Marvell公布ThunderX3微体系结构详情

Marvell在Hot Chips 32（2020）详细介绍了Marvell ThunderX3的微体系结构，这也是公司自收购Cavium之后发布的首款打有Marvell印记的Thunder处理器。

Marvell ThunderX3概述

看看ThunderX3的关键特性，我们可以看到单核处理器多达60个核心，双核则有96个核心。与前几代产品一样，如果我们同时使用 SMT4（单核超线程达到4）的话，这意味着我们可以在一个模块中获得240个线程，在双核配置中获得384个线程。Marvell正在转向更先进的技术，包括ARM V8.3、DDR4-3200、PCIe Gen4（64通道），以及台积电的7nm。

这是ThunderX3的框图。我们可以从中了解芯片的基本工作原理。

HC32 Marvell ThunderX3框图

这是核心微体系结构图，与ThunderX2相比，去耦缓存（decoupled cache）是一个改进，旨在帮助等待未命中时保持数据的获取。这样做的好处是保持管道的利用率。

HC32 Marvell ThunderX3核心微体系结构获取

HC32 Marvell ThunderX3核心微体系结构解码调度

HC32 Marvell ThunderX3核心微体系结构调度器

在这一代产品中，Marvell在缓存和预取器方面做了更多的工作。以下是d-cache和二级缓存关系图：

HC32 Marvell ThunderX3核心微体系结构D Cache/二级缓存

总的来说，这里是性能改进的地方，以及它们如何使整数性能提高约30%。

HC32 Marvell ThunderX3核心微体系结构性能增强

在这里，Marvell说它的 SMT4实现只增加了大约5%的面积影响。这里的关键特性是，Marvell说，与添加更多内核相比，添加SMT是一种相对低成本的性能提升。从竞争的角度来看，这一点很重要。

HC32 Marvell ThunderX3核心多线程执行

由于竞争没有使用SMT，主要是因为Arm的Neoverse 内核不支持SMT，所以Marvell正在思考其线程仲裁，如何保持管道的满负荷运行。

HC32 Marvell ThunderX3线程仲裁

随着这些累积的改进，加上扩展到更多的核心，Marvell预计会有很大的收益。这里更有趣的一点是，在SPECfp上只有50%的改进。不过，这仍然是一个显著的进步。

HC32 Marvell ThunderX3性能

为了明确5%的面积增加对SMT的帮助有多大，Marvell分享了单核基准测试，以通过转移到更高的线程数来显示加速。

HC32 Marvell ThunderX3每个内核的多线程扩展性能

Marvell从这三个方面中选出了最好的一个，并展示了MySQL的性能，其中SMT性能得到了很大的提升。

HC32 Marvell ThunderX3针对MySQL多线程扩展性能

L3缓存为每个内核1.5MB。这更像是英特尔至强的CPU，而不是AMD EPYC 7002CPU。Marvell将英特尔作为x86的比较点。虽然它正朝着类似IBM Power10的多芯片方向发展，但也没有达到AMD所开创的那种分解水平。

HC32 Marvell ThunderX3核心微体系结构L3缓存和互连

HC32 Marvell ThunderX3概要

Marvell ThunderX3路线图

2020年，Marvell将发布Arm服务器的单芯片产品，2021年发布双内核产品，2022年将发布ThunderX4。

最后的话

这里有一些好消息。首先，Marvell终于开始更多地了解ThunderX架构。为了了解更多的信息披露，这里是我们放出Cavium ThunderX2框图。

Cavium ThunderX2架构框图

也许另一个有趣的地方是，传统上，Arm服务器芯片营销通常是与X86 PK，特别是Intel X86 Xeon。然而此次演讲更多的对比是Ampere Altra和Ampere Altra Max 两款Arm服务器处理器，很高兴看到Arm服务器开始有竞争，这也是发展壮大的重要标志。