20.08.2020 10:19:07 |
Автор: 
Летом 2017 года AMD анонсировало свое первое поколение серверных микропроцессоров EPYC, созданных на базе микроархитектуры Zen. И хоть это не принесло колоссального успеха в плане продаж (Интел все также находился в недосягаемости), но совершено точно стало новым витком развития компании. Уже тогда имеющиеся решения были прекрасны почти во всем: многоядерность и многопоточность, автоматический разгон, быстрая память, расширенные возможности для работы внешней периферии и многое другое.
Второе поколение Эпиков стало не просто логичным продолжением первой серии, но и во многом решило те немногочисленные проблемы, которые повисли с момента ее анонса. Разработчики перешли на более совершенные техпроцесс, научились компоновать ядра (стали доступны модели вплоть до 64 вычислительных блоков), предложили еще более быструю память и улучшенную PCI Express шину. А через некоторое время дополнительно подняли L3 кэш и тактовые частоты, обновив линейку под кодовым названием Rome 7Fx2. Индустриальные игроки наконец-то получили вполне конкурентоспособную альтернативу для решения широкого круга задач по оптимальной цене.
Безопасные и производительные
Процессоры для серверных станций это вычислительные локомотивы, работающие практически в круглосуточном режиме и обрабатывающие огромные массивы информации, которая, ко всему прочему, может носить конфиденциальный характер. Решаемые задачи, будь то работа с нейросетями, анализ базы данных, машинное обучение или Cloud Services требуют максимальной производительности и масштабируемости в широких пределах, имея при этом доступное аппаратное обслуживание и совокупную стоимость владения. А поэтому на первом месте здесь стоят вопросы архитектурных, технологических улучшений и информационной безопасности.
AMD EPYC это не просто высокопроизводительные чипы с множеством ядер, но и мощная программная поддержка, позволяющая им противостоять аппаратным атакам и MDS уязвимостям. Так, в сравнении с десктопными решениями Ryzen 1ХХХ-2XXX, они практически неподвержены связке уязвимостей SMM Callout и Collide + Probe и Load + Reload, способными получить контроль над UEFI-прошивкой и доступом к ОЗУ. А своевременная программная коррекция ОС и микрокода позволит с большей вероятностью оградить свое железо от нежелательного вмешательства хакеров. Вдобавок имеем улучшения по сравнению с первой версией архитектуры. Так, обновленные EPYC защищены от всех версий Spectre, больше не нуждаются в обновлении прошивки чипсета и программных инструкциях операционной системы.
Проводя параллель с синим лагерем нельзя не отметить, что против Интела было подано множество судебных исков, вызванных, как раз-таки, проблемами уязвимости процессоров. Это вынудило специалистов компании в срочном порядке искать методы снижения рисков совместно с внедрением требуемых программных коррекций. В конечном счете глобальную проблему удалось решить, о чем свидетельствуют заявление большинства крупных облачных провайдеров. Но если в части информационной безопасности Xeon еще обеспечивают должную конкуренцию, то в плане архитектуры кристаллов и грубой производительности у них все гораздо хуже.
Особенности и преимущества Эпичных процессоров
Производители компьютерной техники ежегодно выводят на рынок новое железо, стремясь не отставать от потребительской конъюнктуры и обеспечивать ГИКов передовыми разработками. Выпуск второго поколения процессоров EPYC по праву можно считать прорывом AMD в области серверного оборудования. Данные решения предлагают внушительную производительность за меньшую цену, и это без упоминания совершенно иного уровня издержек на общее владение. Не удивительно, что индустрия на ура встретила новое поколение красных чипов, а программную поддержку им оказали такие ИТ гиганты, как: Амазон, Майкрософт. Это позволило быстрыми темпами продвинуть EPYC в широкие массы, не смотря на консервативные взгляды рынка серверного оборудования.
Целесообразность выбора решений от AMD становится очевидной, когда рассматриваешь их преимущества. Среди основных, которые смогли реализовать разработчики:
- Новый 7-нм техпроцесс и микроархитектурные улучшения (конкурент тем временем ежегодно ставит новые плюсики рядом со своей устаревшей 14-нм литографией);
- Чиплетная компоновка, позволяющая существенно уменьшить себестоимость многоядерных процессоров;
- Широкий ассортимент выбора, вплоть до моделей с 64 ядрами (128 потоков);
- Реализация новой PCIe шины версии 4.0 с существенно возросшей пропускной способностью;
- Активно развивающаяся экосистема и поддержка со стороны индустрии (партнерами выступают как производители аппаратной части, так и программного обеспечения).
А теперь подробнее.
