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专为工作负载而生 3D V-cache加持的第三代AMD EPYC处理器刷新数据中心性能新高

2017年推出Zen核心架构、14nm制程的第一代AMD EPYC(霄龙)处理器至今,五年的时间,领AMD在服务器领域从追赶者来到了领先者,可谓创造了一个不大不小的奇迹。

“奇迹”的发生归结于AMD核心技术的突破。作为同时拥有高性能x86 CPU和GPU创新型技术的半导体公司,AMD不断追求高性能CPU、GPU的同步发展。尤其是在面向服务器产品的EPYC产品方面,几年间,核心和线程数量翻倍,性能也极速得到提升。目前,AMD EPYC处理器已拥有超过200余项性能世界纪录,涵盖云计算、企业级和HPC等工作负载及应用,是名副其实的商用性能和安全王者。

● AMD EPYC再升级 Milan-X横空出世

2021年6月,AMD发布基于Zen3架构、7nm制程的第三代EPYC处理器,核心命名为Milan。该款处理器每时钟指令集性能提升19%,而最高频率可达4.1GHz,同时拥有最多64颗Zen 3核心,可实现更高的HPC性能以及更快的云计算应用。不仅如此,在安全性能方面,集成的SEV-SNP和SEV-ES功能带来最高等级的数据保护,为云客户提供安全保障。

如今,时隔9个月,AMD再度将处理器进行升级,带来核心代号为Milan-X的AMD EPYC 7003系列处理器,该系列处理器采用了AMD 3D V-Cache (3D垂直缓存)技术,同时也是第一款采用3D芯片堆叠技术的数据中心处理器产品。其可以借助芯片堆叠技术,将CPU缓存容量提升数倍,在不改变核心面积的情况下,大幅提高处理器性能。

最新推出的采用Milan-X核心AMD EPYC 7003系列处理器目前具备四个型号,分别是7373X、7473X、7573X以及最高端的7773X,针对不同企业用户,提供了最优质的产品选择。

从技术角度来看,AMD总结了关于全新EPYC 7003系列处理器的四大核心特点:

首先,AMD EPYC 7003系列处理器(Milan-X)依旧采用Zen 3核心架构,该架构可以充分发挥单线的应用能力,或是将每核心的性能最大化,提升产品性能发挥。

其次,AMD EPYC 7003系列处理器内置768MB L3缓存,处于目前x86平台的领先水平。AMD把Chiplet和芯片堆叠设计出3D Chiplet,并基于此研发出3D V-Cache ,通过把SRAM堆叠在CCD上,可以把每个CCD的L3缓存容量增加到96MB。在两路服务器中,至多可以实现1.5GB的L3缓存,这也是该款处理器升级后的关键所在。

再次,最新的EPYC处理器还兼容SP3插槽,受益于良好的平台和系统支持,只需简单的BIOS更新就能实现从Milan到Milan-X的兼容,更加易用。

最后,在安全性能方面,AMD Infinity Guard技术有助于在软件层面和系统层面上与行业生态系统合作伙伴相互协同,支持芯片级安全功能,可以抵御各种内部和外部威胁,保护数据安全,而且对系统性能几乎没有影响,这一功能支持各类主流平台,包括Linux系统、VMware、GCP(谷歌云)、Azure等平台。

从AMD EPYC第二代(7002)、Milan(7003)、Milan-X(7003)的对比中我们可以清晰的看到,3D V-Cache 技术令内核的缓存较之前提升了三倍,读取数据的速度也会得到相应的提升。

当然了,这种提升离不开SoC架构的迭代。从图中可以看到,采用3D V-Cache 技术的第三代EPYC的SoC架构拥有多Die整合封装技术,在九个Die中包括8个CCD和1个I/O。(Core Chiplet Die,注:CCD始于Zen 2架构,后者不是整合封装的大核心,而是被分为了CCD核心以及I/O核心两个部分,其中CCD是计算核心,里面包含两个CCX,也就是每个CCD是8核16线程的,而内存、PCI-E、USB以及SATA控制器都被整合到I/O核心里面,而这些核心会被封装进一颗处理器中,CCD核心和I/O核心之间用Infinity Fabric连接。)

而且,其拥有3D V-Cache 技术的7003(Milan-X)和7003(Milan)相比,每个CCD的L3缓存容量增加到96MB,尽管同样是第三代EPYC,但L3缓存增加了三倍。

可以说,7003(Milan)针对通用计算,而采用3D V-Cache 技术的7003(Milan-X)则是针对高性能应用,为了对缓存要求较高的工作负载所设计。

无论是产品还是生态的背后都是对应用环境的支持。采用3D V-Cache 技术的AMD EPYC 7003(Milan-X)处理器可应用于各类科学计算,其中包括自动化的电路设计、流体力学仿真、有限元分析、结构分析等。而且,针对最前沿的科学计算,还具有相应核心数量的型号可供选择,充分为企业客户的多应用需求和成本控制需求考虑。

因此,AMD EPYC的升级迭代,再次从技术上提升了性能对产品的支持,从根本上为客户带来了最优的成本价值,能够令客户更高效的实施部署,提升效率,节省成本。

● 构建生态圈 AMD EPYC不断突破数据中心的性能壁垒

如今,企业级市场的数据需求面向方方面面,而数据中心一直以来都是芯片企业竞相追逐的重要之地。随着算力的全面提升,数据量也成爆炸式的增长,智能算法的快速演进及云计算、物联网、人工智能等新技术在传统产业中的渗透,加剧了企业数据库的负载。

所以,采用3D V-Cache 技术的7003(Milan-X)和7003(Milan)相比(均为16核),JOBS/小时可以从24.4提升到40.6,RTL验证速度提高了66%,加快了产品开发过程,为企业客户能够高效的建造数据库提供了极大的可能。

客观来看,AMD EPYC 7003系列处理器(Milan-X)的升级不仅在加快企业数字化转型和升级,同时也为整个数据中心市场提供更多差异化和多样化的选择。

当然,在数据中心和服务器领域,只有产品是远远不够的,更需要强大生态支持。EPYC 经过五年的耕耘,已经赢得了行业的普遍认可,平台厂商、云服务厂商、软硬件方案厂商都十分丰富。

如今,包括联想、戴尔、惠普、思科等众多终端厂商都加入了搭载AMD EPYC 7003系列处理器(Milan-X)的产品行列,生态的形成也加大了AMD在数据中心领域计算的突破,为企业客户提供了极为强大的算力支持。

不仅如此,也获得ISV(独立软件开发商)的生态支持,其中包括Altair、Ansys、Cadence、Siemens、Synopsys等众多品牌,并且覆盖自动化、化学工程、金融、能源、地理、生命科学、制造、流体力学、结构分析、仿真、设计等领域,多领域、多维度的促进生态产业发展,为企业客户提供最具价值的商业环境,从而我们也有理由相信,在强强联手之下,AMD和生态伙伴一起势必会突破数据中心性能壁垒,建造一个高效的运营环境,加速产业发展。

纵观更新迭代的AMD EPYC 7003系列处理器,在3D V-Cache 技术的加持下,性能再次触及企业级领域天花板。性能的提升背后是AMD对技术的不断追求和突破所致,同时也是对芯片内部结构的又一次革命性的调整,相信在双重背景下,AMD EPYC处理器在数据中心领域会有更美好的未来。

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