About / Advertise
Nya verktyg och nya tillämpningar ger arkitekturen Arm en ny chans att erövra serverhallen, ett territorium som idag tillhör X86.
 Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen.Prenumerera kostnadsfritt! |
I slutet av augusti släppte brittiska Arm ett verktyg som gjorde det betydligt enklare att designa serverprocessorer på dess cpu-arkitektur som även den heter Arm.
Det som hände var att företaget utvidgade ett stöd som introducerades 2018 i form av tre server-cpu-familjer. Man kan säga att det som Arm gjorde då för cpu:er gör företaget nu för kompletta processorer.
Cpu:erna som släpptes 2018 fick bland annat IT-jättarna Google, Amazon och Alibaba att våga sig på att utveckla egna Armservrar. De nya verktygen kan komma att sprida experimentlustan till ännu fler.
Serverhallarna har en historia av olika cpu-arkitekturer. Idag dominerar X86. Moln, webbtjänster, IoT-infrastruktur, shopping, sociala media, strömmande media, företagsadministration, och så vidare – det mesta snurrar på X86-servrar från AMD och Intel. Undantag finns, som IBM och Oracle som använder egna Power- och Sparcprocessorer i sina nischer.
Kommer höstens nya verktyg att leda till en explosion av Armservrar? Och är Arm till slut på väg att ersätta X86-dupolet?
Arm kommer säkerligen att knapra procent. Men det finns en gigantisk investering i kod och kompetens för X86 som ger marknaden en tröghet. X86 kommer att bita sig kvar i sina existerande nischer länge.
En större chans för Arm är nya nischer där det inte finns ett kod-arv att brottas mot.
Maskininlärning är ett aktuellt exempel. Artificiella neuronnät slog igenom stort under 10-talet och grafikprocessorer var överlägsen hårdvara för att programmera dem. Grafikprocessorer äger maskininlärning nu. Eventuella hot mot dem kommer från ännu mer specialiserade acceleratorer.
På samma sätt är det nya typer av processorer och acceleratorer som kan vara Arms väg in i datacentren. Där har de samma startpunkt som X86 vad gäller mjukvara.
Dpu:er är omtalade för datagenomströmning, liksom npu:er för artificiella neuronnät. Kanske kan generativ AI få en egen processor? Man kan tänka sig skräddarsydda processorer för nätverk, datalager, databaser, säkerhet, mediadistribution och så vidare – i godtyckliga kombinationer.
Det här är inte första gången som Arm försöker göra en inbrytning i servervärlden. Superdatorsajten The Next Platform (TNP) räknar historiskt till tre anfallsvågor.
De två första utnämns av TNP till misslyckanden. Där fanns tillverkare som Calxeda, Applied Micro, AMD, Marvell, Nvidia och Samsung, följda i en andra våg av Broadcom, Cavium, Qualcomm och Nuvia.
Den tredje vågen tror TNP däremot blir en vinnare. Det är nu det händer – Armservrarna kommer för att stanna.
TNP pekar på oktober 2018 som vändpunkten. Det var då Arm lanserade Neoverse – en CPU-familj optimerad för servrar.
Den första och andra vågen hade ingen större hjälp av Arm. De fick hålla tillgodo med mobil-cpu:er som de på egen hand fick modda för servertillämpningar.
Neoverse kom med optioner för servrar direkt i paketet: olika sorters cache, gränssnitt, multikärnor, bandbredder, minnestyper, PCI Express, Ethernet och så vidare. Den släpptes i tre familjer: V för prestandaberäkningar, N för strömsnålhet, och E för hög datagenomströmning.
Ett vittne på trovärdigheten i erbjudandet var att Nvidia fram till dess hade designat egna Arm-cpu:er, men nu växlade till Neoverse V2 i den 72-kärniga cpu:n Grace som släpptes i somras.
Amazon använder Neoverse N1 och V1 i sin processorfamilj Graviton. Alibaba använder N2 i sin 128-kärniga processor Yitian 710. HiSilicon använder N1 i 64-kärnan Kunpeng 920.
Flertalet mobiler använder processorer med Arms egna cpu:er. Det som hände år 2018 var att Arm uppgraderade servrar till samma servicenivå.
 |
|
Sedan 2018 kan du licensera server-cpu:er från Arm. Sedan augusti kan du licensera kompletta skräddarsydda processorer. |
Och det slutade inte där. I augusti i år blev det ännu enklare då Arm lanserade CSS – ”compute subsystems”. Det är verktyg och mallar som låter dig designa en komplett serverprocessor. Stödet gäller till att början med Neoverse N2.
Fler Armprocessorer och fler tillämpningar kan bli resultatet. Och fler versioner av varje processor. Lanseringen kommer samtidigt som nya halvledarprocesser gjort det ett steg svårare att designa chips.
Du får fungerade kisel med matchande kod och mjukvaruutvecklingsverktyg. Du ska enligt Arm spara 80 ingenjörsår jämfört med att sätta ihop alltsammans på egen hand från komponenterna.
