پردازنده‌ی AMD EPYC Rome برای استفاده در سرور، رسما معرفی شد

پردازنده‌های سرور EPYC Rome با لیتوگرافی ۷ نانومتری، ۶۴ هسته و ۱۲۸ ترد پردازشی و فرکانس کاری بالا، خود را به‌عنوان توانمند‌ترین پردازنده‌ی جهان با معماری X86 معرفی می‌کنند.

AMD رسما ورود پردازنده‌ی ۷ نانومتری EPYC Rome را اعلام کرد. این پردازنده‌ تعداد هسته‌ی بیشتر و در رده‌ی خود بهترین عملکرد و بالاترین بازده را دارد. محصول جدید AMD اولین پردازنده‌ای است که با استفاده از فرایند ساخت ۷ نانومتری شرکت تایوانی TSMC ساخته می‌شود و از اساس برای استفاده در سرورها، پردازش‌های سنگین (HPC) و هوش مصنوعی طراحی شده‌است. این موضوع باعث می‌شود AMD با مجموعه پردازنده‌های اپیک روم یک قدم جلوتر از اینتل و پردازنده‌های زئون (Xeon) که هنوز از تکنولوژی ۱۴ نانومتری استفاده می‌کنند قرار بگیرد.

پردازنده‌های نسل دوم اپیک روم قرار است جایگزین نسل اول پردازنده‌های EPYC Naples شوند که دو سال پیش توسط شرکت AMD معرفی و عرضه شد. اپیک روم براساس فناوری هسته‌های ۷ نانومتری Zen 2 ساخته شده است؛ فناوری که ۱۵ درصد افزایش IPC (دستورالعمل در هر سیکل) نسبت به نسل اول هسته‌های Zen را با خود به همراه داشت.

در مراسم معرفی این پردازنده تعدادی از مشتریان و همکاران AMD صحبت کردند و در مورد کاربردهای نسل جدید EPYC مطالبی ارائه دادند.

• گوگل اعلام کرد که نسل دوم EPYC AMD را در زیرساخت‌های داخلی مراکز داده‌ی خود به کار برده و تا پایان سال ۲۰۱۹ سیستم‌هایی با اهداف بزرگتر را در اختیار خواهد داشت که با نسل دوم EPYC AMD کار می‌کنند و در بخش محاسبات ابری گوگل به کار خواهند رفت.
• توییتر اعلام کرد که در ماه‌های آینده‌ی سال ۲۰۱۹ نسل دوم EPYC را در زیرساخت‌های مراکز داده‌ی خود به کار خواهد برد تا هزینه‌های را ۲۵ درصد کاهش دهد.
• مایکروسافت هم پیش‌نمایشی از ماشین‌های مجازی آژور که برای کاربردهای عمومی طراحی شده‌اند و همچنین یک پیش‌نمایش خیلی کوتاه از دسکتاپ کنترل از راه دور و HPC با حجم کاری بالا را نمایش داد که در همگی از نسل دوم EPYC استفاده می‌شود.
• HPE (بازوی سازمانی شرکت اچ‌پی) تداوم استفاده از پردازنده‌های EPYC شرکت AMD را اعلام کرد و گفت که برنامه‌ریزی کرده تا به‌طور وسیع پروژه‌های بعدی خود را براساس پردازنده‌های نسل دوم EPYC تولید کند. این پروژه‌ها شامل سرورهای HPE ProLiant DL385 و HPE ProLiant DL325 می‌شود.
• Cray (کری) اعلام کرد که مرکز هواشناسی نیروی هوایی از سیستم شاسا کری استفاده می‌کند که در آن نسل دوم EPYC به کار برده شده تا بتواند اطلاعات هواشناسی زمین و فضا را به‌طور جامع برای نیروی هوایی آمریکا فراهم کند.
• لنوو اعلام کرده‌است تولیداتی دارد که مخصوصا طوری طراحی شده‌اند که از همه مزایای نسل دوم پردازنده‌های نسل دوم EPYC AMD استفاده کنند. به‌عنوان نمونه ThinkSystem SR55 و SR635 برای کاربردهایی چون زیرساخت‌های ویدئویی، مجازی‌سازی، فضاهای ذخیره‌سازی نرم‌افزاری و موارد دیگر طراحی شده‌اند و در این کاربردها راندمان بسیار بالایی دارند.
• Dell اعلام کرد سرورهای آینده‌ی این شرکت که به‌تازگی طراحی شده‌اند با نسل دوم پردازنده‌های EPYC AMD به حالت بهینه می‌رسند.
• دو شرکت AMD و VMware اعلام کرده‌اند که با یکدیگر همکاری می‌کنند تا بتوانند امنیت و ویژگی‌های دیگر مربوط به نسل دوم پردازنده‌های EPYC AMD را تحت پوشش VMware vSphere تأمین کنند.

