Optimalizace procesorů ARM pro datová centra

HP, ARM a Facebook v následujícím měsíci publikují odborný článek, ve kterém navrhují čip, který je hardwarovou implementací Memcached. To je otevřená softwarová platforma, která se používá k urychlování serverů provozujících webové služby. Memcached je obecný systém, který distribuuje rozsáhlé vyrovnávací paměti mezi fyzickými paměťmi mnoha počítačů. Jeho implementace existují pro řadu platforem a využívají jej například YouTube, FaceBook, Twitter. Google Apps. Windows Azure a Amazon Web Services nabízejí funkce Memcached prostřednictvím API, které si vývojáři mohou zavolat ze svých programů.

Jde o velmi zajímavé řešení, které ovšem představuje směr, který můžeme u elektroniky pozorovat již řadu let. Obecné procesory přinášejí možnost snadno implementovat nové funkce a průběžně je upravovat pouhým nahráním nové verze programu. Úsporné verze procesoru ovšem málokdy vystačí se svou rychlostí a ty výkonnější zase přinášejí nepraktické zvýšení spotřeby. Výkon generací procesorů sice průběžně roste, ale na potřeby specializovaných funkcí to stačí jen málokdy.

Knihovny specializovaných funkcí si tak sice nejprve objeví jako volitelné součást daného operačního systému běžícího na obecném procesoru, ale v dalším kroku vzniknou hardwarové implementace. V operačním systému zůstávají zavedená API, ale jejich případné zavolání z programu je přesměrováno na specializovaný čip, který je zpracuje rychleji a výrazně menší spotřebou energie. V posledním kroku je potom alespoň částečná hardwarová implementace nejčastěji používaných funkcí podobné knihovny přímo v hlavním procesoru.

Příklad lze uvést desítky, nejočividnější jsou samozřejmě grafické funkce, u mobilních zařízení jsou to potom různé standardy bezdrátových sítí, od LTE po Wi-Fi. Podle profesora Thomase Wenische, jednoho z autorů zmiňovaného článku, dnes například u iPhonu tvoří polovinu jeho čipu akcelerátory – hardwarové implementace různých komplexních funkcí mobilu. Ale k podobnému trendu dochází i v oblasti procesorů pro druhou stranu mobilní komunikace, ve vlastních serverech.

Hardwarová implementace Memcached by přinesla výrazně zlepšení poměru zrychlení služeb k spotřebované energii a velmi zajímavá veškeré provozovatele datových center. Největší očekávání dnes provází nasazování serverů postavených na paralelní architektuře procesorů architektury ARM, které až dosud hrály prim právě v mobilních zařízeních. Jak má podle předběžných neoficiálních informací článek ukázat, projekt se původně zaměřil na procesory Intel Atom, ale ukázalo se, že ARM je při menší spotřebě lépe navržen pro hardwarové modifikace architektury a je snazší do něj implementovat různé akcelerátory.