深入探讨AMD EPYC罗马：与Zen 2服务器芯片相遇

 
在AMD凭借其Zen架构EPYC芯片重新推出其服务器处理器两年后，它现在在旧金山的一系列活动中推出了新的第二代EPYC部件系列 – 代号为罗马。
当然，我们对罗马有很多了解 – 从其7nm制造工艺，服务器处理器的第一个到其独特的’混合’模具布局 – 自2018年11月首次宣布以来。然而，发布庆祝活动有给我们最详细的外观，包括芯片范围和工作方式。
 
正如我们所知，新的EPYC处理器采用AMD的Zen 2架构，该架构基于7nm工艺。事实上，与英特尔Xeon服务器芯片使用的14纳米工艺相比，这是同类产品中首批高性能7纳米x86 CPU。
据AMD称，拥有比14nm Zen架构更紧凑的制造工艺带来了许多好处。首先，它的更高效率使得时钟速度更快，因此只有一个第一代部分–EPYC 7371 – 的基本时钟速度高于3GHz，新阵容中有三个获得了这一荣誉。最大升压时钟范围从3.2GHz到3.4GHz，另一个广泛的改进(不包括EPYC 7371，可能达到3.8GHz)。
较小的流程为AMD提供了足够的物理空间，可以对每个处理器的布局进行重大改变。罗马的“小芯片”设计与第一批EPYC设计不同，后者又与传统的单片设计不同。这一次，罗马的“混合多芯片”包括一个集中式I / O芯片，而不是拥有自己的存储器和I / O控制器的核心集群，而7nm芯片则从它开始。
因此，每个小芯片可以同等地访问所有8个DDR4通道(通道数保持不变，但现在支持更快的DDR4-3200内存)，从而减少了您访问不属于该通道的通道的延迟。与核心集群相同的模块。它也是一个高度模块化的系统–AMD可以简单地占用更多的小芯片点或留空 – 这可能有助于解释为什么，有14个第二代EPYC处理器推出，有这么多。
在双插槽设置中，集中式设计还承诺削减NUMA(非均匀内存访问)延迟。在最初的EPYC布局中，有三个NUMA域，它们之间有三个不同的距离;在新设计中，只有两个域和两个距离，后者都比第一代三个中的两个最长距离短。结果是平均延迟较低。
值得注意的是，I / O芯片使用14nm工艺，因为I / O不像CPU核心那样从更高效的制造工艺中受益。
说到这一点，您现在可以获得最多64个内核和128个线程的EPYC芯片，使之前的最大值翻倍。 48核，32核，24核，16核，12核和8核型号也将上市，每款都有两倍的线程。这可能会给英特尔造成一定程度的紧张，英特尔刚刚宣布即将推出的即将推出的Cooper Lake服务器芯片最高仅为56核心。
在其他地方，最大L3缓存容量已翻倍至256MB，但您只能在高端7742,7702和7642型号上获得此功能。另一方面，浮点宽度对于所有型号都增加了一倍，最高可达256位。
罗马芯片也将是第一个支持PCIe 4.0设备的芯片。最终确认可用通道的数量与第一代128相同，但对于单个插槽而言，这仍然是非常多的。更重要的是，您将能够构建具有PCIe 4.0 SSD的系统，这些SSD目前不是很多，但是即使是最快的PCIe 3.0驱动器也可以达到更高的读写速度。
EPYC第二代：性能和基准
通过所有这些调整和增强功能，您可以期待性能的提升。与2017年的EPYC芯片相比，AMD有望将每个时钟的指令提高15%，尽管旧金山展示的演示和基准测试更侧重于新部件如何与英特尔同等产品相媲美。
这些结果中的大多数只是简单地呈现给我们，尽管我们被告知它们最初是由独立方而不是AMD本身记录的。例如，在Microsoft SQL Server基准测试中，顶级的EPYC 7742每秒执行大约8,900,000次交易，而英特尔的顶级芯片 – 至强白金8280 – 则在6,100,000大关之间徘徊。考虑到7742是64核芯片，售价6,950美元，而8280是28核芯片，售价13,012美元，这对AMD来说非常有利，而且在很多方面都是如此。
同样的处理器在Altair Taurus Crash Simulation中也击败了同样的英特尔竞争对手，该模拟涉及在非常详细的虚拟碰撞测试中模拟和记录指标 – 7742在2小时28分钟内完成，而8280则在4小时13分钟内完成。在针对Java性能的SPECjbb2015 MulitJVM Max测试中，AMD还报出7742的分数为171,000，而8280的分数为92,000。
简而言之，EPYC 7742是一款非常强劲的处理器。毫不奇怪，AMD专注于其最高端的部分，这确实意味着我们仍然不确定罗马芯片的表现会有多好，但到目前为止我们看到的情况非常令人鼓舞。
这包括7742本身如何能够以60fps编码实时8K视频并使用HEVC标准。这可能不是服务器处理器最明显的用途，但它在8K开花时具有重大意义; EPYC可以为广播公司提供一种相对简单和廉价的解决方案，以便在电视广播中获得重大活动(如奥运会或世界杯)的现场8K片段。
EPYC第二代：安全
罗马也引入了一些新的安全措施。内存加密是一个很大的问题; AES-128加密引擎位于内存控制器前面，密钥由板载AMD安全处理器管理。这个微处理器本身并不是一个新功能，但它以新的方式使用，并确保主x86内核不会看到加密密钥。
另外一个例子是安全加密虚拟化，它将虚拟机彼此加密隔离，以及不受信任的虚拟机管理程序。同样，这使用AES-128加密，并且可以将单独的密钥分配给管理程序，单个VM或VM组。
与之前仅通过固件和/或操作系统或虚拟机监视器保护的EPYC芯片不同，罗马也在硬件级别上对抗Spectre攻击。
EPYC第二代：可用性
为了证明EPYC对英特尔服务器平台的严峻挑战，第二代OEM支持就是最佳选择。虽然上一代Zen芯片仅在少数服务器中可用，但HPE和戴尔EMC的AMD服务器产品组合都增加了两倍，而联想正在推出两款基于EPYC 2的新系统。
EPYC第二代：判决书
过去几个月关于罗马的滴水细节已经意味着没有太多令人惊讶的了。然而，这些处理器缺乏兴趣，他们可以弥补：如果EPYC 7742有任何迹象，我们可能会看到大量的新处理器，不仅大大超过英特尔同行，而且以更少的现金这样做。
这不仅仅是最初的支出。确切地说，切换到7nm工艺可以提高速度和效率，但是这里奇怪的时钟速度增加或内存优化都可以使服务器机架能够用更少的芯片完成相同的工作量。最终，这就是EPYC第二代的全部内容：更多核心，但更少的处理器，更小的服务器和更低的总成本。