Zen 2 علاوه بر عملکرد بسیار خوب خود، فرایند ساخت کوچک‌تری هم دارد و در نتیجه اندازه‌ی قطعات سیلیکونی نهایی این اجازه را به AMD داده‌است که بتواند هم‌زمان با افزایش فرکانس، تعداد هسته‌ها و تردها را در EPYC 7002 دوبرابر افزایش دهد.

برخی از ویژگی‌های برجسته‌ی پردازنده‌ی ۷ نانومتری EPYC Rome به شرح زیر است:

• براساس تکنولوژی پیشرفته ۷ نانومتری ساخته شده‌است- این تکنولوژی بهترین ساختاری است که فناوری روز می‌تواند آنرا تأمین کند و این اجازه را می‌دهد که پردازنده بتواند محاسبات فشرده‌ی بیشتری را انجام دهد و مصرف انرژی کمتری هم داشته باشد.
• اولین مرکز داده‌ی ۶۴ هسته‌ای جهان است که با استفاده از هسته‌های با عملکرد بهینه‌ی Zen 2 و معماری خلاقانه‌ی AMD برای چیپلت‌ها ساخته شده‌است.
• اولین مرکز داده‌ی جهان که بخش اصلی آن PCIe نسل چهارم است و حداکثر پهنای باند ۶۴ گیگابایت بر ثانیه دارد که دو برابر حداکثر پهنای باند PCIe نسل سوم است.
• بهره‌مندی از یک سیستم امنیت داخلی که که به شما کمک می‌کند بتوانید از پردازنده و اپلیکیشن‌ها و داده‌های خود محافظت کنید.

AMD در نسخه جدید EPYC تغییرات بسیاری در معماری پردازنده‌های خود داده است و باعث شده‌است خروجی آن دو برابر نسل اول معماری Zen باشد.  نکته‌ی اصلی این است که به‌طور کلی روند اجرا در این پردازنده‌ها تغییر کرده است و نقطه‌ی شناور اصلی به گونه‌ای ارتقا یافته که تعداد نقاط شناور را دو برابر کرده و به ۲۵۶ بیت رسانده است و پهنای باند ممکن برای واحدها را هم دوبرابر کرده‌است. یکی از ویژگی‌های اصلی نسل دوم Zen دوبرابر شدن چگالی هسته‌ها است و به این معنا است که در حال حاضر می‌توانیم در این پردازنده دوبرابر تعداد هسته‌ی نسل قبل را برای هر یک از Core complex ها مشاهده کنیم.

• بهینه‌سازی روند اجرا
• دوبرابر شدن نقاط شناور (۲۵۶ بیت) و بارگذاری/ ذخیره‌سازی (پهنای باند)
• دوبرابر شدن چگالی هسته
• نصف شدن مصرف انرژی در هر اجرا
• پیش‌بینی کننده‌ی پرش بهبود یافته است
• بهبود پیش درخواست (Instruction prefetching) ساختاری برای افزایش سرعت
• بهبود مجدد کش ساختاری (Instruction cache)
• کش با OP بزرگتر
• افزایش پهنای باند گسیل و دریافت
• حفظ توان بالا برای فعالیت در همه‌ی مدها

هر یک از پردازنده‌های EPYC Rome از هشت بلوک نیمه‌هادی (Die) تشکیل شده که از طریق یک Infinity Fabric نسل دوم و با یک Die I/O که به‌عنوان هاب اصلی پردازنده رفتار می‌کند، به هم وصل شده‌اند. پردازنده‌ی Rome مجموعاً شامل ۳۲ میلیارد ترانزیستور در کل پکیج است و همین باعث می‌شود این پردازنده به‌عنوان یکی ازفشرده‌ترین چیپ‌هایی که تاکنون طراحی شده‌است، شناخته شود.

