今週公開されたAmazon Web Servicesの独占カスタマイズ版Gravitonプロセッサは、AMDのArmベースのチップに非常に近いものだったことがThe Registerの調べで分かった。
2015年まで、AmazonとAMDは、インターネットの巨人であるAmazonのデータセンターに導入する64ビットArmサーバーグレードプロセッサの開発に協力していました。しかし、ある有力筋によると、「AMDはAmazonが設定したパフォーマンスのマイルストーンをすべて達成できなかった」ため、このプロジェクトは頓挫しました。
結局、Amazon は Arm のライセンシーでありシステムオンチップの設計者である Annapurna Labs を買収し、買収したチームに IoT ゲートウェイと、EC2 仮想マシンをホストする Amazon サーバーのネットワークおよびストレージタスクを処理する Nitro チップセットの設計を委託しました。
次に、月曜日に報じられたように、Annapurnaのエンジニアたちは、AWSのA1 EC2インスタンスを動かすマルチコアArmプロセッサ「Graviton」の設計に着手しました。これらの仮想マシンは現在、米国と欧州で利用可能です。
AMDは2016年に、Amazonと共同開発していたArmチップの残余部分、コードネームSeattleのOpteron A1100をリリースしました。そのヒントは名前にありました。現在、AMDははるかに成功しているZenベースのx86プロセッサ、RyzenとEpycに注力しており、A1100について語る人はほとんどいません。まあ、Softironを除けばの話ですが。
AMDとAmazon Armの提携が崩壊し、AMDがAnnapurnaを買収する直前、AWS副社長のジェームズ・ハミルトンは、ArmのCPUコアは性能面でライバルのIntel製品に及ばないと不満を漏らした。当時、AWSがArmプロセッサのサプライヤーとしてAMDを選定していたことは公に知られていなかった。
2009 年に AWS に入社したとき、10 年も経たないうちにサーバープロセッサを設計することになるとは予想していませんでした。
ハミルトン氏は今日、「私は10年以上前からArmベースのサーバープロセッサの可能性に気づいていたが、適切な要素がすべて揃うまでには時間がかかる」と述べた。
同氏はまた、アマゾンが独自に進めることを決めた理由についても説明した。それは、アンナプルナ経由でArmの設計図のライセンスを取得する能力、それらの設計をカスタマイズおよび調整する能力、そしてTSMCやグローバルファウンドリーズのような契約製造業者と提携して競争力のあるチップを製造してもらう能力である。
インテルが優位性を失ったことで、ライバル工場は追いつき、十分な性能を持つプロセッサを製造できるようになりました。また、今日のハイエンドArm CPUの設計図は、スマートフォンの頭脳をはるかに超えており、デスクトップや軽量サーバーアプリケーションの実行も可能です。
「Armはプロセッサの設計を行っているが、実際にプロセッサを製造するのではなく、その設計を自社のシリコンに統合する企業にプロセッサのライセンスを供与している」とハミルトン氏は述べた。
「これにより、アマゾンを含む多様なシリコン製造業者が、広範なArmソフトウェアおよびツールのエコシステムを活用しながら、さまざまな目的に合わせてチップを革新し、特化できるようになります。」
「Armの技術のライセンスを受けてシリコンを生産している企業のほとんどはファブレス半導体企業だ。つまり、半導体事業は営んでいるものの、莫大な費用がかかる施設でのシリコンチップの製造を、台湾セミコンダクター・マニュファクチャリング・カンパニー（TSMC）やグローバルファウンドリーズなどの専門企業に委託しているのだ。」
同氏はさらにこう付け加えた。「2009年にAWSに入社した時、10年も経たないうちにサーバー用プロセッサを設計することになるとは予想もしていなかった。」
インテルといえば、Microsoft、Google、Facebook、Amazon、Baiduといったクラウド大手が、インテルの高価格と部品不足を回避するため、代替チップサプライヤーを模索している時期と重なる。Chipzillaは世界のデータセンターコンピューティング市場のシェアをほぼ100%にまで押し上げている。この窮地から脱却し、自社のチップをカスタマイズするために、インターネットの巨人たちはArm、OpenPower、RISC-V、AMD Epycといった製品を検討している。
