ARM vs. x86 - informace, spekulace

[del42sa]

ARM odhalil procesory Neoverse V1 a N2. S IPC vyšším o 50 % chce porazit serverové x86

4ALU ,3AGU, 2x256bit SVE, 4x128bit Neon/FP, o 50% vyšší IPC než N1 o 70 % větší plocha, zredukované latence L2, mesh interconnect

[LastPCgamer]

Už sme pravdepodobne dospeli do bodu keď sa nepýtame či ARM priamo vyzve x86_64 architektúru ale kedy to bude. Plnohodnotný vstup ARM architektúry do desktopu, notebookov a serverov je len otázka času.

[DOC_ZENITH]

Chybí SW. Bez přímé spolupráce mezi vývojem OS, Aplikací a samotného HW se to nikam nepohne. Ala chybí tomu Apple s jeho Rosetou.

Pokud CPU budou mít obvody pro akceleraci x86 emulace, celkové IPC bude tak vysoké jaku Applu a bude to obecně bezproblémové tak hurá. Ale ARM only sollution bez existence ekosystému aplikací je mrtvá, resp odsouzená do ňákého úzkoprofilového Linux serveru, protože ani na linuxu nejde jaksi provozovat x86 aplikace na ARMu, musí se vše v lepším případě překompilovat a v horšim přepsat.

Velkym klackem pro nohy ARMu do serverů je paradoxně AMD a jejich úspěch s Ryzeny, protože firmám kde by bejvalo stálo za přemejšlení odejít ze stagnujících Intelů se vyskytla příležitost prostě přejít na AMD bez možnosti předělávat všechno.

Ano asi se setkáme s ňákými ARM only netbooky ale to je prozatím asi tak vše. Klíčem k úspěchu M1 byla jeho schopnost spouštění starších x86 aplikací se zachováním většiny výkonu + k tomu bezkonkurenční IPC a výkon/watt, na míle vzdálení jiným ARM řešením.

[LastPCgamer]

Podpora v operačnom systéme je už hotová v podobe Windows 10 for ARM ktorý je už pripravený a podporuje emuláciu x86 aplikácii na ARM. Teraz sa už v podstate len čaká na hardvér. Ak by bol vydaný výkonný ARM hardvér, ktorý sa plne vyrovná x86 procesorom, tak softvérová podpora by prišla skoro, minimálne základný bežne používaný softvér by mal natívnu podporu pre ARM veľmi rýchlo. Následne by sa softvérová podpora rozširovala a emulácia x86 softvéru by slúžila ako taká prechodná barlička. Čím viac by sa ARM rozšírilo v desktope a notebookoch tým viac by sa rozširovala aj softvérová podpora.

Najväčší problém ktorý by mohol brániť masívnemu rozšíreniu ARM v desktope, notebookoch a serveroch sú výrobné kapacity. To jediné môže zabrániť masívnemu rozšíreniu tejto progresívnej procesorovej architektúry. A naopak to jediné bude držať pri živote x86_64 architektúru ešte dosť dlho.

ARM je ale celkovo omnoho perspektívnejšia a progresívnejšia architektúra ako x86 hlavne vďaka svojmu obchodnému modelu licencovania. ARM môže vyrábať/vyvíjať množstvo firiem, je tu v podstate "neobmedzený priestor" pre vstup nového kapitálu. S tým sa x86 nemôže porovnávať. Keby sa rozhodol Qualcomm, nVIDIA, Samsung a ďalší, že pôjdu naplno do výkonných ARM procesorov pre desktop, notebooky a servery tak by z týchto segmentov mohli v pohode "vyštípať" Intel, jedine čo by im v tom bránilo sú výrobné kapacity.

[AllowedCry]

Najväčší problém ktorý by mohol brániť masívnemu rozšíreniu ARM v desktope, notebookoch a serveroch sú výrobné kapacity.

Co to znamená ARM v desktopu?

jedine čo by im v tom bránilo sú výrobné kapacity.