نقشه‌ی راه AMD برای پردازنده‌ها از سال ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۰

ترکیب پردازنده‌ی سرور AMD EPYC Rome 7002– EPYC 7742  شصت و چهار هسته‌ای پربازده‌ترین پردازنده‌ی X86 جهان

پردازنده‌ی ۶۴ هسته‌ای EPYC Rome 7002 مخصوص سرور طراحی شده و یک ترکیب از ۱۹ SKU است که پرچم‌دار آن‌ها EPYC 7742 است. همه‌ی SKUها طراحی چیپلت مشابه دارند که شامل چندین die از نسل دوم Zen  و یک die ۱۴ نانومتری I/O (PHC روی برد)  می‌شود.

AMD EPYC 7742 چیپی است که بنچمارک همه ی سرورهای دیگر را به کلی عقب می‌زند. این چیپ که ۶۴ هسته  و ۱۲۸ ترد دارد، از ۲۵۶ مگابایت کش و توان طراحی حرارتی (TDP) دویست و بیست و پنج وات (تا ۲۴۰ وات) بهره می‌برد. همچنین این پردازنده فرکانس پایه‌ی ۲٫۲۵ گیگا هرتز دارد که وقتی اثرات ۱۲۸ مسیر PCIe  نسل چهار نمایان می‌شود، فرکانس آن به ۳٫۴۰ گیگاهرتز افزایش می‌یابد. مدیرعامل AMD دکتر لیزا سو (Lisa Su) این پرچم‌دار را به‌عنوان پربازده‌ترین پردازنده‌ی X86 جهان معرفی کرده‌است.

مقایسه‌ی بنچمارک این پردازنده با پردازنده‌ی Xeon Platinum 8280L شرکت اینتل نشان می‌دهد AMD EPYC 772 در بارگذاری فعالیت‌های صحیح (Integer workload) در SpecRate 2017  نود و هفت درصد سریع‌تر، در بارگذاری فعالیت‌های اعشاری (Floating workload) برای محاسبات با دقت اجرای بالا و در SpecRate 2017  هشتاد و هشت درصد سریع‌تر و در  عملکرد SpecjBB ۲۰۱۵ هشتاد و چهار درصد بهتر است.

قیمت این پردازنده ۶۹۵۰ دلار اعلام شده که  تقریباً ۳۰۰۰ دلار کمتر از قیمت پردازنده‌ی Xeon Platinum 8180 است که تنها ۲۸ هسته و ۵۶ ترد دارد. با اینکه Xeon فرکانس‌های بالاتری را پوشش می‌دهد (۲٫۷ گیگاهرتز فرکانس پایه و ۴ گیگا هرتز فرکانس ارتقا یافته)، اما با مقایسه‌ی  مقدار واقعی و راندمان مربوط به این دو پردازنده (۷ نانومتری در مقابل ۱۴ نانومتری) و همچنین برتری IPC مربوط به نسل دوم Zen، می‌بینیم که EPYC 7742 برنده‌ی قاطع است.

با اینکه اینتل تلاش کرده‌است مشکلات مربوط به پردازنده‌های خود را (مانند Spectre و Meltdown) از طریق سخت‌افزارهایی حل کند، اما باید توجه کرد که مشکلات دیگری به‌تازگی در پردازنده‌ها کشف شده‌اند که احتمال می‌رود ترکیب زئون (Xeon)  درگیر آن‌ها شده باشد. در عین حال پردازنده‌ی Rome، هم به لحاظ سخت‌افزاری و هم سیستم‌عامل در مقابل این مشکلات قوی‌سازی شده‌است (Spectre و Spectre V4).