仕様
Gravitonについて現時点でわかっていることは以下の通りです。CPUコアはArmの2015年型Cortex-A72設計をベースとしており、クロック周波数は2.3GHzです。64ビット、Armv8-A、リトルエンディアン、非NUMAで、浮動小数点演算、SIMD、AES、SHA-1、SHA-256、GCM、CRC-32アルゴリズムに対応したハードウェアアクセラレーションを備えています。
システムオンチップ（SoC）は、Armのデータセンター向けNeoverseテクノロジーとAnnapurnaの社内設計を組み合わせて採用されています。16個のvCPUインスタンスは4つのクアッドコアクラスターに配置され、クラスターあたり2MBの共有L2キャッシュ、コアあたり32KBのL1データキャッシュと48KBのL1命令キャッシュを備えています。1つのvCPUは1つの物理コアにマッピングされます。
「AWS Gravitonプロセッサは、大規模に実行されるクラウドアプリケーション向けプラットフォームソリューションの構築におけるAmazonの豊富な専門知識を活用してAWSがカスタム設計した新しいプロセッサシリーズです」と、このクラウド大手の広報担当者は本日The Registerに語った。
これらのプロセッサは64ビットArm命令セットをベースとし、Arm NeoverseコアとAWSが設計したカスタムシリコンを搭載しています。コアの動作周波数は2.3GHzです。
半導体業界ウォッチャーのDavid Schor氏が、16コアのGravitonのSciMarkとC-Rayベンチマーク結果を共有しました。SciMarkのテストでは、このAWSシステムオンチップはLinux 4.14搭載のRaspberry Pi 3 Model B+の2倍の速度を示しました。
ショール氏は、Graviton はベンチマークでは優れたパフォーマンスを発揮するが、WikiChip.org Web サイトの実行など、実際のワークロードに関しては、必ずしも Intel 搭載のキットに追いつくことができないと指摘した。
「Phoronix Test Suiteでは良好なパフォーマンスを発揮します」と彼は言った。「Nginx + PHP + MediaWiki、その他関連するすべての要素をこのマシンにフルデプロイした当社のウェブサイトのベンチマークテストでは、結果は芳しくありません。これは『現実世界』でのテストです。16コアすべてを使っても、当社のXeon E5-2697 v4の5コアにさえ匹敵しません。」
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他のベンチマークでは、シングルコア性能においてGravitonはQualcomm Snapdragon 835と同等と評価されています。CPUベンチマークだけでは全体像はわかりません。クラウドでは、ネットワーク、レイテンシ、ストレージアクセスなど、常に考慮すべき要素が存在します。
行間を読むと、Graviton A1インスタンスはスケールアウト型ワークロード、軽量ウェブサービス、Armソフトウェアスタックの実験などを目的としていることがわかります。汎用的なパフォーマンスを提供するものではありません。これは、発売当初はハイエンドのスマートフォンやタブレット向けに設計されていたA72を使用していることからも明らかです。
実際、皮肉屋の中には、A1ファミリーの存在意義の一つはAWS顧客によるエコシステムの強化にあると考える者もいる。Arm Linuxは長年にわたり、主に組み込み機器やIoTの分野で利用されてきた。しかし、サーバーやエンタープライズ分野では、ようやく揺籃期を脱したばかりだ。
Amazon は Annapurna とその Arm チップに関してさらに大きな計画を持っており、何を最適化、調整、微調整、改善する必要があるかを知る 1 つの方法は、キット上で顧客のアプリケーションを実行して、何がうまくいくかを確認することです。
一方、AMDのZenベースのx86 EpycプロセッサはAWSからレンタル可能で、Intelベースのインスタンスよりも安価です。「AWS Elastic Compute Cloudの新しいM5、T3、R5インスタンスでAMD EPYCプロセッサをサポートできることを大変嬉しく思います」とAMDの広報担当者ゲイリー・シルコット氏は述べましたが、Amazonとのこれまでの協業についてはコメントを控えました。®