No a zatím tak trošku nedostatečný výkon.

Nevím, nechápu to nadšení některých, dle mého se žádná revoluce nekoná, klasické CPU z desktopu nezmizí nikdy. U apple je to úplně něco jiného.

[LastPCgamer]

Najväčší problém ktorý by mohol brániť masívnemu rozšíreniu ARM v desktope, notebookoch a serveroch sú výrobné kapacity.

Co to znamená ARM v desktopu?

jedine čo by im v tom bránilo sú výrobné kapacity.

No a zatím tak trošku nedostatečný výkon.

Nevím, nechápu to nadšení některých, dle mého se žádná revoluce nekoná, klasické CPU z desktopu nezmizí nikdy. U apple je to úplně něco jiného.

Apple M1 ukázal, že ARM architektúra môže úplne bez problémov priamo konkurovať x86_64 procesorom.

[DOC_ZENITH]

Problém je v tom že rozdíl mezi M1 a druhym nejlepšim Armem co neni od Applu je asi jako rozdíl mezi ZEN3 a Atomem a to nepočtám spešl obvody pro lepší x86 emulaci. To co Apple dokázal je na míle vzdálené referenčním ARM architektrům cortexu či jejich mutacím ala ty plečky co najdeme v telefonech a tabletech.

Serverové ARM CPU v minulosti na tom byly stejně, jen měly tunu těch slabejch jader a k tomu třeba něco specifickýho navíc, třeba obvod pro lepší kryptografii, ala ve finále úzkoprofilovka nevhodná pro větší rozšíření. Napřed chci vidět solidní ARM CPU co neni od Applu a pak můžeme diskutovat dále.

To co Apple dokázal je neobvyklé, ale měli našlápnuto ož dlouho. Už dávno jejich ARM jádra drtily v IPC konkurenci, jen se o tom moc nemluvilo protože cílová scéna byly mobily a tablety. S M1 jen dali tu pověstnou třešničku na dort, ale ostatní jsou dekádu pozadu. ARM je sice otevřená architektura ale to co si můžeš licensovat je jako by jsi si u x86 licensoval 486tku. Jako cool a při decentnim taktu + vybavené decoding akcelerátory ti to na net a video stačí ale díru do světa s tim neuděláš. Udělat opravdu dobrej čip trvá mnoho let, mnoho pokusů a omylů a nikdo zatim ani vzdáleně nepohlíží na to kde teď Apple stojí, proto je ňákej nástup ARM do PC zatim v nedohlednu.

[LastPCgamer]

Momentálne stále len čakáme na výkonne ARM procesory, čakáme na hardvér. Neoverse V1 je prvý krok priamo od ARM na tejto ceste.

[del42sa]

Problém je ...

Apple jen udělal první krok, a nutno říct že úspěsně. ARM a hlavně ti co si licencují jeho jádra jsou další na řadě. ARM už ten krok udělal když ohlásil Neoverse V1/N1. Pohádka o slabých ARM jádrech patří do marketingových letáčků nejzarytější obránců x86 procesorů...

Díky tomuto kroku Apple a široké základně zákazníků se ARM dostane do povědomí jako desktopový (netelefonní) procesor a ovlivní to myšlení nejen zákazníků samotných, ale hlavně konkurenčních firem, kterým volný licenční model ARMU "zavoní" více než restrikcemi svázaný x86.

Microsoft se na tohle už také připravil, takže revoluce může začít

jak říká americké přísloví : "once you kill a cow you gotta make a burger"

[mr.qeg]

Ale ona ta ARM otevřenost má i nějaké důsledky, aka daný výrobce nemusí být 100% kompatibilní po stránce ISA nebo HW částí (omezenější FPU např.) s ostatními. Prostě to tak od začátku bylo navrženo a je to vlastnost. Tedy Windows pro ARM je zatím spíš jen Windows pro Qualcomm a kdyby se to pustilo na Mediateku/nVidii, tak nemusí být problém jen s tím, že to bude mít horší výkon a chybějící výkonové optimalizace, ale může to třeba padat stejně, jako když se dnes někdo pokusí pustit Win10 na AthlonuXP. Zatím si nepamatuji, že se toto změnilo, ani že by to WinARM běželo i na něčem jiném, než Qualcomm 8xx. Ono to může nastat i u rozdílných modelových řad stejného výrobce.

