ARM stattet Server-Prozessoren mit Linux-Funktionen aus

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Statt seine CPUs nur für einzelne Mobilgeräte anzubieten, will sich der britische Prozessor-Entwickler mit neuen Technologien auch für den Einsatz in parallel arbeitenden Unternehmensnetzen profilieren. Komplette Linux-Netze und viele Verbindungen werden schon im Prozessor abgebildet.

Immer mehr Server in Unternehmen wandern in die Cloud und damit in die Rechenzentren ab. ARM will sich nun auch von Chips für Einzelgeräte ab- und hin zu den Cloud-Architekturen wenden: Mit neuen Netzwerkfunktionen auf seinen Chips sorgt der Entwickler für bessere Konnektivität, mit dem nativen Support des Linux-Kernels Version 3.7 für ausgewogenen Umgang mit parallel laufenden Aufgaben. Letzteres war bisher eine Domäne von Intel im High Performance Computing.

Mit seinen neuen Techniken verbindet ARM die Prozessorkerne noch schneller und bildet quasi das komplette Netzwerk auf einem einzigen Chip ab. (Bild: ARM)

Mit seinen neuen Techniken will ARM ein ganzes Netzwerk auf einem Chip emulieren. Die Kürzel CoreLink CCN-504 und CoreLink DMC-520 stehen für Cache Coherent Network und Dynamic Memory Controller. Beide Technologien unterstützten die Chips dabei, parallele Workloads aber auch Betriebssysteme, die auf Multicore-Umgebungen abgestimmt sind, effektiver zu verarbeiten. Sie verbessern die Netzwerkfähigkeit und die Bandbreiten der Chips. So können Informationen schneller als bisher zwischen den einzelnen Kernen ausgetauscht werden.

Die neuen Chips versuchen, die Energieffizienz, die die ARM-Architektur bietet, auch in Rechenzentren nutzbar zu machen. “Man wird diese Features nicht in einem Mobiltelefon finden”, erklärte Neil Parris, Produktmanager Interconnect bei ARM bei der Vorstellung der neuen Architektur. “Damit können wir auf bis zu 16 skalieren und das eröffnet wirklich neue Bereiche für ARM.”

Die ersten Schritte in Richtung Rechenzentrum hat ARM bereits mit dem 64-Bit-Design v8 getan. Hier hat ARM vor allem Memory hinzugefügt. Zudem werden künftige Designs auch die neuen Speicher-Standards DDR3, DDR3L sowie DDR4 DRAM unterstützten. Damit bekommen die ARM-Chips neben mehr Performance auch eine Funktion für die Fehlerbehebung in den Speicherbausteinen. Das ist unter anderem auch für Storage-Anwendungen entscheidend.

Mit CCN-504 kann ARM theoretisch bis zu einem Terabit Bandbreite für die Kommunikation der Kerne untereinander auf dem Chip bereitstellen. Bis zu 16 Kerne lassen sich so derzeit zusammenschalten. Jedoch könnte diese Zahl künftig noch anwachsen. Unterstützt werden derzeit die Architektur A-15 und das 64-bit-fähige v8-Design.

Einer der ersten Hersteller, die diese Technologie lizenzieren wollen, ist der ARM-Spezialist Calxeda, der auch mit HP zusammen ARM-basierte Server entwickelt. “Wir haben die zugrundegelegte Mikroarchitektur so designed, dass es keine Hotspots oder Flaschenhälse gibt”, ergänzt Parris. Denn ARM gehe davon aus, dass es zwischen den einzelnen CPU-Cluster parallele Prozesse geben wird.

Viele Betriebssysteme nutzen symmetrisches Multiprozessing, was im Grunde ein Loadbalancing für Arbeitsschritte auf dem Chip ist. In dem ARM dieses Technolgie unterstützt, können ARM-Chips nicht nur besser so genannte General-Purpose-Server-Workloads verarbeiten, sondern auch spezifische Aufgaben wie etwa MemcacheD.

ARM werde die neuen Designs in Prototypen 2013 auf den Markt bringen. Anfang 2014, so der Plan des britischen Unternehmens, könnte dann die Produktion anlaufen. Derzeit entwickelt ARM diese Chips mit einem 28-Nanometer-Prozess, doch auch das könnte sich künftig ändern, stellt der Chip-Entwickler in Aussicht.

Was sich auf die Erfolgsgeschichte von ARM, sowohl im Rechenzentrum wie auch als Mobilplattform, positiv auswirken könnte, ist die Ankündigung, dass die Linux-Kernel-Version 3.7 künftig nativ Support für sämtliche ARM-Architekturen liefern wird. Damit wird es für Entwickler und für die Community deutlich einfacher, Projekte für die ARM-Architektur auf Servern, Desktops, Tablets und Smartphones zu schreiben.

“Diese ganze ARM-Geschichte”, so Linus Torvalds vor etwa einem Jahr, sei ein “f*ing Pain in the Ass”. Natürlich gibt es auch heute Beispiele dafür, dass Linux gut mit ARM zurechtkommt, wie man vielleicht am Beispiel Android sehr gut ablesen kann. Aber dieser Erfolg ist teuer erkauft, denn der Code muss von Fall zu Fall wieder umgeschrieben werden.

Ab Januar ist Schluss damit. Der Linux-Kernel in der Version 3.7 wird auch einen Multiplattform-Code für ARM mitbringen. Olof Johansson, Google-Mitarbeiter und Kernel-Entwickler erklärt dazu: “Das ist ein ziemlich entscheidender Branch. Das ist die Einführung von Multiplattform-Support auf ARM und damit, und mit dem späteren Branch gemerged, ist es möglich, einen Kernel zu bauen, der Support für highbank, vexpress, mvebu, socfpga und picoxcell enthält.”

“Der Support für ARM stellt in Aussicht, dass Linux gegenüber anderen Plattformen, die ihren Anteil an dem ARM-Kuchen haben wollen, konkurrenzfähig bleibt”, so Experte Christopher Tozzi in einem Beitrag. Und mit diesen Plattformen sind aber eben nicht nur mobile Betriebssysteme gemeint, sondern auch Hersteller wie das bereits genannte Calxeda, das ein Investment von 55 Millionen Dollar angekündigt hat. Ziel dieses Investment ist die Entwicklung von energieeffizienten Servern mit Hilfe von ARM Servern.

Vor wenigen Tagen erst wurde die Version 3.6 des Linux-Kernels mit einem verbesserten btrfs-Datei-System, einem besseren Powermanagement und neuen Virtualisierungs-Funktionen vorgestellt.

[mit Material von Martin Schindler, silicon.de]

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