در کنار این موضوع باید به این نکته هم توجه کرد که Cascade Lake-AP که قرار است نسبت به نمونه‌های کنونی شرکت اینتل تعداد هسته‌ی بیشتری داشته باشد (Platinum 9282 دارای ۵۶ هسته و ۱۱۲ ترد است)، قرار است با قیمتی بیش از ۲۰ هزار دلار وارد بازار شود، یعنی قیمتی بیش از دو برابر قیمت پرچم‌دار AMD.

ترکیب‌های مختلف پرچم‌دار AMD در انواع مختلف ۶۴، ۴۸، ۳۲، ۱۶ و ۸ هسته‌ای عرضه می‌شوند و در جدول زیر ویژگی‌ها وقیمت هر یک را می‌توانید ببینید. همچنین مشاهده می‌کنید که قسمت‌های 1P اساساً برای سرورهای تک سوکت ساخته شده‌اند اما بخش‌های 2P هم با سرورهای تک سوکت و هم دو سوکت سازگار هستند.  AMD به این نکته هم اشاره کرده‌است که EPYC Rome بازدهی تقریباً ۱٫۸ تا ۲ برابر نمونه‌های Xeon دارد یعنی به ازای هر دلار عمکلرد ۲ برابر و با هزینه‌ی ۴۰ تا ۵۰ درصد کمتر.

قیمت و ویژگی‌های انوع مختلف پردازنده‌ی EPYC Rome هفت نانومتری

پلت فرم سرور EPYC  شرکت AMD– حافظه‌‌ی ۸ کاناله و ۳۲۰۰ مگاهرتزی، ۱۲۸ خط PCI نسل چهارم، سازگاری با سوکت SP3

وقتی بخواهیم در مورد پلتفرم مورد استفاده توسط AMD صحبت کنیم خواهیم دید که این شرکت متکی بر سوکت SP3 است و در نتیجه مشتریان EPYC Naples می‌توانند با بهره‌مندی از سازگاری تولیدات AMD با SP3 از نسل دوم این پردازنده‌ها یعنی Rome استفاده کنند.  پردازنده‌ی EPYC Rome همچنان حافظه‌‌ی هشت کاناله دارد اما فرکانس آن از ۲۴۰۰ مگاهرتز به ۳۲۰۰ مگا هرتز ارتقا یافته است.علاوه‌بر‌این با این پلتفرم می‌توان از ۴ ترابایت حافظه‌ی DDR4 (1.2V EEC) استفاده کرد.

یکی دیگر از ویژگی‌های مهمی که با نسل دوم Zen معرفی شد پروتکل PCIe نسل چهارم است. پردازنده‌ی EPYC Rome با داشتن پهنای باندی دوبرابر پهنای باند PCIe نسل سوم و ۱۲۸ خط PCIe نسل چهارم، می‌تواند با سرعت بیشتری با سخت‌افزارهایی مانند شتاب‌دهنده‌های گرافیکی و دستگا‌ه‌های ذخیره‌سازی پرچم‌دار که با PCIe کار می‌کنند، ارتباط برقرار کند. علاوه‌براین ممکن است حالت‌های ساخت دیگری هم وجود داشته باشد که تعداد خطوط را حتی بیش از ۱۲۸ قرار دهد.

بنابراین مهم‌ترین مزیتی که در حال حاضر AMD در مقابل اینتل دارد نسل چهارم PCIe است که پهنای باند دوبرابر نسل سوم دارد. همچنین Infinity Fabric بروز شده که AMD در  پردازنده‌های خود استفاده می‌کند یک نقطه قوت بزرگ دیگر محسوب می‌شود. سرعت نسخه‌های قبلی Infinity Fabric برای ارتباط داخل چیپ براساس سرعت نسل سوم PCIe  بود، اما در EPYC Rome داشتن نسل چهارم PCIe، باعث می‌شود Infinity Fabric بتواند زمان ارتباط را کم کند و در نتیجه باعث بهینه‌سازی ارتباط یک چیپ به چیپ دیگر، از یک سوکت به سوکت دیگر و سرعت پهنای باند I/O می‌شود.

