Ampere ci spiega perché le CPU Altra sono migliori delle soluzioni di Intel e AMD per il cloud

Il mondo delle CPU è grandissimo fermento, non solo per la rinascita di AMD, ma anche perché stanno emergendo diversi progetti su base ARM che potrebbero cambiare lo scenario nei prossimi anni. Apple, con l'addio a Intel in favore di chip progettati in casa noti come Apple Silicon, potrebbe indurre i produttori di PC Windows a puntare sulle soluzioni ARM, ma è soprattutto il settore server a mostrare molta vivacità, con l'emergere di diverse startup come NUVIA e Ampere Computing, senza dimenticare Marvell.

È proprio Ampere Computing, che ne mesi scorsi ha annunciato prima le CPU Altra fino a 80 core e poi il modello Altra Max fino a 128 core, a lanciare il guanto di sfida alle CPU x86. In un post sul proprio blog, l'azienda ha posto l'accento sulla capacità delle sue soluzioni di garantire prestazioni costanti e prevedibili rispetto alle proposte di Intel e AMD grazie a una frequenza di clock costante, indipendentemente dal numero di core.

"In un ambiente di cloud multi-tenant, dove l'istanza di un software è fruita da più clienti, ogni core del processore potrebbe essere interamente al servizio di un diverso utente o programma. Inoltre, molti dei servizi sono sensibili alla latenza e richiedono la coerenza delle prestazioni, quindi ogni tentativo di massimizzare le prestazioni all'istante deve essere in grado di bilanciare l'impatto sulla variabilità delle prestazioni", spiega Amar Dhamdhere, Senior Director of Product Management di Ampere Computing.

Il meccanismo turbo ideale, insomma, garantisce prestazioni prevedibili su tutti i core, e secondo Ampere Computing le tecnologie delle CPU x86 non lo fanno. Le frequenze turbo delle CPU Intel e AMD variano in base al numero di core sotto carico, con frequenze superiori quando sono impiegati meno core e clock inferiori quando più core sono chiamati in causa. "Dato che un cloud altamente efficiente punta a usare tutti i core il più spesso possibile, questo significa che quando i nuovi utenti o container vengono aggiunti a un server per portarlo alle massime prestazioni, la frequenza cala", afferma Dhamdhere.

"Questo comportamento crea variabilità tra utenti e processi, ed è l'opposto di ciò che si desidera in un ambiente multi-tenant ad alto utilizzo. Inoltre, le frequenze turbo massime non possono essere mantenute su un'ampia varietà di carichi di lavoro, il che significa che le prestazioni cambiano a seconda delle applicazioni che voi o altri svolgete sullo stesso server. Inoltre, anche il disturbo legato ai carichi di altri utenti è incompatibile con un cloud ottimale".

Ampere Computing ritiene che sia venuto il tempo di offrire un nuovo tipo di turbo, "pensato per il cloud e le sue applicazioni". L'azienda ritiene che le CPU della Altra rappresentino "il primo processore nativo per il cloud" capace di offrire un "nuovo tipo di prestazioni turbo per assicurare prestazioni prevedibili, alta scalabilità ed efficienza energetica".

Anche se le soluzioni di Ampere devono sottostare a specifici parametri di consumo, temperatura e corrente come le altre CPU, "forniscono una frequenza massima turbo in modo prevedibile, mentre tutti i core lavorano e su un ampio spettro di carichi cloud". Le CPU Ampere Altra hanno una frequenza nominale e una massima, e questi clock sono gli stessi per tutti i core nella CPU. Il modello Q80-30 opera nominalmente a 2,8 GHz e ha una frequenza massima di 3 GHz. Queste frequenze sono le stesse sia che vi sia un core attivo, sia che ve ne siano 80.

In un grafico l'azienda statunitense ha dimostrato che la differenza tra la frequenza nominale e turbo, pari al 7,1%, rimane constate lungo tutti i core, e questo consente ai vari carichi di lavorare in modo prevedibile raggiungendo uno scaling ideale, come dimostra un altro grafico.

"Oltre alle frequenze costanti, per svolgere carichi di lavoro cloud alla frequenza massima il 100% delle volte, Ampere testa e caratterizza i processori Altra con vari carichi di lavoro rappresentativi del cloud come database, analisi dei dati, AI, streaming multimediale, servizi web, ricerca e altri per garantire che questi carichi di lavoro vengano eseguiti sempre entro i limiti delle specifiche termiche, di potenza e di corrente della CPU alla massima frequenza per tutto il tempo", sottolinea l'azienda.

Ampere offre ai suoi utenti la flessibilità di far funzionare i core a varie frequenze e ridurre il clock quando le prestazioni non sono necessarie, "ma questa è una scelta offerta al proprietario del servizio piuttosto che un'opzione nascosta".

Come si vede dai grafici, un processore x86 come lo Xeon Platinum 8280 a 56 core, con frequenza base di 2,7 GHz, raggiunge il clock massimo di 4 GHz in Turbo Boost solo con 1 o 2 core attivi, una differenza di ben 1,3 GHz. Inoltre, con tutti i core sotto carico il Turbo Boost porta la frequenza a 3,3 GHz. Secondo Ampere, c'è un gap di frequenza del 46% in turbo con 1-2 core attivi rispetto a quando tutti i core sono sotto carico. La stessa cosa, più o meno, si verifica con le CPU AMD.

"Il nostro focus sul mercato cloud ed edge ci consente di presentare un processore nativo per il cloud progettato e studiato per fornire prestazioni prevedibili, isolando i carichi di lavoro e così eliminando l'interferenza dei carichi vicini, fornendo le massime prestazioni", conclude Ampere.