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 med samma namn.
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.
Serverhallar har en historia av varierade cpu-arkitekturer. Men idag är det X86 som dominerar. Moln, webbtjänster, IoT-infrastruktur, shopping, sociala media, strömmande media, företagsadministration, och så vidare – det mesta snurrar på X86-servrar från AMD och Intel, även om det finns undantag 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?
Kanske. Arm kommer garantera att knapra några procent. Men det finns idag en gigantisk investering i kod och kompetens för X86. Det ger marknaden en tröghet som betyder att X86 förmodligen kan bita sig kvar i många av sina existerande nischer under lång tid.
En större chans för Arm är istället helt nya nischer – där det inte finns ett X86-kod-arv att brottas mot.
Maskininlärning är ett bra exempel. Artificiella neuronnät slog igenom stort under 10-talet och grafikprocessorer var överlägsen hårdvara för att programmera dem vilket lett till att området ägs av grafikprocessorer, främst från Nvidia. Eventuella hot mot gpu:erna skulle i så fall kunna komma från ännu mer specialiserade acceleratorer.
På samma sätt skulle nya typer av processorer och acceleratorer kunna vara Arms väg in i datacentren. Där skulle de ha samma startpunkt som X86 vad gäller mjukvara.
Dpu:er är ett omtalat exempel, processorer optimerade för datagenomströmning. Liksom npu:er för artificiella neuronnät.
Kanske kommer generativ AI att få en egen processornisch? Man kan kanske även 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. De följdes i en andra våg av Broadcom, Cavium, Qualcomm och Nuvia.
Nu kommer den tredje vågen och den tror TNP däremot kommer att bli 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 anpassa för servertillämpningar.
2018 släppte Arm Neoverse med optioner för servrar direkt i paketet. Den erbjöds med olika sorters cache, gränssnitt, multikärnor, bandbredder, minnestyper, PCI Express och Ethernet. Den släpptes även i tre familjer: V för prestandaberäkningar, N för strömsnålhet, och E för hög datagenomströmning.
Ett vittne på trovärdigheten i Neoverse-erbjudandet blev Nvidia som fram till dess designat egna Arm-cpu:er, men nu växlade till Neoverse V2 i den 72-kärniga cpu:n Grace som släpptes i somras.
Nästa vitttne blev Amazon som valde Neoverse N1 och V1 för sin processorfamilj Graviton. Och Alibaba med N2 i sin 128-kärniga processor Yitian 710. Och HiSilicon med N1 i 64-kärnan Kunpeng 920.
Flertalet mobiler av idag använder processorer som använder Arms egna cpu:er. Endast ett fåtal, som Apple och Qualcomm, skräddarsyr egna Armprocessorer. Det som hände år 2018 var att Arm uppgraderade servrar till samma kvalitets- och servicenivå som mobil-cpu:erna. Så att lockelsen i att designa en egen cpu blev mindre.
 |
|
Sedan 2018 kan du licensera server-cpu:er från Arm. Sedan augusti kan du licensera kompletta skräddarsydda processorer. |
Och Arm slutade alltså inte där. Utan det som hände nu i augusti var att Arm gjorde det ytterligare ett steg enklare att designa serverprocessorer i lanseringen av CSS – ”compute subsystems”. Det är verktyg och mallar som låter dig designa en komplett Arm-serverprocessor, inte bara en Arm-cpu.
Stödet gäller till att början med Neoverse N2.
Lanseringen kommer samtidigt som nya halvledarprocesser gjort det ett steg svårare att designa chips. Fler Armprocessorer och fler tillämpningar är det utfall som Arm hoppas på. Och fler versioner av varje processor.
Du får fungerade kisel med matchande kod och mjukvaruutvecklingsverktyg. Du ska enligt Arm spara åttio ingenjörsår jämfört med att sätta ihop alltsammans på egen hand från komponenter.
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 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 främst talar emot Arm är X86:s arv – att det redan finns gigantiska investeringar i kod och kompetens för X86. Den investeringarna kan inte kastas bort bara för att det dyker upp lite bättre hårdvara. 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. Amerikanska Sifive nämner datacenter, 5G-basstatoner och bigdata-analys som tillämpningsområden för sin Risc V-cpu-familj Performance. Risc V-arkitekturen i sig kostar inga licensavgifter. Men framför allt är Risc V ett ännu öppnare ekosystem. Inte bara för att den är avgiftsfri och därmed släpper in fler aktörer, utan även rent tekniskt genom att den tillåter vissa fundamentala modifieringar som Arm förbjuder för att hålla sitt ekosystem kompatibelt. Friheten i Risc V gäller även Kina, som bidrar med en fjärdedel av Arms intäkter. Den stora fördelen för Risc V i Kina är att den 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. |
Aktuella ArmserverprocessorerHär är den tredje vågens Arm-serverprocessorer. De flesta är för tillverkarens 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 kommer den att bli 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 Ampere One 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.