Jinak samotnému by se mi větší protlačení ARM taky libílo, pro své osobní účely už několik let v podstatě používám jen SW, který multiplatformní je či jistě bude, takže bych byl bez problému. Snad se tedy různí vendoři domluví na nějakém minimálním podporovaném setu, jinak bude vlastní code-path pro různé výrobce.

[del42sa]

tak snad tam je zajištena nějaká základní kompatibilita, stejně jako tomu je u x86. A to jestli nějaký výrobce udělá model s větší cache nebo nebo s nějakým rozšířením či na to naroubuje nějakéí další akcelerátory by na tu základní kompatibilitu nemělo mít žádný vliv. Navíc já tou otevřeností nemyslel navrhování nějakého custom jádra (byť to je možné), ale spíše licenční politiku obecně. Prostě chceš vyrábět ARM cpu ? no, problem zaplať licenci a můžeš klidně začít. Chceš být další výrobce x86 CPU ? odpoveď Intelu = "sorry, licenci vám nedáme"

[Dolan]

Nejaká základná kompatibilita tam je, ale nie preto, že by výrobcovia mali záujem štandardizovať, ale skôr kvôli tomu že akýkoľvek zásah by musel prejsť celou verifikáciou, čo zaberie roky. Takže ak potrebujú nejak zlepšiť jadro tak jednoducho použijú niečo výkonnejšie, alebo počkajú na novú iteráciu ktorá im dá +20%/+30% (čo by svojim "amatérskym" zásahom aj tak za jediný rok nedosiahli). To isté platí pre ostatné IP (sieťovka, USB, I2C...).

Potom im "stačí nastaviť" správny driver a adresu periférie... (plus pár mesiacov ladenia)

Inak, keď je reč o kompatibilite, skúšal niekto Win 10? Vo firme máme tony licencií, ktoré sa nedajú použiť, pretože sw robený na Win 7 nedokáže bežať na Win 10, a dodávateľ neponúka možnosť migrácie modelov, databáz... Plus platíme rádovo vyššie pokuty našim zákazníkom pretože v zmluve očakávali že to bude fungovať.
Alebo čo si ešte pamätám tak keď sa prechádzalo z Broadwellu na Skylake, tak bolo nutné všetko prekompilovať a veľa rutín ručne prepísať... To isté EPYC.

Takže ja v tom nevidím až taký problém, naopak si to dokážem predstaviť v cloude, simulačných serveroch alebo striktne consumer laptopoch... No a ten zvyšok si Wintel + AMD úspešne podkopávajú sami.

[mr.qeg]

Jasné no, jen to zmiňuje. Ono si myslím, že od ARM64 bit ISA je to striktnější, předtím to byl větší mišmaš. Největší bedra stejně budou na výrobcích OS a ovladačů, kde linux je zřejmě připraven už dávno a Microsoft snad takoví zfetovaní sedláci nebudou, i když kdo ví

[DOC_ZENITH]

tak snad tam je zajištena nějaká základní kompatibilita,

Základní typu načte se mi zavaděč a kernel ano. Kompletní ne. Drtivá většina věcí v androidu běží jako virtualizovanej Java kód aby to právě bylo cross device kompatibilní, proto to taky žere mnohem více RAM než třeba přístuup co má Apple u iOS.

Určitá standardizace instrukcí jistě je na místě, ale zde začneme narážet na věci zpětné kompatibility ala jak dlouho držet různé 32-bit instrukce z ARM pravěku? Protože jakmile se budou držet tak to časem začne bobtnat a dopadne to jak x86 co si tahne ssebou bágl 40 let starejch instrukcí které stále podporuje.

