AWS Graviton

AWS Graviton هي عائلة من وحدات المعالجة المركزية 64 بت القائمة على معمارية Arm، صممتها شركة أمازون لخدمات الويب (AWS) لاستخدامها في بنيتها التحتية للحوسبة السحابية. تُعد هذه المعالجات جزءًا من برنامج AWS للسيليكون المخصص، وتُستخدم في عائلات مثيلات Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) وخدمات AWS الأخرى. ^{[ 1 ]}

أُعلن عن أولى مثيلات EC2 التي تعمل بمعالجات Graviton في نوفمبر 2018. ^{[ 2 ]} وقد زادت الأجيال اللاحقة من عدد النوى وأضافت نوى Arm Neoverse، ومراجعات أحدث لبنية Arm، ونطاق ترددي أعلى للذاكرة، ودعمًا إضافيًا لتعليمات المتجهات. ^{[ 3 ]}

طورت AWS معالج Graviton بعد استحواذ أمازون على شركة Annapurna Labs، وهي شركة إسرائيلية متخصصة في الإلكترونيات الدقيقة، في عام 2015. وذكرت مجلة Wired أن مشروع Graviton بدأه فريق Annapurna Labs وكان يهدف إلى تمكين AWS من دمج تصميم المعالج والخادم وخدمة الحوسبة السحابية بشكل أوثق مما كان ممكناً باستخدام معالجات تجارية من Intel أو AMD فقط . ^{[ 4 ]}

كان أول منتج رئيسي للبنية التحتية تم تطويره بواسطة معالج Annapurna من AWS هو نظام AWS Nitro ، وهو عبارة عن مزيج من الأجهزة والبرامج المستخدمة لتخفيف عبء وظائف المحاكاة الافتراضية والتخزين والشبكات والأمان عن وحدة المعالجة المركزية الرئيسية للخادم. ^{[ 5 ]} قامت شركة Graviton بتوسيع استراتيجية السيليكون المخصصة هذه لتشمل مثيلات الحوسبة للأغراض العامة.

تُطبّق معالجات Graviton حالة تنفيذ AArch64 الخاصة ببنية Arm. وتُشير AWS إلى أن كل وحدة معالجة مركزية افتراضية في Graviton تُقابل نواة معالجة مركزية فعلية كاملة، وليس خيط معالجة متعدد الخيوط متزامن. ^{[ 3 ]} يستخدم Graviton2 والأجيال اللاحقة أنوية خادم Arm Neoverse، بينما استخدم الجيل الأول من Graviton أنوية Cortex-A72. ^{[ 3 ] [ 6 ]}

تُشير وثائق AWS إلى أن معالجات Graviton تعمل بترددات ثابتة، ولا يوجد وضع توربو في معالجات Graviton2 والأجيال اللاحقة. ^{[ 3 ]} وقد أضافت الأجيال اللاحقة دعمًا لميزات Arm مثل Scalable Vector Extension (SVE) وSVE2 ومصادقة المؤشر وتحديد هدف التفرع، وذلك بحسب الجيل. ^{[ 3 ]}

تم طرح أول معالج Graviton مع عائلة مثيلات EC2 A1 في نوفمبر 2018. ^{[ 2 ]} استخدم هذا المعالج 16 نواة Cortex-A72 بتردد 2.3 جيجاهرتز، ودعم مجموعة تعليمات Armv8-A. ^{[ 6 ]} وقد خصصت AWS مثيلات A1 ​​لأحمال العمل القابلة للتوسع، مثل الخدمات المصغرة المعبأة في حاويات، وخوادم الويب، وبيئات التطوير، وأنظمة التخزين المؤقت. ^{[ 2 ]}

أعلنت AWS عن معالج Graviton2 في ديسمبر 2019 مع عائلات M6g وC6g وR6g. ^{[ 7 ]} ووفقًا لـ AWS، فقد انتقل Graviton2 من معالج Cortex-A72 إلى معالج Arm Neoverse N1، وزاد الحد الأقصى لعدد النوى إلى 64، واستخدم عملية تصنيع بدقة 7 نانومتر. ^{[ 7 ]} وأوضحت AWS أن المعالج يوفر أداءً يفوق أداء الجيل الأول من Graviton بسبعة أضعاف، وأربعة أضعاف عدد نوى الحوسبة، وذاكرة أسرع بخمسة أضعاف. ^{[ 7 ]}

