AWS Graviton4 助力加速全 Arm 架構的基礎設施時代

作者：時間：2024-09-04 來源：Arm

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作者： Arm 工程部設計服務總監(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 架構的設計性能。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展。

在 Arm，芯片設計流程的一個關鍵階段是 RTL 仿真。在此過程中，驗證工程師采用以 Verilog 表達的設計，并使用如西門子的 Questa 高級仿真器或 Cadence 的 Xcelium 等 RTL 仿真器來展示設計的功能。通過定義特定輸入時的預期輸出，可以使用 RTL 仿真器來驗證設計是否達到預期性能。這對于確保高質量的產品至關重要，但這一過程對算力資源的消耗極高。自 Graviton2 問世以來的數年中，我們逐步將仿真任務遷移到基于 Arm 架構的計算平臺上，目前我們有超過半數的 RTL 仿真工作是在基于 AWS Graviton 的 Amazon EC2 實例上執(zhí)行的。

Graviton2 能夠提供優(yōu)于 x86 架構的性能。該平臺發(fā)布時，基于 Intel Xeon 的 M5 實例是當時 EC2 現有實例中最新式的類型。與 M5 相比，基于 Graviton2 的 M6g 實例性能提高了 20%，每個虛擬 CPU (vCPU) 的小時成本降低了 20%，相當于能以六成的成本達到相同的仿真結果。

在 Arm，我們的回歸仿真通常在夜間運行，并包含大量的獨立測試。對于這些測試來說，原始性能并非關鍵，它們更注重吞吐量，因此要啟用 SMT 運行。我們的工程師也會在白天進行一些仿真，在這種情況下，則需要更快的周轉時間。

接下來的 AWS Graviton3 采用了 Neoverse V1 核心，取決于具體的工作負載，其性能比 Graviton2 提高了 20% 至 30%。這使得 Graviton3 vCPU（一個 Neoverse V1 核心）的性能達到了與傳統(tǒng)基于 x86 架構核心相當的水平。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 實例。

現在，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 工作負載上，性能比上一代產品提高了 20%。圖 1 展示了我們將各代 Graviton 產品用于主要 RTL 仿真器所達到的性能水平。就單個 vCPU 而言，Graviton4 是經內存優(yōu)化的 Amazon EC2 實例（R 實例系列）中速度最快的處理器，并具有很高的性價比。Arm 也因此在部分性能敏感型工作負載中開始使用 Graviton4。

圖 1：使用西門子 Questa 高級仿真器時，

各代 AWS Graviton 所達到的 RTL 仿真性能

Graviton4 的推出使得一系列新的 EDA 應用能夠在 Arm 平臺上運行，不僅為這些應用提供了基礎支持，更成為各類 EDA 工作負載的理想平臺。

每一代 Graviton 相較于上一代產品，性能和性價比都有顯著提升。就每個 vCPU 而言，Graviton4 的速度幾乎是 Graviton2 的兩倍；與基于 Graviton 的前幾代實例相比，Graviton4 可支持擁有多達三倍 vCPU 的實例，從而大幅提高了每個實例的最大容量。盡管性能有了顯著提升，但與 Graviton3 相比，每小時費用僅增加了不到 10%。按吞吐量衡量，Graviton4 是極具性價比的 AWS 實例類型。