火曜日にラスベガスで開催されたre:Invent 2019において、Amazon Web Services（AWS）はArmベースの自社開発プロセッサの第2世代「Graviton2」を発表しました。前身となるA1インスタンスの4倍のコア数を誇るこの300億トランジスタプロセッサは、Amazonの第6世代EC2インスタンスに搭載されます。AWSによると、M6gインスタンスはIntelベースのM5インスタンスと比較して、パフォーマンスとコスト効率が大幅に向上しています。
グラビトン2
Graviton2は、第2世代7nmプロセスNeoverseプラットフォーム（コードネームAres）をベースにしています。Armは2月にAresの4ワイドNeoverse N1マイクロアーキテクチャの詳細を発表し、電力効率が30%向上（同一周波数で）、IPCが60%向上するとともに、コアあたりの浮動小数点SIMD性能が2倍になったと主張しました。Armは印象的な数値を誇っていますが、これはCortex-A76のカウンターパートであり、携帯電話に搭載されているものと似たアーキテクチャです。Armはアーキテクチャについて次のように述べています。
パイプラインは11段のアコーディオン・パイプラインで、分岐ミスが発生すると短くなり、通常動作時には長くなります。4幅のフロントエンド、8幅のディスパッチ/発行、3つの完全な64ビット整数ALU、そして専用の分岐ユニットを備えています。Neon Advanced SIMDパイプラインは大幅に広く、デュアル128ビット・データパスを備えています。SIMDエンジンへのデータ供給能力も大幅に拡張され、アドレスとデータが分離されたデュアル128ビット・ロード/ストア・パイプラインにより、2x128のパフォーマンスを持続的に実現しています。
ArmはN1が128コアまで拡張可能と発表しましたが、Graviton2は2TB/sのメッシュアーキテクチャで接続された「わずか」64コアです。また、コアあたりのL2キャッシュ容量は2倍、DDR4-3200チャネル8基によりメモリ速度は5倍に高速化され、常時暗号化にも対応しています。64レーンのPCIe 4.0をサポートし、FP16およびINT8の数値演算もサポートしています。
最も興味深いのは、AWSがIntelベースのM5インスタンスとの比較を示した点です。Amazonは、これらのインスタンスはコストを20%削減し、パフォーマンスを最大40%向上させると主張しています。具体的には、AmazonはM5インスタンスと比較して、 vCPUあたりのパフォーマンスが以下のように向上していると示しています。
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- SPECjvm® 2008 : +43% (推定)
- SPEC CPU® 2017整数: +44% (推定)
- SPEC CPU 2017浮動小数点: +24% (推定)
- Nginx による HTTPS ロードバランシング: +24%
- Memcached : 低レイテンシでパフォーマンスが43%向上
- X.264ビデオエンコーディング：+26%
- Cadence Xcellium を使用した EDA シミュレーション: +54%
一見すると、これらは非常に印象的な主張のように思えます。Graviton2はコア数が多く、仮想コアあたりのパフォーマンスも高いのです。しかし、IntelのCPUはハイパースレッディング機能を搭載しており、コアあたり2つのvCPUが使用される点に留意する必要があります。つまり、これらのテストでは、Intelがコアあたり2スレッドで実行できるスレッドのうち、1スレッドしか使用していません。他にも注意すべき点はありますが、全体として、AWSがシステム全体をベンチマークするというより標準的なアプローチを採用していた方が良かったでしょう。
Graviton2は、汎用M6g、コンピューティング最適化C6g、メモリ最適化R6gのEC2インスタンスで利用でき、最大512GiBのメモリと最大25Gbpsのネットワーク帯域幅を実現します。Graviton2 EC2インスタンスは現在、非本番環境ワークロード向けにご利用いただけます。2020年には一般提供が開始され、さらに多くのインスタンスが利用可能になる予定です。
考え
Neoverse N1 ベースの Graviton2 プロセッサのアーキテクチャから明らかなように、このプロセッサは IPC ではなく、コア数と価格で競合しています。
まず第一に、AWSは世界をリードするクラウドサービスプロバイダーとして、Armベースのサーバープロセッサのリーディングプロバイダーとして確固たる地位を築いています。他社がArmアーキテクチャでサーバー市場への足掛かりを得ようと長年試みてきたものの失敗に終わり、ArmはついにAWSという頼もしい味方を見つけたようです。
こうなると、AWS が Arm のインスタンスのラインナップに投資することで Intel は脅威を感じるべきなのだろうか、という疑問が生じます。
データセンターは重要な成長市場だが、実際には Amazon はインテルの事業全体の中では比較的小さな割合を占めている。
数値的に計算すると、インテルの前四半期の売上高は約710億ドルでした。そのうちデータセンター事業は230億ドルを占め、提供された情報に基づくと、インテルのクラウド事業は約110億ドルの事業規模でした。Amazonはクラウド市場の約33%のシェアを占めており、インテルはAmazonから推定36億ドルの収益を上げており、これは全売上高の5%に相当すると考えられます。Gravitonの導入率が25%に達したとしても、インテルが失う収益は約10億ドルにとどまります。
しかし、Armの採用における問題は依然としてソフトウェアの互換性です。多くのサーバー顧客はサーバー分野における競争の激化を切望していると思われますが、その競争は、今年AMDが発表した信頼性の高い7nm Epycプラットフォームによってもたらされました。このプラットフォームは、Armが代替候補とする可能性のあるIntelサーバーと同様にx86コードを実行します。
それでも、Amazon の Graviton2 により、Arm はサーバー市場に足場を築くためのこれまでで最も信頼できるソリューションを手に入れることになるかもしれない。