Du behöver, förenklat, bara kryssa för hur många kärnor du vill ha och vilka bandbredder och protokoll du behöver så sätter Arms verktyg ihop en design åt dig.
– Vi syr ihop, validerar och levererar RTL klar för tillverkning, säger företaget.
Samma brasklapp gäller kanske även här – att det ändå kommer att finnas företag som i likhet med Apple kan spela i en egen liga och designa egna Arm-processorer.
Exempelvis är det intressant att Ampere väljer att gå tillbaka från Neoverse N1 till en egen cpu i sin kommande 192-kärna One (”Siryn”) istället för att uppgradera till Neoverse N2 eller V1.
Har Arm en chans mot X86?Arm kommer att möta motstånd både från forntid och framtid – från X86 och Risc V.
Arm anses ha tekniska fördelar i själva arkitekturen mot X86. Den är designad för att vara strömsnål för batteridrivna mobiler, den är yngre och bär på ett mindre arv av bakåtkompabilitet. Men den fundamentala styrkan med Arm är nog inte teknisk utan ekonomisk: att x86 är ett tråkigt duopol. Arm är ett stort öppet ekosystem som borde kunna frigöra mängder av kreativitet och sänka kostnader. Många har väntat ivrigt, länge, på duopolets fall – det här är som sagt tredje vågen av Armservrar. Det som kanske främst talar emot Arm är X86:s arv – att det redan finns stora investeringar i kod och kompetens för x86. Den kan inte bara kan kastas bort bara för att det dyker upp lite bättre hårdvara. Och Intel och AMD har resurser att satsa på att konkurrera. Här ett annat intressant perspektiv – Armprocessorer sätter en press på Intel även när de inte används. Hurdå? Jo, Amazon kan producera sin egen processor som alternativ – och peka på den när Intel diskuterar priser. För framtiden finns ett annat hot – den nya arkitekturen Risc V. Den debuterade i styrkärnor men har gränslösa ambitioner. Ventana utvecklar redan nu en Risc V-server-CPU:er kallad Veyron V1 och Esperanto en AI-superprocessor kallad ET-SoC-1. Risc V är utan licensavgifter och är ett ännu öppnare ekosystem inte bara för att den är avgiftsfri utan även tekniskt tillåter omdesign där Arms ekosystem måste hålla sig inom gränser för att behålla kompatibilitet. Den friheten gäller även Kina – som bidrar med en fjärdedel av Arms intäkter. Risc V kan inte drabbas av USA:s handelsembargo som hänger som ett damoklessvärd över alla kinesiska investeringar i Arm. Kina satsar hårt på Risc V av det skälet. Alibaba har utvecklat en licensfri Risc V-cpu kallad Xuantie C910 som sedan år 2020 används i företagets molnservrar. Amerikanska Sifive nämner datacenter, 5G-basstatoner och bigdata-analys som tillämpningsområden för sin cpu-familj Performance. |
Aktuella ArmserverprocessorerHär är den tredje vågens Arm-serverprocessorer. De flesta är för företagens eget bruk. Det hetaste undantaget är Ampere som har HP, Microsoft, Google, Tencent, Bytedance och Oracle bland sina kunder.
● Google utvecklar två processorer i 5 nm som ska vara klara att tas i bruk 2025. Maple är en design från Marvell, och Cypress utvecklas av Google i Israel.
● Grace är Nvidias första egna server-CPU – en 72-kärnig Neoverse V2. 
● Hisilicons Kunpeng 920 är en 64-kärnig processor på vad Hisilicon sagt är en egen kärna i 7 nm. ● Sipearl är inte strikt en serverprocessor utan en superdatorprocessor. Men den är europeisk och använder Neoverse V1.
● Ytterligare en aktuell superprocessor på en 48-kärnig Neoverse V1 är indiska Aum. Den ska tillverkas hos TSMC i 5 nm och ska vara klar 2024. I två chiplets blir den en 96-kärnig processor. |
● Amperes första serverprocessor Skylark var en återvunnen design från Applied Micro – från första vågen. Den andra, Altra, är en 80-kärnig Neoverse N1 med egna modifieringar. En version kallad Altra Max har 128 kärnor. Nästa generation heter AmpereOne och ska tillverkas i 5 nm.
● Amazons serverprocessorfamilj Graviton designas av dotterbolaget Annapurna och används för att reducera strömförbrukningen i Amazons eget moln. En sextonkärnig Cortex A72 och en 64-kärnig Neoverse N1 kommer att följas av en 64-kärnig Neoverse V1.
● Kinesiska Alibaba Yitian 710 är en 128-kärnig Neoverse V2.
● Japanska Fugaku var världens snabbaste superdator i tre år och använde då en 64-kärnig föregångare till Neoverse V-familjen kallad A64FX, utvecklad av Fujitsu.
