX2 se jmenuje „Scout“. Složena je z dvouprocesorových uzlů složených z 32jádrových procesorů ThunderX2, které běží na neupřesněném taktu. Celkem systém obsahuje víc než 10 000 jader, což znamená přes 300 CPU.

Parametry testovaných ES vzorků ThunderX2
Parametry testovaných ES vzorků ThunderX2

Slajdy uvádějí, že vzorky použité k předběžnému testování (regulérní uzly počítače Isambard mají zřejmě být instalovány až od začátku roku 2018) používaly dvě verze čipu. Jedna měla 28 jader na 2,0 GHz a používala paměti DDR4 na 2400 MHz. Druhá s 32 jádry již má takt 2,5 GHz a 2666MHz DDR4. Finální parametry ThunderX2 by asi měly odpovídat oné druhé rychlejší verzi, pokud nejsou lepší.

Slajd Broadcomu k architektuře Vulcan z doby, než byl projekt zrušen
Slajd Broadcomu k architektuře Vulcan z doby, než byl projekt zrušen

Čip ThunderX s 32 jádry byl údajně ve vybraných testech rychlejší než Intel Xeon E5-2695 v4, což jsou Broadwelly-EP s 18 jádry na 2,1 GHz. Testovány byly také nové Xeony Gold 6125 (Skylake-SP s 22 jádry na 2,1 GHz a AVX-512). V obou případech nejde o špičkový model v nabídce, což bude pravděpodobně způsobeno ohledy na cenu, nicméně Vulcan v nich vypadá docela nadějně (při této příležitosti také není bez zajímavosti, že šéf vývoje této architektury odešel do AMD).

Firma Cray není úplně první z oboru HPC, kdo se s ARMem dala dohromady. Už před časem jste si u nás mohli přečíst, že na ARM přechází Fujitsu. Jenže jeho speciální procesory do té doby používaly platformu Sparc, která je dnes vysoce okrajová. Příklon k ARM proto v jeho případě nebyl tak signifikantní událostí, jako kdyby Fujitsu běželo na x86. Lze říci, že pokud chce společnost vyvíjet vlastní procesorovou architekturu, moc dalších možností mezi instrukčními sadami ani nebylo.

Cavium: hvězda nadcházejících let?

Tento úspěch ARMu a firmy Cavium asi není radno úplně přeceňovat (ve skutečné špičce superpočítačů je ostatně důraz na akcelerátory a GPU, ne přímo na CPU), ale ani podceňovat. Může jít o důležitou demonstraci, že čipy ARM mohou v HPC fungovat. Po něm pak mohou přibývat další nasazení a také třeba další výrobci procesorů, neboť ve světě architektury ARM jsou relativně malé bariéry pro vpád zcela nových konkurentů. Mimochodem, zároveň s těmito informacemi přichází také zpráva, že procesory Cavium ThunderX2 bude ve svých serverech nabízet Gigabyte (stroje R281-T91 a R181-T90). A rovněž se šeptá o tom, že by firmu rád koupil Marvell, jenž ještě nedávno uváděl, že o trh serverů zájem nemá. Jméno Cavium tak možná bude ještě růst na důležitosti.

1 komentář

  1. Rozhodně zajímavá zpráva. Faktem je, že mnoha lidí tyto boje ARMových Davidů s x86 Goliášem, v servrovém a HPC segmentu, vyvolávají velké sympatie k těmto pokusům narušit onen monopol. Přesto, i pokud by např. toto řešení bylo zatím jednoznačně nejúspěšnější a reálně se začalo prosazovat jako plnohodnotná alternativa k x86, tak IMHO by trvalo minimálně dekádu, spíš dvě, než by taková platforma vůbec mohla vyrůst do podoby vážně ohrožující x86 jako dominantního hráče. A to jak vzhledem k setrvačnosti tohoto trhu, kompatibilitě všeho možného, smluvní provázanosti trhu, ale také samozřejmě, protože by Intel (i AMD) vytáhl všechny možné zbraně – jak ty férové, technologické, tak možná méně férové, cílené omezování kompatibilty, tlak na dlouhodobé smlouvy, atd, atd.

    V tuto chvíli má IMHO Intel daleko větší obavy z Nvidie a jejího raketového růstu ve výpočetním segmentu. A obecně z proměny celého tohoto trhu, kde začíná hrát daleko větší roli GPU akcelerace, ASIC zařízení, apod. Tím, i bez toho aby Intel ztratil tržní podíl u procesorů, tak ztrácí podíl na tržbě z celých těchto zařízení, u deep machine learningu je to možná nejmarkantější, a Intel tak neprofituje na obrovském rozmachu tohoto segmentu, jak by si nejspíš představoval.
    S mírnou ironií bych dodal, že už jen chybí, aby Nvidia získala licence na x86 a vstoupila i na tento trh.

    Jinak, jak je v úvodu článku zmíněno, že se někdy mluví případném přechodu Applu na ARM jako o konci x86. Tak tím bych si už vůbec nebyl jistý. V první řadě by to byl obrovský risk ze strany Applu, který kdyby nevyšel, tak by uškodil daleko spíš Applu než Intelu a celé x86 platformě. Navíc sám Apple teď v segmentu notebooků a PC (co jsem tedy četl, nezajímám se o Apple až tak moc) přestává být v až tak komfortní situaci. Dávno už je pryč doba, kdy docházelo k jeho velkému rozmachu i na trzích mimo USA a možná teď mnozí jeho zákazníci spíše střízliví. Když se podívám na tržní podíl, tak Apple stagnuje, či mírně klesá, a to není na nijak závratných číslech. Takže v tomto světle by experimetování s ARMem mohlo být vůbec dosti riskantní.