AMD انتظار دارد بتواند با EPYC Rome سهم زیادی از بازار را بدست آورد

انتظار می‌رود خانواده‌ی پردازنده‌های EPYC Rome بتواند سهم شرکت AMD از بازار پرازنده‌ها را به ۱۰ درصد در سال ۲۰۲۰ برساند. اگر این اتفاق بیافتد بسیار مهم است چون رئیس شرکت اینتل برایان کرزانیچ (Brian Krzanich) پیش از این گفته‌بود که آن‌ها نمی‌خواهند AMD پانزده درصد از بازار پردازنده‌ها را در اختیار داشته باشد، اما با میزان تقاضایی که برای EPYC وجود دارد و همچنین با توجه به شرکت‌هایی که آن را مورد استفاده قرارداده‌اند، به نظر می‌رسد ۱۵ درصد سهم بازار هدف بلندمدتی برای AMD نخواهد بود و در آینده‌ی نزدیک به آن خواهند رسید.

به‌عنوان نمونه شرکت Dell EMC اعلام کرده‌ که قرار است این شرکت سرورهای AMD خود را با استفاده از پردازنده‌های EPYC سه برابر کند. دامینیک وانهام (Dominique Vanhamme)، معاون رئیس و مدیر بخش ذخیره‌سازی و محاسبات Dell می‌گوید:

از بین حدود ۵۰ پلت‌فرمی که ما داریم، سه تای آن‌ها AMD هستند و احتمالاً این تعداد تا پایان امسال ۳ برابر می‌شود.

او همچنین تأیید کرده‌است که Dell EMC سرورهایی با جدیدترین معماری AMD را  در نیمه‌ی دوم سال ۲۰۱۹ به کار خواهد گرفت (یک معماری ۷ نانومتری با نام Rome).

با توجه به رشد قابل‌توجه AMD و متقاضیان تولیدات آن به نظر می‌رسد AMD به‌زودی پردازنده‌های Xeon  را با وجود همه‌ی تلاش‌هایی که برای آن شده‌است، کنار می‌زند و نقش اینتل را در تولید پردازنده‌های سروری کمرنگ خواهد کرد. اچ‌پی اینترپرایز در کنفرانس خبری معرفی EPYC Rome گفته‌است که سرورهای جدید آن‌ها به نام ProLiant DL325، ProLiant DL385 و HPE Apollo 35 از پردازنده‌های نسل دوم EPYC استفاده می‌کنند و توانسته‌اند ۳۷ رکورد جهانی ثبت شده را بشکنند. اچ‌پی اینترپرایز این خبر را هم داده‌است که در حال حاضر سه عدد از این نوع سرور فعال هستند و قرار است تا سال آینده تعداد آن‌ها به ۱۲ برسد.همچنین گفته شده‌است که پردازنده‌های EPYC Rome در مجازی سازی ۶۱ درصد عملکرد بهتری نسبت به نسخه‌ی Naples دارند. علاوه‌براین در بحث قیمت نسبت به میزان عملکرد، ۲۹ درصد بهتر از Naples هستند.

این موضوع معیاری است برای سنجش یک سرور با پلتفرم مجازی تحت میزان حجم کار درخواستی در دیتابیس و بر پردازنده، حافظه‌ی سخت‌افزاری، ذخیره‌سازی، شبکه سازی، نرم‌افزار مجازی سازی ماشین مجازی و سیستم‌عامل مهمان تأکید دارد.

نتایج بدست‌آمده از سه سرور کنونی باعث شده‌است اچ‌پی اینترپرایز تصمیم بگیرد در طی ۱۸ ماه تعداد تولیدات خود را که در آن‌ها از پردازنده‌ی سرور EPYC AMD استفاده شده‌است، سه برابر کند. (EPYC دسته‌ای از پردازنده‌ها است که در سال ۲۰۱۷ و براساس میکرومعماری Zen متعلق به AMD معرفی شده‌است.)

