Die Entschleunigung von Moore's Law und das ungestüme Wachstum des Smartphone-Markts haben die Gewichte im Prozessormarkt verschoben. Durch die High-End-Smartphones haben die Smartphone-Architekturen an Leistungsfähigkeit gewonnen so dass die ARM-Architektur mehr und mehr zur Option auch für Server wird. Microsoft hat deshalb angekündigt, die Innovation in seinen Rechenzentren durch den Einsatz von ARM-Prozessoren voranzutreiben. “Wir haben mit mehreren ARM-Serverherstellern wie Qualcomm und Cavium zusammengearbeitet, um deren Silizium für unsere Anwendungen zu optimieren”, sagt Leender van Doorn von Microsoft.

Demnach hat Microsoft die ARM-Prozessoren mit realer Last evaluiert und ist angetan von der hohen Zahl von Befehlen, die pro Taktzyklus bearbeitet werden sowie der Dichte von Kernen und Threads, die mittlerweile in einem ARM-Server vorhanden sind. Auch die Connectivity-Optionen und die hohe Integration der ARM-Prozessoren spricht laut Microsoft für ARM-Server-Prozessoren. “Die Skalierbarkeit, die einige Cloud-Dienste erfordern, wie z.B. die Zahl der Maschinen, die einem Dienst zugewiesen werden, machen es wirtschaftlicher, die Hardware an die Software anzupassen als umgekehrt – selbst wenn das heißt, dass der Befehlssatz geändert werden muss”, schreibt Microsoft-Ingenieur Lender van Doorn in seinem Azure-Blog. Neben diesen Hardware-Fakten gibt es aber auch noch eine reihe “weicher” Gründe, die für Microsoft für die ARM-Architektur sprechen:

• Es existiert eine vielfältige Landschaft von ARM-Server-Anbietern, die für lebhafte Entwicklungsaktivitäten rund um Cores, thread counts, Cache-Größen, Hardware-Beschleuniger, Befehle und Connectivity-Optionen
• Es gibt eine große Entwickler-Community und eine umfangreiche Software-Basis. ARM-Server profitieren von den Software-Systemen, die für high-end Smartphones entwickelt worden sind. Dieses bewährte Entwicklungssystem hat Microsoft die Portierung seiner Azure-Dienste auf die ARM-Architektur deutlich erleichtert.
• Microsoft sieht bei ARM vielversprechende Ansätze zur Weiterentwicklung des Befehlssatzes. Während die Möglichkeiten der Out-of-order-Execution bald ausgeschöpft sind, deuten sich bei ARM neue Data-Flow-Architekturen an, die die Leistungsfähigkeit weiter erhöhen werden ohne die Kompatibilität mit der bestehenden Software zu beeinträchtigen.

Windows Server auf Qualcomm- und Cavium-Hardware

Laut Microsoft bewährt sich die ARM-Plattform vor allem bei Cloud-Diensten, und hier spezielle Suche und Indizierung, Speichersysteme, Datenbanken, Big Data und maschinelles lernen. Alle diese Anwendungen profitieren von hohem Rechendurchsatz. Um diese Cloud-Dienste zu betreiben, hat Microsoft eine Windows-Server-Version auf die ARM-Architektur portiert – allerdings ausschließlich für interne Zwecke. Zur Portierung zählen auch Laufzeitumgebungen für Programmiersprachen und Middleware.

Auf dem OCP US Summit (Open Compute Project) zeigte Qualcomm eine Demonstration auf einem Centriq 2400 Server-Prozessor, der im 10-nm-Verfahren hergestellt wird und 48 ARMv8-A-Kerne hat, die von Qualcomm selbst entwickelt wurden. Der Prozessor enthält außerdem Qualcomms schnellste Interface für Speicher, Netzwerk und Peripherie.

64-bit Server-SoC ‘Thunder X2’ von Cavium mit ARMv8-A-Architektur.

© Cavium

Von Cavium gab es ebenfalls ein Demonstration mit einem ThunderX2-Serverprozessor. Dieser Chip existiert in seiner zweiten Generation und nutzt ebenfalls die ARMv8-A-Architektur. Auch dieses Server-SoC hat eigene von Cavium entwickelte Kerne und kann mit seinen Speicher-Interfaces mehr als 1 TB Arbeitsspeicher adressieren. Cavium spricht außerdem von »hunderten integrierter Hardware-Beschleuniger für Verschlüsselung, Speicher, Kommunikation und Virtualisierung.