ARM-Prozessoren für Server: "Neoverse"-Rechenkerne vs. Intel Xeon und AMD Epyc

Serverprozessoren mit Rechenkernen der ersten "Neoverse"-Generation N1 wie Amazon Graviton2 und Ampere Altra laufen bereits in Rechenzentren. ARM hat schon Ende 2020 deren Nachfolger Neoverse V1 und N2 angekündigt und nennt dafür nun weitere Details, etwa zu den Scalable Vector Extensions (SVE und SVE2), zur neuen Architektur ARMv9 sowie auch zur Rechenleistung.

Laut ARM sind die Neoverse-V1-Kerne (Zeus) mit SVE vor allem für Supercomputer gedacht, also fürs High Performance Computing (HPC) – das zeigt auch der Fujitsu A64X des aktuellen Top500-Spitzenreiters Fugaku mit SVE. Der EU-Prozessor Rhea, den die Firma SiPearl für die European Processor Ininiative (EPI) entwickelt, setzt daher (unter anderem) auf Neoverse V1, aber auch ein kommender HPC-Prozessor des indischen Ministry of Electronics and Information Technology (MeitY).

Bei Neoverse N2 (Perseus) liegt die HPC-Rechenleistung nicht ganz so hoch, hier stehen Allzweck-Server im Vordergrund. Neoverse N2 ist der erste ARM-Kern für Server mit ARMv9-Architektur, zu der auch die schlankere SVE-Implementierung SVE2 gehört. Laut ARM entwickelt etwa Marvell derzeit eine neue Generation von Octeon-Netzwerkprozessoren mit Neoverse N2.

Anders als die x86-Serverprozessoren von AMD (Epyc) und Intel (Xeon) verzichtet ARM bei den Neoverse-Kernen auf Simultaneous Multithreading (SMT). Jeder Kern führt genau einen Thread aus, was laut ARM auch der Sicherheit dient, weil einige Seitenkanalangriffe der Spectre-Klasse Funktionen der von mehreren Threads gemeinsam genutzten CPU-Ressourcen missbrauchen. Laut ARM sollen Neoverse-N2-Prozessoren pro Kern mehr Rechenleistung liefern als aktuelle x86-Prozessoren pro Thread. Kommende Neoverse-N2-Prozessoren mit um die 100 Kernen sollen deshalb bei vergleichbarer Leistungsaufnahme mehr Rechenleistung liefern als Epycs und Xeons.

Es sind aber auch ARM-Serverkerne mit SMT auf dem Markt, etwa der Marvell ThunderX3.

5G-Netze verschlingen Rechenleistung

ARM erwartet genau wie Intel, dass der weltweite Auf- und Ausbau von 5G-Funknetzen etwa mit Open-RAN große Marktchancen für Server(-prozessoren) bringt, weil dazu viel Rechenleistung nötig ist. Dabei hebt ARM hervor, dass sich die starken Neoverse-Kerne gut in Systems-on-Chip (SoCs) mit Spezial-Rechenwerken für 5G-Funktionen integrieren lassen.

Allerdings hat auch Intel bei der Vorstellung der Auftragsfertigungskonzepts IDM 2.0 hervorgehoben, dass sich dabei x86-Kerne von Intel mit Spezial-Rechenwerken der jeweiligen Auftraggeber kombinieren lassen sollen.

Bfloat16, CMN-700 und CXL

Die SVE(2)-Rechenwerke von Neoverse V1 und N2 verarbeiten auch das KI-Datenformat Bfloat16 (BF16). Zudem kündigt ARM das verbesserte Core Mesh Network CMN-700 zur internen Verknüpfung von Rechenkernen, Speichercontrollern und Schnittstellen in SoCs an. CMN-700 erreicht nicht nur deutlich höhere Datentransferraten als der Vorgänger, sondern bindet auch die kohärente Schnittstelle CXL für Rechenbeschleuniger an.

(ciw)