Серверные процессоры EPYC от AMD

Архитектура процессоров EPYC от AMD представлена следующими элементами:

• микроархитектурой Zen, которая способна обрабатывать четыре целочисленные инструкции за такт и проводить через каждое вычислительное ядро по два потока, используя принцип SMT;
• CCX-комплексами (CPU-Complex), состоящими из объединенных ядер Zen. На один CCX-комплекс приходится по четыре ядра с обособленным на каждое из них L1- и L2-кэшем и единым на все ядра кэшем третьего уровня;
• объединенными на базе полупроводникового восьмиядерного кристалла Zeppelin двумя CCX-комплексами. CCX-комплексы соединяются по многосложной схеме специализированной шиной AMD Infinity Fabric, управляются общими контроллерами памяти и корневым хабом PCI Express. Базирующийся на этой основе процессор действует полнофункционально и рассчитан на единовременное исполнение до 16 потоков. Он имеет кэш L2 емкостью 4 MB, и L3-кэш - 16 MB.

В упаковке многоядерных серверных процессоров EPYC размещается по четыре кристалла Zeppelin. Такая система называется MCM-модулем (Multi-Chip Module) и помогает унифицировать всю продукцию представленного AMD модельного ряда благодаря относительно небольшой площади кристалла Zeppelin - всего 195 мм2.

Разница между первым и вторым поколением EPYC

Результатами разработок AMD по созданию второго поколения серверных процессоров семейства EPYC стали усовершенствованные технические характеристики и возросшие результаты производительности, а также уменьшение затрат на эксплуатацию ЦОД.

По сравнению с первым поколением, обновленные серверные процессоры AMD, имеющие до 64 ядер, показывают удвоенную производительность и сокращение на 25 - 50% суммарной стоимости. Многопоточная производительность серверов второго поколения позволяет применять их в односокетных серверах с небольшим уровнем потребления энергии и нагрева, а удвоенная пропускная способность окажется ценной для скоростных Ethernet-адаптеров и SSD-накопителей.

Так, например, основные технические характеристики процессора EPYC 7302 P (второе поколение) в сопоставлении с рабочими показателями EPYC 7351 будут следующими:

• частота работы ядер при одинаковом энергопотреблении в 155W для EPYC 7302 P равняется 3 GHz (для EPYC 7351 - 2,4GHz);
• объем поддерживаемой памяти у EPYC 7302 P равен 4TB (у EPYC 7351 память имеет объем 2TB).

Кроме того, задействуя модель EPYC 7302P (как и другие процессоры второго поколения), можно настроить взаимодействие сервера с внешними устройствами по 128 линиям PCIe 4.0.

Техпроцесс, технологии, оценка производительности

Новое поколение процессоров EPYC от AMD было создано на базе техпроцесса 7 нм. Это позволило внести в архитектуру линейки многочисленные улучшения, устранить недоработки поколения Zen1 и применить альтернативные компоновочные решения.

Также внедрение 7 нм-техпроцесса помогло сделать более точным предсказание переходов (с появлением предсказателя TAGE), расширить буферы, оптимизировать работу планировщиков и использование кэш-памяти (увеличив ее пропускную способность и заполняемость L3-кэша), добавить в Zen2 новые инструкции.

Ключевым новшеством в микроархитектуре EPYC признано расширение в Zen2 блока операций с плавающей точкой - со 128 до 256 бит, что дало возможность исполнять две AVX-256 инструкций за такт и, соответственно, поднять FP-производительность, без снижения частоты работы процессора.

Модельный ряд

Линейка процессоров на базе Zen2 представлена моделями CPU, имеющими от 8 до 32 ядер Zen с поддержкой от 16 до 64 вычислительных потоков. Показатели базовой частоты этого модельного ряда составляют 2,0-2,4 GHz, турбо-частоты задаются в пределах 2,7 до 3,2 GHz. Уровень TDP для процессоров AMD EPYC варьирует в 155 - 180 W.

Все представители данного модельного ряда имеют унифицированный функционал для всех решений, в частности, они поддерживают восьмиканальную DDR4-память с частотой до 2666 MHz и 128 линий PCI Express. Это дает дополнительные возможности использования системы - задействование оперативных хранилищ данных и совместную работу с вычислительными ускорителями на базе GPU.

Вновь выпущенный модельный ряд AMD представлен не только процессорами, эксплуатируемыми в двухсокетных устройствах, но и специализированными версиями EPYC, работающими в конфигурациях серверов с одним разъемом под CPU (с литерой P в маркировке).

Сравнение с Intel Xeon Scalable

Благодаря своей инновационной архитектуре процессоры AMD EPYC обладают, сравнительно с продукцией линейки Intel Xeon Scalable, большими рабочими возможностями и улучшенными техническими показателями. В частности, отличия этих процессоров состоят в количестве полос PCIe - AMD оснащает процессоры EPYC 128 полосами движения, тогда как Intel сокращает количество PCIe lane.

Серверные процессоры от AMD значительно превосходят Intel по количеству потоков и ядер (64 ядра у AMD против 28 у Xeon Scalable Platinum 8280), показателям производительности и набору функций.

Кроме того, основным преимуществом AMD перед устройствами Intel Xeon Scalable признано более честное соотношение цены и качества. Каждый процессор Intel выходит до полутора раз дороже AMD из-за различия в техпроцессах - 14 нм и 7 нм соответственно.

Перспективы EPYC на рынке

Высокий уровень аппаратной защиты, развитая экосистема, хорошая скорость работы, экономия на покупке лицензии и на владении оборудованием существенно повышают конкурентоспособность процессоров EPYC от AMD на рынке серверного оборудования.

Использование этих процессоров позволяет сделать более рентабельными процессы в корпоративных приложениях, виртуализацию, облачные и высокопроизводительные вычисления. Поэтому рост доли продукции AMD на рынке в ближайшее десятилетие прогнозируется до 25%, а это значит, что процессоры EPYC найдут своё место у различных компаний, OEM, ODM, независимых производителей оборудования и разработчиков ОС и ПО, работающих в нише односокетных или двухсокетных систем.