Prosesor berbasis Arm adalah jenis arsitektur unit pemrosesan pusat (CPU) yang dikenal karena efisiensi energi dan performanya yang semakin tinggi. Awalnya banyak digunakan di perangkat seluler, kini prosesor ini mendukung berbagai jenis komputasi, mulai dari sistem tersemat dan perangkat IoT hingga server dan bahkan superkomputer. Filosofi desainnya, yang menekankan reduced instruction set computing (RISC), memungkinkan pencapaian performa per watt yang signifikan, sehingga menjadi pilihan menarik untuk lingkungan komputasi modern yang memperhatikan daya.
Pada intinya, prosesor berbasis Arm menggunakan arsitektur reduced instruction set computing (RISC). Hal ini berbeda dengan arsitektur complex instruction set computing (CISC) yang digunakan oleh prosesor x86 tradisional. Arsitektur RISC menggunakan set petunjuk yang lebih kecil dan lebih sederhana, yang umumnya dieksekusi lebih cepat dan memerlukan lebih sedikit daya.
Prosesor berbasis Arm beroperasi dengan mengambil dan menjalankan petunjuk dari memori. Arsitektur RISC menyederhanakan proses tersebut. Setiap petunjuk melakukan operasi dasar, dan tugas kompleks dapat diselesaikan melalui rangkaian petunjuk sederhana ini. Pendekatan yang efisien ini menghasilkan konsumsi daya yang lebih rendah karena lebih sedikit transistor yang aktif selama setiap siklus petunjuk. Prosesor modern berbasis Arm menggabungkan fitur-fitur canggih seperti pipelining (eksekusi petunjuk yang tumpang tindih), eksekusi superscalar (eksekusi beberapa petunjuk secara bersamaan), dan prediksi cabang yang canggih untuk meningkatkan performa sekaligus mempertahankan efisiensi energi.
Lanskap prosesor mencakup beberapa arsitektur utama. Berikut perbandingan yang menyoroti prosesor berbasis Arm:
Fitur | Prosesor berbasis Arm | Prosesor Intel (X86) |
Arsitektur | RISC (Reduced Instruction Set Computing) | CISC (Complex Instruction Set Computing) |
Efisiensi energi | Umumnya lebih tinggi, dan dirancang untuk konsumsi daya rendah | Selama ini lebih rendah, tetapi meningkat dengan desain yang lebih baru |
Performa | Berkembang pesat, kini bersaing di banyak bidang | Selama ini kuat dalam komputasi berperforma tinggi |
Biaya | Seringkali lebih rendah, terutama untuk aplikasi tersemat dan seluler | Dapat lebih tinggi, terutama untuk CPU server tingkat tinggi |
Kehadiran pasar | Dominan di perangkat seluler, berkembang pesat di perangkat tersemat, IoT, dan server | Dominan di pasar desktop dan server tradisional |
Kumpulan petunjuk | Petunjuk yang lebih sederhana dan memiliki panjang tetap | Petunjuk kompleks dengan panjang yang berubah-ubah |
Fitur
Prosesor berbasis Arm
Prosesor Intel (X86)
Arsitektur
RISC (Reduced Instruction Set Computing)
CISC (Complex Instruction Set Computing)
Efisiensi energi
Umumnya lebih tinggi, dan dirancang untuk konsumsi daya rendah
Selama ini lebih rendah, tetapi meningkat dengan desain yang lebih baru
Performa
Berkembang pesat, kini bersaing di banyak bidang
Selama ini kuat dalam komputasi berperforma tinggi
Biaya
Seringkali lebih rendah, terutama untuk aplikasi tersemat dan seluler
Dapat lebih tinggi, terutama untuk CPU server tingkat tinggi
Kehadiran pasar
Dominan di perangkat seluler, berkembang pesat di perangkat tersemat, IoT, dan server
Dominan di pasar desktop dan server tradisional
Kumpulan petunjuk
Petunjuk yang lebih sederhana dan memiliki panjang tetap
Petunjuk kompleks dengan panjang yang berubah-ubah
Dibandingkan dengan arsitektur x86 tradisional, prosesor berbasis Arm secara historis berfokus pada efisiensi daya. Namun, kemajuan dalam arsitektur Arm, seperti seri Neoverse, telah menutup kesenjangan performa di lingkungan server. Meskipun prosesor x86 telah lama mendominasi komputasi berperforma tinggi karena ekosistem software yang matang dan daya pemrosesan mentah untuk workload tertentu, prosesor berbasis Arm menawarkan alternatif menarik dengan keunggulan energi dan performa yang semakin kompetitif.
Google Cloud menyadari pentingnya dan kemampuan prosesor berbasis Arm yang semakin berkembang. Hal ini terbukti dalam Prosesor Axion Google, CPU yang dirancang khusus oleh Google dan dibangun di arsitektur Arm Neoverse. Prosesor Axion dirancang untuk memberikan performa yang luar biasa dan efisiensi energi untuk berbagai workload cloud.