Upřímně řečeno ani by nemusel nebo by se to mohlo emulovat. Třeba při launchi Ryzenu tak první verze ZEN1 měla komplet zabugovaný 16-bit instrukce tak že nenabootoval ani DOS. A trvalo to měsíce než si toho někdo masově všimnulů protože se to prostě... no.. nepoužívá. Pak tam byl ještě jinej bug co se projevoval v linuxu a byl recall celé téhle řady. Tyhle věci co se dnes už nepoužívaj a jen tahnou jako bagáž by se daly ihmo komplet vyškrtat a jen emulovat.

[yuri.cs]

Problém je v tom že rozdíl mezi M1 a druhym nejlepšim Armem co neni od Applu je asi jako rozdíl mezi ZEN3 a Atomem

Ale no tak, referencni navrh 2019 Neoverse N1 v AWS Gravitonu2 ma ST asi jako Zen 1. Ten samy jen vytuneny N1 design v Amepre Quicksilver ma ST celkem podobny jako Zen 2.

Pokud bude mit Zen 4 za rok IPC narust zase +20%, tak to bude se zapocitanim Zenu 3 zhruba podobne oproti tem next-gen ARMum. Rozdil bude asi spotreba a velikost L3, kterou zatim ARMy setri.

[LastPCgamer]

Ale ona ta ARM otevřenost má i nějaké důsledky, aka daný výrobce nemusí být 100% kompatibilní po stránce ISA nebo HW částí (omezenější FPU např.) s ostatními. Prostě to tak od začátku bylo navrženo a je to vlastnost. Tedy Windows pro ARM je zatím spíš jen Windows pro Qualcomm a kdyby se to pustilo na Mediateku/nVidii, tak nemusí být problém jen s tím, že to bude mít horší výkon a chybějící výkonové optimalizace, ale může to třeba padat stejně, jako když se dnes někdo pokusí pustit Win10 na AthlonuXP. Zatím si nepamatuji, že se toto změnilo, ani že by to WinARM běželo i na něčem jiném, než Qualcomm 8xx. Ono to může nastat i u rozdílných modelových řad stejného výrobce.

Jinak samotnému by se mi větší protlačení ARM taky libílo, pro své osobní účely už několik let v podstatě používám jen SW, který multiplatformní je či jistě bude, takže bych byl bez problému. Snad se tedy různí vendoři domluví na nějakém minimálním podporovaném setu, jinak bude vlastní code-path pro různé výrobce.

Ja nechápem o akej nekompatibilite sa bavíme. Veď ARM je štandardizované cez ISA priamo od ARM. Mali sme ARMv8-A čo bol prvý 64bit ARM procesor. A následne sa tam pridávali rozšírenia ktoré boli dobrovoľné ARMv8.1-A až 8.6-A. Teraz prichádza ďalšia veľká zmena v podobe ARMv9 ktorá v sebe integruje predchádzajúce dobrovoľne rozšírenia.

Ja nemám informácie o tom, že by bola ARM architektúra roztrieštená. Je samozrejme, že každý výrobca ARM ktorý by vydal svoju platformu pre desktop a notebooky by musel zabezpečiť aj podporu v operačnom systéme Windows a ovládačoch ale toto nie je "jadrová fyzika" a tiež je to vec ktorá sa musí riešiť aj pri x86.

[mr.qeg]

No jak psal Dolan, prakticky je to asi v dnešní době vyloučeno, protože se nikomu nechce platit vlastní inženýry a dělat zvlášť validace a debuging. Takže jsem strašil zbytečně. x86 ISA nikdy jako otevřená navržená nebyla, spíš to bylo o tom držet maximální kompatibilitu s Intelem a tedy pro tvůrce SW easy situace a žádné separé code-paths, jen horší výkon, když všichni optimalizovali na Intel.