Меньше значит лучше
Отсутствие реальной конкуренции сыграло с Интелом злую шутку. Архитектура их чипов не менялась, по сути, уже 7 лет, и мы ежегодно встречаем обновленные Sandy Bridge, просто с несколько более высокими тактовыми частотами. Прирост в 5-10% производительности совсем не тянет на инновации, особенно, когда с выходом новых чипов приходится покупать новую материнскую плату.
Но не будем о грустном: благодаря реализации передовых технических решений, AMD смогла первой представить процессоры на базе 7 нм техпроцесса (речь о х86 конечно же, мобильные Apple A12 и Snapdragon 855 тут не в счет). Что это дает? Если кратко возможность разместить больше транзисторов на единице площади. Отсюда получаем большее количество операций (лучшую производительность) при меньшем нагреве и выход годных кристаллов на уровне 90%.
Архитектурные улучшения повлияли и на связь с оперативной памятью. EPYC второго поколения с коробки поддерживают стандарт DDR4-3200 МГц (Интелы работают с 2933 МГц), а энтузиасты могут легко разогнать ее, просто изменив напряжение и профиль в БИОСе.
В рамках этого пункта нельзя не отметить работу над одним из наиболее слабых мест микроархитектуры Zen 1-ого поколения, а именно слабый показатель операций на такт. В Zen 2 избавились от этого недостатка, обеспечив новым ядрам почти 15 процентный выигрыш в скорости вычислений при тех же тактовых частотах. А для многопоточной производительности, выполнение типичных серверных операций стало быстрее на 23% (не забываем про удвоенное количество ядер и возросшей частоте). И все это укладывается в заявленный теплопакет, достигающий 250 Ватт у старших моделей.
Инновационная компоновка
Использование чиплетной компоновки для создания процессоров один из главных аргументов в пользу AMD перед извечным конкурентом. Чиплеты представляют собой отдельные кристаллы, которые связаны между собой через быструю шину данных. Обновленное поколение микроархитектуры AMD Infinity оптимизировано специально под многоядерные вычисления, кроме исполнительных блоков здесь также добавлен центральный чиплет со всеми необходимыми контроллерами, отвечающий за ввод и вывод данных. Соединение исполнительных блоков к центральному хабу обеспечивают теперь высокоскоростные дорожки Infinity Fabric. На выходе получаем, что флагманский Эпик 7742 имеет 8 чиплетов, на которых размещены 64 аппаратных ядра с возможностью обработки 128 потоков одновременно. Все это приправлено внушительными 256 Мб быстрого кэша третьего уровня. А единственным слабым звеном архитектуры по-прежнему является скорость доступа к оперативной памяти (латентность). Причем Zen 2 немного уступает даже своему предшественнику в лице первых EPYC.
Ещё несколько важных плюсов
Обновленные процессоры имеют в своем активе по 128 дорожек шины PCIe 4.0. Изменилась не только цифра в названии, но и реальная скорость передачи информации, которая в пике может достигать рекордных пол терабайта в секунду. Правда на двухсокетные материнские платы удвоение количества линий не распространяется. Половину отнимает связующая их шина Infinity Fabric. Зато разбиение процессорных линий на 8 групп по 16 штук обеспечивает им одновременную поддержку до 32 твердотельных накопителей, подключающихся по интерфейсам SATA или NVMe.
Внедрение нового стандарта PCIe, скорее всего, пройдет незамеченным для потребителей десктопного железа, а вот владельцам серверных станций это сулит вполне реальные преимущества. К примеру, шина увеличивает скорость работы твердотельных накопителей в два раза, линейно масштабируясь на операции чтения и записи файлов. Также это возможность с большей скоростью передавать данные по сети или улучшить связь с графическими и тензорными акселераторами при обслуживании нейросетей.
Немаловажным плюсом являются расширенные возможности шифрования ОЗУ, в частности АЕS-128, и улучшенная программная виртуализация. Для этого разработчикам пришлось вшить в чип отдельный 32-битный контроллер AMD Secure Processor для расширения криптографической функциональности. Что интересно, столь внушительные возможности второго поколения EPYC, вполне вероятно являются следствием работы над внешними проектами: игровыми консолями от Майкрософт и Сони. Так как заказчики настояли на программной изоляции своих продуктов с защитой от взлома аппаратными методами шифрования.
Каждому серверу по потребностям
Архитектура, техпроцесс и шины, это, конечно хорошо, но для конечного потребителя нужна конкретика. Основное, что отличает серверные процессоры AMD друг от друга это различие в количестве ядер, остальное уже как следствие, от первой производной. Здесь есть где разгуляться, доступно 14 моделей на все случаи жизни:
- 8 ядер/16 потоков EPYC 7252(7262);
- 12 ядер /24 потоков EPYC 7272;
- 16 ядер /32 потоков EPYC 7282 (7302);
- 24 ядер /48 потоков EPYC 7352 (7402);
- 32 ядер /64 потоков EPYC 7452 (7502, 7452);
- 48 ядер /96 потоков EPYC 7552 (7642);
- 64 ядер /128 потоков EPYC 7702 (7742).
