Ampere Altra Q80: Starke ARM-Konkurrenz für AMD und Intel

ARM macht x86 bei Servern Konkurrenz. Wie gut die Mikroarchitektur abschneidet, zeigt unser Test von Amperes Altra Q80.

Ein Test von Johannes Hiltscher veröffentlicht am
Ein Altra Q80-30 von Ampere Computing im Prozessorsockel
Ein Altra Q80-30 von Ampere Computing im Prozessorsockel (Bild: Cloudflare)

Was leisten eigentlich ARMs Neoverse-N1-Kerne, wenn man sie als native Hardware zur Verfügung hat – also nicht als Cloud-Instanz bei Amazon oder Google? Das konnten wir beim Test des Altra Q80 von Ampere Computing ausprobieren.

Inhalt:
  1. Ampere Altra Q80: Starke ARM-Konkurrenz für AMD und Intel
  2. Die Web-Benchmarks
  3. HPC und Workstation
  4. Blender, 7zip und Kompilieren
  5. Fazit

Interessant ist der Prozessor mit 80 ARM-Kernen, da er als einziger für jedermann erhältlich ist. Zwar gibt es mittlerweile einige ARM-Server-Prozessoren, die meisten wurden allerdings von Unternehmen wie Amazon oder Alibaba entwickelt, die sie ausschließlich in eigenen Rechenzentren einsetzen.

Im deutschsprachigen Raum bietet Hetzner seit kurzem Root-Server mit Altra-Prozessoren an, uns stellte das Unternehmen einen zum (remote) Testen zur Verfügung. Darin sitzt ein Altra Q80-30, fast das Spitzenmodell der 2020 vorgestellten Prozessorreihe. Dessen 80 Kerne takten mit bis zu 3 GHz; anders als bei Intel und AMD gibt es keinen zusätzlichen temperaturabhängigen Boost.

Auch simultanes Multithreading (SMT) fehlt, und zwar absichtlich: So stehen die Rechenkerne virtualisierten Servern stets exklusiv zur Verfügung, sie werden nicht durch parallel laufende Prozesse anderer Nutzer beeinflusst. Verbaut ist der Prozessor in einem System von Gigabyte, ihm zur Seite stehen 256 GByte ECC-geschützter DDR4-3200-Speicher. Daten werden auf zwei PM9A3 NVMe SSDs von Samsung mit jeweils 3,84 TByte gespeichert, sie bilden ein RAID 0.

Bei der ersten Anmeldung läuft erst einmal nur ein Rettungssystem auf dem Server, über das verschiedene Linux-Distributionen installiert werden können. Die Auswahl beschränkt sich auf Debian und Ubuntu, für unsere Tests verwenden wir Debian unstable. Die relevanten Softwareversionen sind unten in einer Tabelle zusammengefasst.

Software Version
Linux Kernel 5.19.0-2
GCC 12.2.0
OpenJDK 11.0.16
OpenMPI 4.1.4
Blender 3.2.2
7zip 22.01

So haben wir getestet

Bei der Auswahl der Benchmarks stellte sich für uns zuerst die Frage: Wie vermisst man ein solches System? Unsere üblichen Benchmarks kommen nicht in Frage, da sie auf Windows aufbauen. Auch wollen die vielen Rechenkerne ausgelastet werden, die verwendete Software muss also 80 Kerne überhaupt nutzen können.

Einige Tests gibt die von Ampere Computing angesprochene Zielgruppe vor: Das Unternehmen bewirbt seine Prozessoren für Hyperscaler und Anbieter von Clouddiensten. Damit stehen Webserver (Apache) und Datenbanken (PostgreSQL, Apache HBase, Facebooks RocksDB) bereits als Benchmarks fest. Um wenigstens einige Vergleiche mit den kürzlich von uns getesteten Prozessoren ziehen zu können, haben wir noch 7zip und Blender mit in den Testparcours mit aufgenommen.

Auch viele Anwendungen, die im weitesten Sinne dem wissenschaftlichen Rechnen zuzuordnen sind, nehmen viele Kerne dankend an. Könnte das Altra-System also auch als Workstation interessant sein? Zumindest bietet mit Adlink ein Hersteller solche Systeme an. Ein Einsatz als Build-Server ist ebenfalls denkbar. Diesen Fragen gehen wir mit folgenden Anwendungen nach:

  • BRL-CAD: ein Konstruktionsprogramm; die Tests basieren auf Raytracing.
  • Gromacs: simuliert biochemische Abläufe, etwa in Proteinen mittels Molekulardynamik.
  • OpenFOAM: berechnet Probleme der Kontinuumsmechanik, beispielsweise Strömungsmechanik.
  • Quantum Espresso: simuliert quantenchemische Vorgänge zur Materialanalyse.
  • WRF: eine numerische Wettersimulation, genutzt etwa vom Department of Energy in den USA

Zuletzt haben wir den beliebten Linux-Compile-Test durchgeführt, der einfach misst, wie lange ein Rechner braucht, um den Linux-Kernel zu übersetzen. Durchgeführt haben wir die Tests mit der Phoronix Test Suite, einem Open-Source-Tool für automatische und vergleichbare Benchmarks. Aus Mangel an eigenen Werten vergleichen wir unsere Ergebnisse mit denen von Open Benchmarking (die Ergebnisse unserer Tests haben wir dort hochgeladen).