Ono právě na Applu tu otevřenost a modifikace pomocí různých koprocesorů vidíme v plné kráse. Obalil to hlavní, byť nově na poměry ostatních ARM cpu silné jádro a díky tomu má nepřekvapivě v úlohách, co dovedou ty korpocesory využít, supr výkon. Surově to dle mě oproti Intelu/AMD nijak nevybočuje, naopak ani zdaleka to na o generaci lepší 5nm nedosahuje jejich frekvencí, za což taky platíš IPCčkem, nemá to SMT. Tak nevím, žádný kulervoucí zázrak se nestal, jen je to dorovnalo (či lehce předehnalo) v IPC, ale nakonec díky vyšším frekvencím má AMD/Intel stále ještě navrch.

[del42sa]

ARM rozhodně potenciál má, zvláště jeho poslední iterace, teď je na řadě spíš software. Ale pokud někdo udělá stejný krok jako Apple, je to jen otázka času, než se budou ty aplikace muset přepsat pro nativní ARM instrukce. Teprve potom začne opravdový boj

ARM má výhodu, že za sebou nemusí nutně táhnout ten letitý balast instrukcí jako x86. Stačí když odstartují od ARMV8-A a výše. Co se týká ruzných akcelerátorů, to bude imo podobné jako u APPLE, ve spolupráci s Mrkvosoftem budou už jen dál tunit jádro systému.

Na druhou stranu, pokud by Zen4 přinesl opravdu tak velký výkonový skok (až 29%) a pokud AMD nepoleví v tempu vývoje, tak to nebude mít ARM úplně snadné ani v těch serverech, kde je velká setrvačnost a jistá forma konzervatismu.

i přes možný úspěch ARMu na PC trhu bude ještě léta přetrvávající diverzifikace...

[mr.qeg]

Ano, já to nepopírám. Ale ty oslavné ódy iOvcí už mi jdou celkem na nervy. Sám jsi to řekl, netahají starý balast, mají to čisté, SW optimalizovaný na míru, víc jak dvojnásobný tranzistorový budget a lepší node a dotáhnou Intel/AMD a absolutní výkon kvůli nižším frekvencím nakonec nižší. Zázrak se nestal jdeme dál.

Za mě by bylo nejlepší, kdyby se spíš prosadilo RISC-V, ale tak i ARM konkurence není špatná. Třeba to nVidia dotáhne a x86 duopol skončí.

[DOC_ZENITH]

ARM má výhodu, že za sebou nemusí nutně táhnout ten letitý balast instrukcí jako x86. Stačí když odstartují od ARMV8-A a výše. Co se týká ruzných akcelerátorů, to bude imo podobné jako u APPLE, ve spolupráci s Mrkvosoftem budou už jen dál tunit jádro systému.

Tady jsem se pousmá. Spolupráce s microsoftem? Myslíš tu firmu co nebyla za 20 let schopná optimalizovat svůj OS pro NUMA paměťové bloky či multiCPU systémy? Jak je na tom vlastně nyní 1st gen threadripper, ani nevim ale když byl relevantní tak fix nepřišel. MS srší akorát neschopností a něco jako spolupráce a optimalizace je naprostej joke.

Pro tohle všechno je třeba hlavně komplet novej kernel a to jak se zarputile jak tonoucí se stébla chytá držej NT6 mi říká cosi že možná i talent schopnej vyvinout jádro OS odešel. Protože už přes dekádu nic revolučního nebo od základu nového nevymysleli a asi se i bojej. Buďto na to fakt nemaj a neb ose bojej scénáře Vista 2.0, ale čím déle budou otálet tím horší to pak bude.

Prča by byla kdyby NV přišla s něčim vlastnim co by dokázalo spustit x86 win PC hry. Pak by si MS mohl hodit mašli a proměnit se plně v to čím už dávno v podstatě je, patentového trolla prodávající své office 365 do různejch OS jako kancl balík.