Ampere Altra: Ein 80-Kern-ARM-Prozessor ohne SMT für Cloud-Server

Vor zwei Jahren wurde aus AppliedMicros X-Gene 3 der Ampere-eMAG-ARM-Prozessor mit 32 Kernen, jetzt gibt es ein erstes neues, eigenständiges Design: Altra. Dahinter steckt eine Lösung mit 80 Kernen für Cloud-Server, die es durch den Verzicht auf SMT mit AMDs 64-Kern-Prozessoren Rome aufnehmen können soll.

Simultaneous Multithreading (SMT) macht mit vergleichsweise geringem Kosteneinsatz bei einem Prozessor aus einem physischen Kern zwei Threads. Der Bonus ist je nach Anwendung klein bis sehr groß, doch es gibt Szenarien, in denen die Parallelisierung von Threads auf einem Kern hinderlich ist und ein Leistungsrückgang gegenüber einem Prozessor entsteht, der nur einen Kern bieten würde. Diese Nische will Ampere für sich entdeckt haben und mit Altra adressieren.

Basis des neuen Prozessors mit 80 Kernen sind die Architektur ARM v8.2+ alias Neoverse N1 und TSMCs 7-nm-Fertigung. Die 64-Bit-CPU mit 64 KByte großen L1-Daten- sowie L1-Instruction-Caches und jeweils 1 MByte L2-Cache pro Kern soll Taktraten von 3 GHz ermöglichen, der TDP-Rahmen wird mit 45 bis 210 Watt beziffert – darin eingeschlossen dürften dann aber auch CPUs mit weniger als 80 Kernen sein.

Um den Verzicht auf SMT bei der Anzahl an im Server verfügbaren Threads zumindest teilweise auszugleichen, wird der Ampere Altra gegenüber dem Vorgänger eMAG Dual-Sockel-fähig sein. 160 echte Kerne in einem klassischen Server-Rack sollen für ein insgesamt hohes Leistungsniveau sorgen. Um das liefern zu können, ist ein Acht-Kanal-Speicherinterface für DDR4-3200 mit einem Maximalausbau von 4 TByte über 16 DIMM-Bänke mit von der Partie, 128 Lanes nach PCI Express 4.0 stehen im Single-Sockel-Betrieb, 192 Lanes im Dual-Sockel-Modus bereit. Dies bedeutet wiederum, dass 64 Lanes für die Kommunikation der beiden CPUs untereinander Verwendung finden.

Ausgeliefert wird die CPU überraschenderweise nicht als fest mit dem Mainboard verlötete BGA-Lösung, sondern mit 4.926 Pins als FCLGA-Variante.

Eventuell schneller als AMDs Rome

Gegenüber der US-Presse hat Ampere einige Prognosen zur Leistungsfähigkeit abgegeben. In diesen takten die CPUs allerdings mit 3,3 statt 3,0 GHz, verbrauchen dabei aber nur noch 180 Watt statt 210 Watt. Ob die Modelle so im Handel stehen werden oder „Cherry Picking“ zum Einsatz kommt, ist heute nicht klar. Wie üblich sollten die Zahlen eines Herstellers mit großer Vorsicht genossen werden, vor allem, da der Abstand zu AMDs Rome-Prozessor verschwindend gering ausfällt.

Bis der Ampere Altra im Handel steht, vergeht zudem noch einige Zeit, sodass AMDs Rome vermutlich nicht mehr der Hauptgegenspieler werden wird, sondern eher Milan. Ampere will jedoch bereits erste Chips an große Kunden liefern, die ihre Produkte in Kürze anbieten sollen, zur Mitte des Jahres soll die Produktion voll angelaufen sein. Ob die Architektur am Ende die Versprechen erfüllen wird, werden dann unabhängige Bewertungen zeigen.

Für Ampere ist Altra nur ein weiterer Zwischenschritt, wie eine Roadmap offenbart: 2021 soll Mystique folgen, 2022 Siryn. Bekannt ist von diesen nur, dass sie noch mehr Kerne bieten sollen.