К вышеупомянутому списку справедливо также будет добавить процессоры EPYC линейки Rome 7Fx2. По сути, это та же архитектура, из которой разработчики смогли выжать еще дополнительные 500 МГц на ядро и добавили кэша. Получилось вполне убедительно, по заявлениям самих AMD это процессоры с лучшей производительностью на ядро, представленные на рынке. Правда количество этих самых ядер ограничено тремя моделями: с 8, 16 и 24. Сразу отметим, что подобного рода камушки отлично подойдут для дата-центров и работы с базами данных.
Стоимость чипов AMD EPYC варьируется в пределах 450 6900 долларов, в зависимости от модели. Сборка систем с 64 ядрами обеспечит нужный уровень производительности для большинства облачных сервисов, а если и этого мало ставим системы из двух сокетов. Трудно представить задачи, которые вызовут проблемы у 128 ядер и 256 потоков, работающих одновременно.
Остальные параметры, влияющие на производительность процессора, меняются линейно с увеличением количества физических ядер. Каждый чиплет содержит 32 Мб кэша верхнего уровня и 4 Мб кэша L2. Однопроцессорные модификации (имеют литеру Р в названии) ничем не ограничены в сравнении с двухпроцессорными братьями, также могут иметь от 8 до 64 ядер и верхний кэш вплоть до 256 Мб.
Сравниваем и выбираем лучшее
Презентуя серверные решения на обновленной архитектуре, в компании сделали упор на прямые сравнения вычислительной мощности и соотношении цена/производительность с конкурентами. Так, в паре топовых решений EPYC 7742 от АМД и Интеловского Ксеон 8280L, детище красного лагеря имеет практически двухкратное преимущество. Более того, младшие 32-ядерники также ничем не отстают, показывая сходную, а местами и лучшую производительность чем у флагманских чипов конкурента. В итоге получаем ситуацию, в которой сервер с одним сокетом на EPYC будет не хуже топового двухсокетного сервера на Интел. Для потребителя это меньший расход электроэнергии, экономия на лицензии, а значит и общей стоимости владения серверным оборудованием.
Другим примером сравнения может послужить народный 8-ми ядерный Ксеон Silver 4215 с ценником в 800-900 долларов против EPYC 7282 с вдвое большим количеством ядер. Последний имеет более низкую стоимость, но и при таких раскладах обеспечивает существенно лучшую производительность. А если взять в сравнение модели 7Fx2, то разница в скорости выполнения операций становится просто колоссальной, что в очередной раз доказывает преимущество 7-нм техпроцесса и улучшенной архитектуры.
Еще одной интересной для потребителя конкурирующей нишей являются решения на базе процессоров EPYC 7452 и Ксеон 6226. Да, тут стоимость не в пользу AMD, но соотношение цена/производительность снова на стороне EPYC. Если рассматривать оптимальный вариант для покупки серверной машины в офис, то стоит обратить внимание на 32-ух ядерный EPYC 7502. Здесь собрано комбо из высокой производительности и относительно доступной цены. По сути, его можно назвать золотой серединой, которая подойдет для большинства потребителей.
И напоследок
Выход AMD EPYC серьезно пошатнули, казавшиеся незыблемыми в течении 15 лет, позиции Xeonов в сегменте серверных процессоров. А усовершенствованная архитектура Zen 2 лишь усилила взятый вектор красных на монополизацию рынка. Впоследствии это заставило многих индустриальных игроков вполне серьезно задуматься о перспективах покупки чипов, выполненных по 7-нм техпроцессу. В виду того, что решениям от Интел буквально нечем ответить, AMD выбрало оптимальное время для своего триумфального возвращения на трон короля микропроцессорной техники.
Рядовому потребителю и владельцам крупных ИТ инфраструктур представлены варианты на любой бюджет и уровень производительности. Причем в каждом сегменте EPYC смотрится предпочтительнее своего конкурента. Процессоры AMD предлагают достойную аппаратную защиту, развитую экосистему, высокую скорость работы, экономию на покупке лицензии и совокупной стоимости владения оборудованием. Преимуществ большинству и так будет достаточно, а перспективы освоения 5-нанометрового производства лишь усиливают интерес к продуктам компании со стороны потенциальных потребителей.
Мы уже оценили все преимущества процессоров AMD EPYC и запустили эпичные серверы. Поспешите попробовать и вы!
Категории: 
