El nuevo núcleo Cortex-R82 de Arm apunta a SSD avanzados y aplicaciones de procesamiento en almacenamiento
Arm ha anunciado su primer núcleo Cortex-R82 de 64 bits que puede ejecutar sistemas operativos tanto en tiempo real como de alto nivel. El nuevo Cortex-R82 presenta el doble de rendimiento que su predecesor y está dirigido principalmente a SSD de gama ultra alta que necesitan hasta 1 TB de DRAM, arreglos all-flash y aplicaciones emergentes de procesamiento en almacenamiento.
El almacenamiento necesita más rendimiento informático
Los SSD modernos requieren un rendimiento informático bastante significativo para decodificar señales de nuevos tipos de memoria, como 3D QLC NAND. Las aplicaciones de procesamiento en almacenamiento, como las SSD con capacidades de cómputo, apenas están comenzando su viaje, pero prometen ser bastante útiles tanto para centros de datos como para servidores de borde.
Se espera que los dos tipos de dispositivos de almacenamiento exijan un rendimiento informático considerablemente más alto que el que tienen hoy junto con otras características, pero no a un costo de consumo de energía significativamente mayor.
Según Arm, el 85% de los controladores HDD y SSD actuales se basan en sus núcleos. Una parte sustancial de los controladores SSD modernos utilizan núcleos Cortex-R5 o Cortex-R8 bastante maduros de Arm, mientras que los SSD que admiten el procesamiento en almacenamiento se basan en ASIC o FPGA que utilizan núcleos Arm’s Cortex-A53 que no fueron diseñados originalmente para SSD y generalmente no lo son. la opción más óptima para el almacenamiento.
Arm’s Cortex-R82: tanto para almacenamiento como para computación
Arm’s Cortex-R82, el primer núcleo de procesador de la serie R de 64 bits de la compañía que se basa en la arquitectura Armv8-R, puede equiparse con una unidad de protección de memoria (MPU) para ejecutar bare metal y RTOS, así como una unidad de gestión de memoria. (MMU) para ejecutar sistemas operativos de alto nivel. Además, el núcleo admite aceleradores Neon opcionales para aprendizaje automático (ML) y cálculos de punto flotante que serán particularmente útiles para aplicaciones de almacenamiento con capacidades de cálculo. Además, el núcleo Cortex-R82 presenta un direccionamiento de memoria de 40 bits y puede abordar hasta 1 TB de DRAM, lo que permite crear aplicaciones de procesamiento en almacenamiento con mucha memoria, así como SSD de cliente con más de 4 GB de DRACMA.
El núcleo Cortex-R82 está diseñado para funcionar a más de 1,80 GHz (cuando se fabrica con una tecnología de proceso de 5 nm y se implementa con bibliotecas de celdas de rendimiento estándar) y tiene todas las partes de baja latencia para aplicaciones en tiempo real, incluidas las memorias estrechamente acopladas ( TCM), cachés y puertos de baja latencia. Mientras tanto, el núcleo puede ejecutar tanto Linux como RTOS al mismo tiempo, lo que brinda mucha flexibilidad a los desarrolladores de controladores.
En lo que respecta a la escalabilidad, Arm dice que el Cortex-R82 se puede usar en grupos de hasta ocho núcleos. Mientras tanto, la compañía trae ejemplos de clústeres de cuatro núcleos ‘típicos’, que podrían dar una idea de qué esperar de los futuros controladores SSD.
Mejora del rendimiento
Una de las principales características de Arm Cortex-R82 es su rendimiento considerablemente más alto en comparación con su predecesor, el Arm Cortex-R8 lanzado hace varios años y utilizado actualmente para controladores SSD. Según Arm, el Cortex-R82 suele ser 1,74x ~ 2,25x más rápido que el Cortex-R8 en aplicaciones del mundo real. Además, se dice que el nuevo núcleo es un 21% y un 23% más rápido que el Cortex-A55 en SPECint2006 y SPECfp2006, respectivamente.
En cuanto a la eficiencia, Arm’s Cortex-R82 ofrece más de 30 DMIPS por mW, según las estimaciones preliminares internas de Arm.
El mayor rendimiento del Cortex-R82 en comparación con otras soluciones destinadas al mercado del almacenamiento permitirá a los desarrolladores de controladores SSD utilizar algoritmos ECC más sofisticados, lo que tiene dos implicaciones clave en las unidades reales. En primer lugar, las tecnologías ECC más avanzadas hacen que los SSD sean más confiables en general. En segundo lugar, el ECC sofisticado abre las puertas al uso de nuevos tipos de memoria NAND, lo que permite aumentar las capacidades de las unidades y reducir los costos por TB.
Un chip, varios dispositivos
La capacidad de Arm’s Cortex-R82 para ejecutar cargas de trabajo de almacenamiento en tiempo real y de cómputo al mismo tiempo permite a los desarrolladores de controladores SSD apuntar a aplicaciones informáticas tradicionales y en almacenamiento con un solo controlador SoC. Esto reducirá algo los costos de instalación de máscaras que tienden a ser altos en los procesos de vanguardia. Además, esto permitirá construir controladores que podrán ejecutar diferentes cargas de trabajo en diferentes momentos.
Es posible que este enfoque no sea el más óptimo para el almacenamiento de clientes, pero para los controladores destinados a centros de datos y servidores perimetrales, podría tener sentido reducir la cantidad de SKU.
Disponible para licencia
El núcleo Cortex-R82 de Arm ahora está disponible para licencia junto con un conjunto de tecnologías y herramientas para permitir su implementación. Arm también está desarrollando una implementación TSMC 7FF POP del Cortex-R82 para permitir que los fabricantes de controladores simplemente incluyan un núcleo listo en sus diseños.
Los desarrolladores de controladores SSD rara vez utilizan tecnologías de fabricación de vanguardia como el N7 de TSMC. Mientras tanto, incluso el propio Arm describe un clúster basado en Cortex-R82 de cuatro núcleos implementado mediante un proceso de fabricación de 5 nm.
Quizás, a medida que aumentan los requisitos de rendimiento de los dispositivos de almacenamiento, Arm espera que los diseñadores de controladores SSD y HDD cambien a nodos más avanzados con núcleos Cortex-R82.
Fuente: Brazo
