ARM stellt Neoverse-Varianten für schnelles Rechnen und 5G ARM bringt Plattformen Neoverse N1 und E1

Der Prozessorspezialist ARM stellt die ersten Plattformen auf Basis der 2018 vorgestellten Plattform „Neoverse“ vor. „N1“ soll als Virtualisierungsplattform dienen, „E1“ den Durchsatz in 5G Mobilnetzen optimieren.

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Datenfluten, Edge-/Mobilcomputing sowie die physikalischen Begrenzungen der Prozessorfertigung machen dem Paradigma vom Allround-Prozessor den Garaus. Ein Beispiel für die neue, spezialisierte Prozessorgeneration ist ARM „Neoverse“. Von dieser Plattform stellt ARM nun zwei anwendungsspezifische Ausführungen vor: „N1“ und „E1“.

N1 ist besonders für rechenintensive Anwendungen in Cloud-to-Edge-Infrastrukturen gedacht und hat Funktionen für die Verwaltung virtualisierter Umgebungen aus dem Hintergrund. Weitere Entwicklungsschwerpunkte waren Performance-Management, Energie-Effizienz und kompaktes Design.

Der N1 hat 64-Bit-CPU. Eine 11stufige „Zieharmonika“-Pipeline verkürzt sich bei Verzweigungsfehlern und arbeitet ansonsten mit normaler Länge. Dadurch arbeitet die Plattform laut ARM bei bestimmten Anwendungen des Maschinellen Lernens sechsmal schneller als Wettbewerbsprodukte.

ARM N1 optimiert Cache-Strukturen

Eine dreistufige Cache-Struktur mit 128 Megabyte System-Cache kann auch große, verzweigungsintensive Rechenaufgaben bewältigen. Dabei helfen spezielle Komponenten für die Verzweigungsprognose und die schnelle Übersetzung von Pages. Die gesamte Speicherhierarchie ist auf geringe Verzögerung, hohe Bandbreite und Skalierbarkeit in ausgelegt und so aufgebaut, dass die Einrichtung, das Verschieben und das Löschen von VMs oder Containern möglichst wenig Aufwand verursacht.

N1 verbaucht laut ARM 30 Prozent weniger Energie als der auf der „Cosmos“-Plattform basierende „Cortex-A72“. Dazu trägt die Überwachung jedes einzelnen Cores bei. Die Prozessorplattform skaliert von 1 bis 128 Cores.

Bis zu 64000 VMs passen auf das System. N1 kann damit viele Anwendungen unterstützen. Kunden können an sie einfach zum Beispiel Akzeleratoren oder eigene spezifische Chip-Lösungen anbinden.

ARM E1: Mehr Durchsatz für 5G-Umgebungen

Die Variante E1 ist durchsatzoptimiert und balanciert Rechen- und Effizienzanforderungen aus. Sie schafft 2,7mal mehr Durchsatz, einen 2,4mal besseren durchsatzbezogenen Energieverbrauch und 2,1mal so viel Rechenleistung wie ihre Vorläuferprodukte aus der Cosmos-Serie. Die Plattform ist gedacht für Umgebungen mit geringer Energieverfügbarkeit, etwa für Systeme, die über Ethernet mit Strom versorgt werden. Da der Durchsatz bis zu 100 Gigabit pro Sekunde skaliert, ist auch der Einsatz in Firewalls denkbar.

ARM N1 und E1 kombiniert einsetzen

Die zeitintensive Handhabung von Cache-Misses wird durch eine spezielle Pipeline verbessert, durch die Befehle vor der Ausführung nicht mehr auf Daten warten müssen. Das verringert die Wartezyklen auf die Hälfte.

Zwei Warteschlangen werden gleichzeitig abgearbeitet, wobei diese dem System als zwei unterschiedliche CPUs erscheinen. Akzeleratoren bindet die Plattform mithilfe eines speziellen Ports (Acelerator Coherency Port) besonders effizient an den Prozessor-Cluster an.

Im Rahmen der Softwaresimulation einer kleinen 5G-Zelle erreichte die E1-Plattform einen aggregierten Paketdurchsatz von 50 Gigabit pro Sekunde. Die N1-Cores verbrauchen im Edge-Referenzdesign bei 2,3 Gigahertz weniger als 4 Watt. Laut ARM lassen sich E1 und N1 sehr gut in Systemen wie Firewalls kombinieren, wobei der N1 dann die Kontrollfunktionen und der E1 die Datenverarbeitung übernimmt.

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