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Jeff Wittich von Ampere Computing: "Bald werden Sie Hunderte Prozessorkerne von uns sehen"

Mit ARM-Server-Prozessoren ist Ampere Computing sehr erfolgreich. Der Produktchef bot uns Einblick in die Entwicklung und erklärte uns ein ungewöhnliches Feature des neuen Ampere One.

Ein Bericht von Johannes Hiltscher veröffentlicht am
Jeff Wittich, CPO von Ampere Computing, zeigt den Ampere One. (Bild: Ampere Computing)

Ein Server-Prozessor mit ARM-Architektur – die Idee ist bei Weitem nicht neu. Seit 2010, als Marvell den Armada XP als Konkurrenz zu den etablierten x86-CPUs vorstellte, scheiterten allerdings mehrere Unternehmen mit diesem Konzept. Erst Ampere Computing hatte damit – abgesehen von Eigenentwicklungen, etwa AWS Graviton – 2020 Erfolg. Für Jeff Wittich, Amperes Chief Product Officer (CPO), hat das zwei Gründe: Die Ausrichtung auf ein konkretes Marktsegment und das Software-Ökosystem, das sich erst entwickeln musste.

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Daher werde Ampere dem ARM-Befehlssatz noch eine ganze Weile treu bleiben, auch wenn man den Neoverse-Kernen bereits den Rücken gekehrt hat. Ein Umstieg, etwa auf RISC-V, sei innerhalb der nächsten zehn Jahre nicht zu erwarten. Beim kürzlich erschienenen Ampere One ersetzte Ampere ARMs Neoverse-Kerne durch selbst entworfene. Diese Eigenentwicklung, sagt Wittich, sei erforderlich gewesen, um das eigene Entwicklungsziel weiter verfolgen zu können: mehr Kerne pro Rack zu liefern als die Konkurrenz. Mit Ampere One stieg die Zahl der Prozessorkerne von 128 beim Altra Max um 50 Prozent auf 192.

Zwar will Wittich unsere Frage nach der Kernanzahl der nächsten Prozessorgeneration nicht beantworten, lässt aber durchblicken, in einigen Jahren werde man "Hunderte von Prozessorkernen von uns sehen". Man werde die Kernanzahl aber nicht auf Kosten der Leistungsaufnahme steigern: Die Prozessoren müssen weiter mit Luftkühlung funktionieren, eine 600-Watt-CPU, wie Intel und AMD sie planen, werde es von Ampere nicht geben.

Allerdings werde man künftig vermehrt auf Chiplets setzen, anders sei die Steigerung der Kernanzahl nicht zu erreichen. Die Entwicklung erfolge aber schrittweise. War die erste Prozessorgeneration noch monolithisch, sind bei der zweiten Speicher- und PCIe-Controller bereits auf eigene Chiplets ausgelagert.

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Für die Cloud muss der Prozessor einheitlich sein

Auch beim Compute-Die mit Caches und Prozessorkernen sei man bereit für einen Umstieg auf Chiplets. Allerdings bringe Amperes Zielgruppe, große Anbieter von Cloud-Diensten (Hyperscaler), besondere Herausforderungen mit sich: Hier werden oft virtuelle Maschinen (VMs) genutzt, deren Leistung möglichst nicht von einer Aufteilung auf verschiedene Chiplets abhängen soll.

Bei AMDs Epycs etwa hängt die Kommunikationslatenz zwischen zwei Kernen – und damit die erreichbare Leistung – davon ab, ob diese im selben Core Complex Die (CCD) liegen oder der Datenaustausch durch das IO-Die erfolgt. Daher habe man Techniken entwickelt, durch die ein aus Chiplets aufgebauter Prozessor für Kunden von einem monolithischen nicht zu unterscheiden sei.

Um möglichst gut vorhersagbare Leistung zu liefern, verzichtet Ampere auch auf simultanes Multithreading (SMT) und lässt seine Prozessoren bei konstanter Frequenz laufen. Auch Turbo-Modi fehlen, nicht ausgelastete Kerne werden nicht heruntergetaktet – dass Systeme nicht ausgelastet seien, komme bei Amperes Kunden fast nicht vor, sagt Wittich.

Ziel sei es, bei Volllast die beste Effizienz zu erreichen. Ein Hochtakten durch Turbo-Modi erhöht zwar die Leistung einzelner Kerne. Allerdings gehe das auf Kosten der Effizienz und gewöhne Nutzer von VMs an nicht immer erzielbare Leistungen. Auf SMT verzichte man, da es zu Ressourcenkonflikten und infolgedessen zu geringerer Leistung führen könne, je nachdem, was gerade noch auf dem Kern läuft.

Mit Bergamo hat auch AMD mittlerweile Prozessoren für Hyperscaler im Angebot, Intel wird bald mit Sierra Forest nachziehen.

Wittich sieht darin mehr eine Bestätigung, dass man aufs richtige Pferd gesetzt habe, als eine echte Konkurrenz. Anders als Amperes Prozessoren seien die von AMD und Intel nicht für die Bedürfnisse der Hyperscaler entwickelt worden, sondern nutzten Kerne, die möglichst viele Anwendungsszenarien abdecken sollen: "Wir bauen genau, was in diesem Bereich gebraucht wird, sie haben etwas Existierendes angepasst."

Die Konzentration auf Hyperscaler ist für Wittich, neben dem mittlerweile ausgereiften Software-Ökosystem, zentral für Amperes Erfolg. Man habe nicht das Ziel, alle Anwendungsszenarien abdecken: "Ich will gar nicht jemandem nahelegen, mit unseren Prozessoren einen Supercomputer zu bauen." Aber wie legt Ampere die Mikroarchitektur der Prozessoren fest?

  1. Was in der Cloud läuft, ist die Zielgruppe
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