أُعلن عن معالج Graviton3 في مؤتمر AWS re:Invent 2021، وأصبح متاحًا بشكل عام في مثيلات C7g في مايو 2022. ^{[ 8 ]} يستخدم هذا المعالج أنوية Neoverse V1، وذاكرة DDR5، وميزات Armv8.4-A، بما في ذلك دعم SVE وbfloat16. ^{[ 3 ]} ذكرت AWS أن Graviton3 يُقدم أداءً حسابيًا أعلى بنسبة تصل إلى 25%، وأداءً في العمليات الحسابية ذات الفاصلة العائمة يصل إلى ضعف الأداء السابق، وسرعة وصول إلى الذاكرة أسرع بنسبة 50% مقارنةً بمعالج Graviton2. ^{[ 8 ]}

يُعدّ معالج Graviton3E، الذي أُعلن عنه في عام 2022، نسخةً مُعدّلة تُستخدم في خوادم C7gn وHpc7g. وقد وصفته AWS بأنه يتمتع بأداء معالجة تعليمات متجهة أعلى من معالج Graviton3. ^{[ 9 ]}

أُعلن عن معالج Graviton4 في نوفمبر 2023 مع عرض تجريبي لنسخ R8g المُحسّنة للذاكرة. ^{[ 9 ]} وأصبحت نسخ R8g متاحة للجميع في يوليو 2024. ^{[ 10 ]} يستخدم المعالج أنوية Arm Neoverse V2 وArmv9.0-A، مع 96 نواة لكل مقبس، وذاكرة تخزين مؤقتة من المستوى الثاني (L2) بسعة 2 ميجابايت لكل نواة، و12 قناة ذاكرة DDR5. ^{[ 3 ]}

أعلنت AWS أن مثيلات R8g القائمة على Graviton4 قدمت أداءً أفضل بنسبة تصل إلى 30% مقارنةً بمثيلات R7g القائمة على Graviton3، وأداءً أسرع لقواعد البيانات بنسبة تصل إلى 40%، وأداءً أسرع لتطبيقات Java الكبيرة بنسبة تصل إلى 45%. ^{[ 10 ]}

أُعلن عن معالج Graviton5 في ديسمبر 2025 مع معاينة لوحدات M9g العامة للأغراض العامة على منصة EC2، وأصبحت وحدات M9g وM9gd متاحة بشكل عام في يونيو 2026. ^{[ 11 ]} تشير AWS إلى أن معالج Graviton5 يحتوي على 192 نواة، ويستخدم أنوية Arm Neoverse V3، ويدعم معمارية Armv9.2-A، ويعمل بتردد 3.3 جيجاهرتز. ^{[ 3 ]}

بحسب AWS، يستخدم معالج Graviton5 تقنية تصنيع 3 نانومتر، ويحتوي على ذاكرة تخزين مؤقتة من المستوى الثالث (L3) أكبر بخمس مرات من معالج Graviton4، ويدعم PCIe Gen 6، ويوفر نطاقًا تردديًا أعلى للشبكة وEBS في مثيلات M9g وM9gd. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} كما ذكرت AWS أن مثيلات M9g توفر أداءً حسابيًا أفضل بنسبة تصل إلى 25% مقارنةً بمثيلات M8g القائمة على معالج Graviton4. ^{[ 11 ]}

توفر AWS إرشادات للهجرة والتحسين لتشغيل البرامج على مثيلات Graviton. يوثق دليلها التقني علامات المُصرّف، واختلافات مجموعة التعليمات، ودعم نظام التشغيل، والاعتبارات الخاصة بكل لغة، ودعم برامج مثل الحاويات، وجافا، و.NET، وبايثون، ونود.جي إس، وراست، وبوستجريس كيو إل، وماي كيو إل، وأطر التعلم الآلي. ^{[ 3 ]}

نظرًا لأن Graviton يستخدم بنية Arm بدلًا من x86-64، فقد يتطلب الأمر نقل البرامج التي تعتمد على تعليمات خاصة بـ x86، أو مكتبات x86 الثنائية فقط، أو صور حاويات x86، أو استبدالها. توفر AWS أدوات ووثائق لتحديد مشكلات التوافق هذه. ^{[ 3 ]}

• الدليل التقني الرسمي لخدمة AWS Graviton
• الجدول الزمني لخدمات أمازون السحابية
• نظام AWS Nitro
• مختبرات أنابورنا
• ARM Neoverse
• أمبير ألترا
• فوجيتسو A64FX

• الموقع الرسمي
• الدليل التقني لخدمة AWS Graviton