AWS Graviton4 助力加速全 Arm 架構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)代
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作者： Arm 工程部設(shè)計(jì)服務(wù)總監(jiān) Tim Thornton
本文引用地址：http://2s4d.com/article/202409/462645.htm自 2019 年基于 Arm Neoverse N1 核心的 AWS Graviton2 推出以來，Arm 攜手合作伙伴持續(xù)提升基于 Arm 架構(gòu)的設(shè)計(jì)性能。如今，AWS Graviton 處理器已發(fā)展到了第四代，在 AWS Graviton4 全面上市之際，我們也一起來回顧一下過去幾年所取得的進(jìn)展。
在 Arm，芯片設(shè)計(jì)流程的一個(gè)關(guān)鍵階段是 RTL 仿真。在此過程中，驗(yàn)證工程師采用以 Verilog 表達(dá)的設(shè)計(jì)，并使用如西門子的 Questa 高級(jí)仿真器或 Cadence 的 Xcelium 等 RTL 仿真器來展示設(shè)計(jì)的功能。通過定義特定輸入時(shí)的預(yù)期輸出，可以使用 RTL 仿真器來驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否達(dá)到預(yù)期性能。這對于確保高質(zhì)量的產(chǎn)品至關(guān)重要，但這一過程對算力資源的消耗極高。自 Graviton2 問世以來的數(shù)年中，我們逐步將仿真任務(wù)遷移到基于 Arm 架構(gòu)的計(jì)算平臺(tái)上，目前我們有超過半數(shù)的 RTL 仿真工作是在基于 AWS Graviton 的 Amazon EC2 實(shí)例上執(zhí)行的。
Graviton2 能夠提供優(yōu)于 x86 架構(gòu)的性能。該平臺(tái)發(fā)布時(shí)，基于 Intel Xeon 的 M5 實(shí)例是當(dāng)時(shí) EC2 現(xiàn)有實(shí)例中最新式的類型。與 M5 相比，基于 Graviton2 的 M6g 實(shí)例性能提高了 20%，每個(gè)虛擬 CPU (vCPU) 的小時(shí)成本降低了 20%，相當(dāng)于能以六成的成本達(dá)到相同的仿真結(jié)果。
在 Arm，我們的回歸仿真通常在夜間運(yùn)行，并包含大量的獨(dú)立測試。對于這些測試來說，原始性能并非關(guān)鍵，它們更注重吞吐量，因此要啟用 SMT 運(yùn)行。我們的工程師也會(huì)在白天進(jìn)行一些仿真，在這種情況下，則需要更快的周轉(zhuǎn)時(shí)間。
接下來的 AWS Graviton3 采用了 Neoverse V1 核心，取決于具體的工作負(fù)載，其性能比 Graviton2 提高了 20% 至 30%。這使得 Graviton3 vCPU（一個(gè) Neoverse V1 核心）的性能達(dá)到了與傳統(tǒng)基于 x86 架構(gòu)核心相當(dāng)?shù)乃?。因此，我們考慮將 Graviton 用于對性能敏感的仿真工作中，這些工作在過往是需要使用禁用 SMT 的非 Graviton 實(shí)例。
現(xiàn)在，AWS Graviton4 已全面上線，將性能提升到了全新水平。Graviton4 采用了 Neoverse V2 核心，在我們的 EDA 工作負(fù)載上，性能比上一代產(chǎn)品提高了 20%。圖 1 展示了我們將各代 Graviton 產(chǎn)品用于主要 RTL 仿真器所達(dá)到的性能水平。就單個(gè) vCPU 而言，Graviton4 是經(jīng)內(nèi)存優(yōu)化的 Amazon EC2 實(shí)例（R 實(shí)例系列）中速度最快的處理器，并具有很高的性價(jià)比。Arm 也因此在部分性能敏感型工作負(fù)載中開始使用 Graviton4。
圖 1：使用西門子 Questa 高級(jí)仿真器時(shí)，
各代 AWS Graviton 所達(dá)到的 RTL 仿真性能
Graviton4 的推出使得一系列新的 EDA 應(yīng)用能夠在 Arm 平臺(tái)上運(yùn)行，不僅為這些應(yīng)用提供了基礎(chǔ)支持，更成為各類 EDA 工作負(fù)載的理想平臺(tái)。
每一代 Graviton 相較于上一代產(chǎn)品，性能和性價(jià)比都有顯著提升。就每個(gè) vCPU 而言，Graviton4 的速度幾乎是 Graviton2 的兩倍；與基于 Graviton 的前幾代實(shí)例相比，Graviton4 可支持擁有多達(dá)三倍 vCPU 的實(shí)例，從而大幅提高了每個(gè)實(shí)例的最大容量。盡管性能有了顯著提升，但與 Graviton3 相比，每小時(shí)費(fèi)用僅增加了不到 10%。按吞吐量衡量，Graviton4 是極具性價(jià)比的 AWS 實(shí)例類型。
圖 2：使用西門子 Questa 高級(jí)仿真器時(shí)，
各代 AWS Graviton 的 RTL 仿真成本
AWS Graviton4 現(xiàn)已正式推出，驅(qū)動(dòng)著 Amazon EC2 R8g 實(shí)例，并兼容前幾代基于 Graviton 的實(shí)例版本。Arm 也將持續(xù)擴(kuò)展基于 Graviton 實(shí)例的應(yīng)用范圍，以推動(dòng)基于 Arm 架構(gòu)的新一代處理器設(shè)計(jì)，并一如既往地實(shí)現(xiàn)出色的性能提升。
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