البته باید توجه کرد که AMD در زمان طراحی EPYC Rome هفت نانومتری و براساس نسل دوم Zen، در نظر گرفته‌اند که عملکرد و ویژگی‌های نسل بعدی تولیدات شرکت اینتل چه خواهد بود. نسل بعدی تولیدات اینتل براساس تکنولوژی ۱۰ نانومتری خواهند بود و به نام Ice Lake-SP شناخته می‌شوند و قرار است در سال ۲۰۲۰ معرفی شوند. در عین حال Cascade Lake-Sp و Cooper Lake-SP نسخه‌های میانی هستند که پیش از نسخه‌ی اصلی معرفی شده‌اند و از تکنولوژی ۱۴ نانومتری (++) استفاده می‌کنند.

نورود فارست (Norrod Forrest)، معاون رئیس AMD، در مورد Rome گفته‌است:

Rome به گونه‌ای طراحی شده‌است که بتواند به راحتی با پردازنده‌های Ice Lake زئون رقابت کند، اما قرار نیست با چیپ آن رقابت کند. ما خیلی هیجان‌زده هستیم که همه‌ی این تولیدات با هم معرفی می‌شوند.

او ادامه داده‌است:

نقشه‌ی راه ما برای سری Naples-Rome-Milan براساس فرضیات ما از نقشه‌ی راه اینتل بوده‌است. سپس خود را جای اینتل قرار دادیم و عکس‌العمل احتمالی آن‌ها را بررسی کردیم. بسیار در این زمینه فکر کردیم. به اینکه آن‌ها چگونه هستند، چگونه نیستند، فرهنگ آن‌ها چیست و عکس‌العمل آن‌ها ممکن است چطور باشد. سپس در مقابل سخت‌ترین نقشه‌ی راه اینتل برنامه‌ریزی کردیم. Rome و Milan و نسل‌های بعد از آن‌ها براساس آن چیزی هستند که ما تصور می‌کنیم اینتل انجام خواهد داد. نهایتاً متوجه شدیم آن‌ها توانایی انجام کاری را که ما تصور می‌کردیم قادر به انجام هستند، ندارند. پس ما یک موقعیت استثنایی در اختیار داریم.

AMD پیش از این هم اعلام کرده‌بود که پردازنده‌های EPYC Rome طوری طراحی شده‌اند که بتوانند با Ice Lake-SP تولید اینتل رقابت کنند. این بدین معنا است که AMD احتمالاً نقشه‌های بزرگ دیگری هم برای رقابت با سرورهای ۱۴ نانومتری ++ اینتل دارد که تا پایان سال معرفی می‌شوند.

یکی از بزرگ‌ترین مزایای پردازنده‌های EPYC Rome در مقابل تولیدات اینتل این است که این پردازنده‌های سوکت‌های دقیقاً مشابه نسخه‌ی Naples دارند. در نتیجه کاربران نسخه‌ی Naples از روز اول می‌توانند نسخه‌ی ۷ نانومتریRome را جایگزین نسخه‌ی Naples کنند.

AMD اعلام کرده‌است که ترکیب پردازنده‌ی EPYC با استفاده از نسل چهارم Zen در حال طراحی است و با نام Genoa معرفی خواهد شد.

به نظر می‌رسد AMD در تولید پردازنده‌های سروری EPYC بسیار موفق‌تر از تولیدات مربوط به کامپیوترهای خانگی بوده‌است. اما اگر همه چیز برای AMD به آرامی پیشرفت کند و نقشه‌ی راه Zen در سال‌های آینده به خوبی پیش برود می‌توان انتظار داشت که به‌زودی دوباره AMD پیشتاز بازار پردازنده‌ها باشد. EPYC Rome توانسته‌است یک قرار داد با آمازون ببندد و از طرفی قرار است AMD با پردازنده‌های EPYC Rome هفت نانومتری نیاز ابرکامپیوتر Atos BullSenguana XH2000 را تأمین کند. در عین حال به نظر می‌رسد نسل بعدی EPYC در ابرکامپیوتر Frontier که توسط وزارت انرژی آمریکا در حال ساخت است و قرار است در سال ۲۰۲۱ شروع به کار کند، مورد استفاده قرار گیرد.