Di Google Cloud, prosesor berbasis Arm, khususnya melalui Axion Google, dapat memberikan manfaat yang signifikan bagi berbagai layanan:
Arsitektur Arm mencakup berbagai jenis prosesor yang dirancang untuk aplikasi tertentu:
Peningkatan penggunaan prosesor berbasis Arm, khususnya di lingkungan komputasi berperforma tinggi, didorong oleh beberapa keunggulan utama:
Kekuatan dasar arsitektur RISC adalah kemampuannya untuk mencapai daya pemrosesan yang signifikan dengan konsumsi energi yang lebih rendah dibandingkan arsitektur CISC tradisional. Efisiensi ini menghasilkan pengurangan biaya operasi, pelepasan panas yang lebih rendah, dan kemampuan untuk mengemas lebih banyak daya pemrosesan ke dalam batasan panas tertentu.
Kumpulan petunjuk yang lebih sederhana dan desain yang efisien dari prosesor berbasis Arm sering kali menghasilkan ukuran die yang lebih kecil dan panas yang lebih rendah. Hal ini sangat bermanfaat di lingkungan yang dibatasi ruang dan memungkinkan desain sistem yang lebih ringkas dan efisien.
Arsitektur Arm yang skalabel dan adaptif memungkinkannya diterapkan di berbagai perangkat, mulai dari sensor kecil hingga CPU server yang canggih. Fleksibilitas ini menjadikannya teknologi dasar untuk lanskap komputasi yang semakin saling terhubung dan beragam.
Meskipun semakin populer, prosesor berbasis Arm masih menghadapi beberapa tantangan:
Secara historis, ekosistem software untuk server berbasis Arm dan komputasi berperforma tinggi kurang matang dibandingkan dengan ekosistem x86. Meskipun hal ini berubah dengan cepat berkat dukungan yang semakin besar dari sistem operasi, compiler, dan developer aplikasi, beberapa aplikasi lama mungkin memerlukan kompilasi ulang atau mungkin tidak tersedia untuk arsitektur Arm.
Meskipun prosesor berbasis Arm semakin canggih, workload tertentu yang sangat terspesialisasi dan telah dioptimalkan untuk arsitektur x86 selama bertahun-tahun mungkin masih memiliki performa yang lebih unggul di platform tersebut. Namun, kesenjangan ini semakin mengecil seiring dengan generasi baru prosesor server berbasis Arm.
Efisiensi energi dan peningkatan performa prosesor berbasis Arm menjadikannya menarik untuk berbagai aplikasi bisnis:
Google Cloud membayangkan masa depan di mana arsitektur Arm memainkan peran yang semakin signifikan dalam mendukung berbagai workload. Pengenalan Prosesor Axion Google menandakan komitmen jangka panjang terhadap arsitektur ini, yang menawarkan alternatif performa dan efisiensi yang menarik bagi pelanggan.
Meskipun arsitektur Arm berasal dari perangkat seluler, arsitektur ini telah berkembang secara dramatis. Arm Neoverse, yang menjadi dasar dari Axion CPU yang dirancang khusus oleh Google, menunjukkan kemampuannya untuk pemrosesan kelas server berperforma tinggi. Axion dirancang khusus untuk menangani workload pusat data yang menuntut, termasuk HPC, sehingga menghasilkan peningkatan performa dan efisiensi yang signifikan di Google Cloud. Hal ini didukung oleh inti Neoverse V2 Axion dan tolok ukur performa yang kami amati.
Ekosistem software untuk Arm berkembang pesat. Google Cloud secara aktif mendukung pertumbuhan ini dengan memastikan kompatibilitas dengan berbagai compiler, seperti Arm Compiler untuk Linux, dan library ilmiah, termasuk Arm Performance Libraries. Selain itu, banyak alat open source dan aplikasi ISV kini tersedia dan dioptimalkan untuk Arm. Di Google Cloud, pengguna akan mendapatkan manfaat dari OS image yang kompatibel di Compute Engine, dukungan container multi-arsitektur di GKE, dan kontribusi berkelanjutan Google terhadap komunitas pengembangan software Arm. Kami juga menyediakan sumber daya dan alat untuk memfasilitasi proses migrasi.
Google Cloud membantu Anda memulai Arm untuk HPC. Pengguna dapat dengan cepat meluncurkan virtual machine Arm yang didukung Axion di Compute Engine atau men-deploy container berbasis Arm di GKE menggunakan alat dan alur kerja yang sudah dikenal. Hal ini menyediakan pembelajaran yang mudah diakses bagi developer dan siswa untuk mendapatkan keterampilan berharga yang siap digunakan pada masa depan di platform cloud terkemuka. Kami juga sedang menjajaki peluang untuk mengintegrasikan Arm ke dalam program dan lab pendidikan kami.
Mulailah membangun solusi di Google Cloud dengan kredit gratis senilai $300 dan lebih dari 20 produk yang selalu gratis.