Besonderheiten des Altra

Bei den Altra-Prozessoren gibt es ein paar erwähnenswerte Besonderheiten. Dass sie über keinen Boost verfügen wie andere Prozessoren, wurde bereits erwähnt. Daneben lassen sich die Altras noch in mehrere NUMA-Knoten unterteilen; NUMA steht für Non-Uniform Memory Access (uneinheitlicher Speicherzugriff). Dabei werden die Prozessorkerne in vier Quadranten aufgeteilt, denen jeweils nur ein Viertel des L3 oder System Level Cache (SLC) zur Verfügung steht. Auch die acht Speichercontroller werden auf die Quadranten aufgeteilt.

Dadurch lässt sich die Speicherbandbreite gerecht teilen, was für virtuelle Maschinen interessant ist: Prozessoren in verschiedenen Quadranten können sich nicht gegenseitig die Speicherbandbreite streitig machen – wichtig für Service Level Agreements (SLAs). Bei unseren Tests war der Prozessor als ein NUMA-Knoten konfiguriert, es hatten also alle Prozessorkerne Zugriff auf den gesamten SLC und alle Speichercontroller. Ändern konnten wir die Konfiguration ohnehin nicht, dies ist nur im Bios möglich; auf das hatten wir keinen Zugriff, da der Rechner bei Hetzner im Rechenzentrum steht.

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed
Die Web-Benchmarks 
  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6.  


Steffo 10. Okt 2022

Ne, kann man so nicht allgemein sagen. https://www.golem.de/news/ryzen-7950x-7700x-im...

Kaiser Ming 10. Okt 2022

genaugenommen sind die Fertigungsverfahren gleich - 5nm du meinst die Architektur ne so...

mxcd 10. Okt 2022

INteressant wäre mal zu testen, wie der konkrete Stromverbrauch von Servern im täglichen...

Raskil2000 10. Okt 2022

Ich habe gespannt auf den Test geschaut, aber mir sind deutlich zu viele Konjunktive...



Aktuell auf der Startseite von Golem.de
Star Wars
Holiday Special jetzt in 4K mit 60 fps

Eine bessere Story bekommt der legendär schlechte Film dadurch leider nicht. Bis heute lieben ihn einige Fans aber vor allem wegen seiner Absurdität.

Star Wars: Holiday Special jetzt in 4K mit 60 fps
Artikel
  1. Lohn und Gehalt: OpenAI-Entwickler verdienen bis zu 800.000 US-Dollar im Jahr
    Lohn und Gehalt
    OpenAI-Entwickler verdienen bis zu 800.000 US-Dollar im Jahr

    Die Firma hinter Chat-GPT zahlt im Vergleich zu Unternehmen wie Nvidia besonders gut. Erfahrene Forscher und Entwickler auf dem Gebiet sind Mangelware.

  2. Software-Probleme: Elektrischer Chevy Blazer mit Verkaufsstopp belegt
    Software-Probleme
    Elektrischer Chevy Blazer mit Verkaufsstopp belegt

    Chevrolet hat einen Verkaufsstopp für sein neues Elektro-SUV Blazer verhängt, weil die Besitzer zahlreiche Softwareprobleme gemeldet haben.

  3. USA: Vertikale Agri-Photovoltaik lässt weiterhin Feldnutzung zu
    USA
    Vertikale Agri-Photovoltaik lässt weiterhin Feldnutzung zu

    Das US-Solarunternehmen iSun und der deutschen Agrivoltaik-Firma Next2Sun bauen in den USA eine Solaranlage mit vertikal aufgestellten Solarmodulen.

Du willst dich mit Golem.de beruflich verändern oder weiterbilden?
Zum Stellenmarkt
Zur Akademie
Zum Coaching
  • Schnäppchen, Rabatte und Top-Angebote
    Die besten Deals des Tages
    • Daily Deals • Crucial P5 Plus 2 TB mit Kühlkörper 114,99€ • Crucial Pro 32 GB DDR5-5600 79,99€ • Logitech G915 TKL LIGHTSYNC RGB 125,11€ • Anthem PC 0,99€ • Wochenendknaller bei MediaMarkt • MindStar: Patriot Viper VENOM 64 GB DDR5-6000 159€, XFX RX 7900 XT Speedster MERC 310 Black 789€ [Werbung]
    •  /