Создавать собственные процессоры в последнее время стало модным. Компания Apple со своими чипами серии «М» уже уверенно отвоевала заметный рыночный сегмент, Amazon активно использует в составе платформы AWS собственный процессор Graviton, а Microsoft недавно анонсировала Microsoft Cobalt. На протяжении вот уже нескольких лет в том же направлении двигается корпорация Google, в апреле этого года на конференции Next '24 представившая публике собственный процессор под названием Axion. Что это за микросхема, каковы ее возможности и в каких устройствах ее планируется применять? Давайте разбираться.
Google Axion — это процессор с архитектурой ARM, разработанный для использования в центрах обработки данных. Предполагается, что первыми клиентами, которым будет доступен Axion CPU, станут пользователи облачной платформы Google Cloud.
На самом деле, Axion — далеко не первый чип, созданный (или выпущенный при участии) корпорации Google. Компания разрабатывает собственные чипы с 2015 года: именно тогда в Google наладили выпуск тензорных процессоров (TPU), на сегодняшний день сменивших уже пять поколений. В 2018-м появились чипы Video Coding Unit (VCU) от Google, а еще три года спустя — микросхемы, которые нашли свое применение в мобильных устройствах под управлением Android.
Между тем, Google уже давно использует в составе собственных облачных платформ ARM-процессоры общего назначения: в компании подсчитали, что они намного превосходят по быстродействию и энергоэффективности аналогичные процессоры от Intel. Именно поэтому в таких проектах, как Google Earth Engine, BigTable, Spanner, BigQuery, и Blobstore трудятся серверы на основе ARM, также на них работает платформа YouTube Ads. Разработчики предполагают, что чипы Axion по своей производительности на 30% превзойдут другие процессоры ARM, и на 50-60% — CPU Intel, используемые сегодня в облачных платформах.
Если верить пресс-релизам Google, новинку будут использовать в составе веб-серверов и серверов приложений для развертывания контейнерных микросервисов, для поддержки баз данных, обработки мультимедиа, обучения искусственного интеллекта, а также для кеширования данных в облачных инфраструктурах.
Google Axion разработан на основе ядра ARM Neoverse V2, изначально созданного для центров обработки данных, и оптимизированного для высокопроизводительных вычислений. На этом же ядре работают процессоры NVIDIA Grace и AWS Graviton 4. Ну, а сама технология Neoverse V2, в свою очередь, опирается на платформу ARM Cortex-X3.
В архитектуре Axion применяется специальная технология Titanium — так называется набор микроконтроллеров, предназначенных для обеспечения безопасности и организации многоуровневой масштабируемой разгрузки. Эта технология призвана повысить производительность всей инфраструктуры: она обеспечивает аппаратное ускорение служб виртуализации, благодаря чему освобождаются вычислительные ресурсы ядра процессора для других рабочих нагрузок.
В Google утверждают, что Titanium способен выполнять до 500 тыс. операций ввода-вывода в секунду на экземпляр блочного хранилища Hyperdisk Extreme, при этом поддерживается пропускная способность сети до 200 Гбит/с и шифрование данных на полной скорости. Благодаря этому обеспечивается безопасность без ущерба для производительности. Иными словами, Titanium принимает на себя часть задач, связанных с работой в сети и безопасностью, снижая тем самым нагрузку на основной процессор хоста.
Поскольку Axion создан на основе архитектуры ARM, он поддерживает стандартный набор команд Armv9, — таким образом обеспечивается совместимость с работающими на ARM операционными системами и прикладным софтом. Кроме того, Google активно участвует в разработке стандарта совместимости аппаратного и встроенного ПО ARM SystemReady Virtual Environment (VE). Поскольку новый процессор соответствует этому стандарту, клиенты могут развертывать на серверах с Axion приложения от независимых разработчиков и различные программы для ARM с открытым исходным кодом, не задумываясь о возможных проблемах с совместимостью. Google сообщает, что в первую очередь серверы на базе процессоров Axion будут доступны пользователям виртуальных машин в инфраструктуре Google Cloud. По утверждениям инсайдеров, многие внутренние проекты Google уже сейчас работают на Axion.
Однако несмотря на то, что компания заявляет о высоких эксплуатационных характеристиках и небывалой производительности нового процессора, никаких конкретных цифр или результатов сравнительного тестирования на сегодняшний день представлено не было. Вполне возможно, это связано с тем, что развертывание серверов на базе Axion в инфраструктуре Google Cloud еще не завершено — предполагается, что их внедрение завершится до конца 2024 года. Вот как оценивает преимущества нового процессора блог Economize:
В сухом остатке мы видим, что среди основных достоинств Google Axion аналитики отмечают более высокую производительность и энергоэффективность по сравнению с другими процессорами ARM и Intel, многопоточность, аппаратную поддержку Hyperdisk и широко разрекламированную технологию Titanium.
Самое интересное во всей этой истории — как отреагируют на появление Axion корпорации Intel и AMD. То, что крупнейшие облачные провайдеры, — а именно, Google, Amazon и Microsoft, разрабатывают собственные процессоры специально для использования в ЦОД, уже свершившийся факт. Чипы с архитектурой ARM активно производят и компании, ориентированные на развитие искусственного интеллекта, прежде всего, Nvidia. В этой связи как Intel, так и AMD постепенно начинают утрачивать отдельные сегменты рынка процессоров и уже понемногу примеряют на себя роль отстающих. Если они желают сохранить свои позиции на протяжении следующих пяти-семи лет, им определенно следует скорректировать свои планы. Каков будет их следующий шаг?
Статья поддерживается командой Serverspace.
Serverspace — провайдер облачных сервисов, предоставляющий в аренду виртуальные серверы с ОС Linux и Windows в 8 дата-центрах: Россия, Беларусь, Казахстан, Нидерланды, Турция, США, Канада и Бразилия. Для построения ИТ-инфраструктуры провайдер также предлагает: создание сетей, шлюзов, бэкапы, сервисы CDN, DNS, объектное хранилище S3.
IT-инфраструктура | Кешбэк 17% по коду HABR
