桌面、笔记本消费级市场之后,AMD全新的Zen3架构今天终于正式进入数据中心、服务器领域,这就是——第三代EPYC(霄龙)7003系列,代号“Milan”(米兰)。经过第一代AMD EPYC 7001系列(Naples)、第二代AMD EPYC 7002系列(Rome)两代产品三年多的耕耘,AMD在服务器市场已经取得不小的突破。

权威市调机构Mercury Research数据显示,2020年第四季度,AMD EPYC的市场份额已经达到了7.1%,同比增加2.6个百分点。

第三代EPYC 7003系列采用和锐龙5000系列同款的Zen3架构,IPC(每时钟周期指令数)对比Zen2提升19%,而在特定企业级负载、云端负载、HPC高性能计算负载中,更是都可以带来最多大约2倍的性能提升。

不过针对数据中心市场,Zen3架构还有一些特定的变化,比如说ISA指令集,就新增了多达7条。

加速、加密、解密算法部分扩展了AVX2指令,可以支持到256位。

安全部分是改进最大的,比如SEV(安全加密虚拟化)可以限制中断的注入,防止恶意管理程序注入SEV-ES访客中断/异常类型;

比如SNP(安全嵌套分页),在现有SEV-ES对虚机内存、寄存器加密保护的基础上,增加系统完整性保护,防止恶意管理程序通过重放、损坏、重新映射做攻击;

比如CET Shadow Stack(影子堆栈),可以防止ROP编程攻击。

EPYC 7001系列上市的时候,正好碰上幽灵、熔断安全漏洞爆发,AMD产品虽然受影响较小,但AMD仍然以为当时的解决方案相对比较仓促,不够完美。

在最新的EPYC 7003系列上,AMD已经在架构上最好了强防御,同时对性能的影响也降到了最低。

EPYC 7003系列除了升级架构,基本延续了上一代的整体设计和布局,还是内部集成最多八个CPU Die、一个IO Die,仍然最多64核心128线程、256MB三级缓存,但是在细节特性上仍有很多变化。

内存方面,还是支持DDR4-3200,单路最大容量4TB,但是在四通道、八通道之外,新增加了六通道模式,稍后细说。

IO方面,每颗处理器还是128条PCIe 4.0通道,但是在双路系统中,对外除了128条通道之外,还增加了162条可选,也就是将双路彼此互连的通道数降为94条,依然不影响性能。

这些对外的PCIe通道可以灵活配置,用于PCIe、SATA、一致性互连等,最多支持32个SATA/NVMe存储设备。

三级缓存的变化是Zen3架构的一大突出亮点。Zen2、Zen3上每一个CPU Die都是32MB三级缓存,但是前者是分离的两部分,各自16MB,都只能由一半4个核心共享。

Zen3上则是32MB一体化,八个核心都可以访问全部容量,等于每个核心可用的三级缓存容量直接翻了一番,有利于加速核心、缓存之间的通信,有效降低内存延迟。

三级缓存容量更大了之后,配置也更加灵活。Zen2架构上,每四个核心共享的16MB三级缓存,可以配置8MB存放所有核心共享的数据,另外8MB存放每个核心自己的数据。

Zen3上所有核心共享数据还是8MB的话,每个核心可以私用的容量最大就是24MB,可以轻松缓存更多数据和指令,进而提高命中率、提高性能。

内存方面,刚才也提到了,这次支持三种通道模式,其中八通道是最完整的,可以对称插入8条或16条内存。

六通道、四通道的话,自然分别是6条、12条或者4条、8条,不过注意对插槽安装顺序有一定要求,而且这时候是处于交叉存取(interleaving)的交织状态,也就是奇数地址、偶数地址分开,不影响连续字节刷新,便于加快内存访问速度。

四通道模式是针对成本优化,适合内存需求不高的客户。六通道则提供了更灵活的选择,兼顾成本、性能,适合四通道不够用、八通道太浪费的场景。

接下来说说具体型号。EPYC 7003系列共有包括19款不同型号,包括15款双路型、4款单路型,按照核心数量划分有八种,包括8/16/24/28/32/48/56/64核心。

旗舰型号是EPYC 7763,64核心128线程,频率2.45-3.50GHz,热设计功耗280W。

另一款64核心是EPYC 7713(EPYC 7713P),频率2.0-3.675GHz,热设计功耗225W。

频率最高的是EPYC 72F3,也是唯一的8核心,基准就有3.7GHz,最高加速可达4.1GHz,热设计功耗180W。

EPYC 7003系列延续了AMD的一贯传统,所有技术特性在所有型号上一视同仁,没有缩水,包括八通道DDR4-3200、最大4TB内存、128条PCIe 4.0、多线程与自动加速、18G Infinity Fabric互连总线、SME安全内存加密、SEV安全虚拟化加密、Fabric总线与内存频率同步等等。

EPYC 7003家族型号可以分为三种类别,客户可根据需求灵活选择。

一是强调核心性能的,频率更高,每核心缓存容量也更大,编号上第三位都是字母“F”,共四款。

二是突出核心数量的,包括48/56/64核心,共五款。

三是注重各方面均衡与优化的,兼顾性能、成本,共十款。

再看性能表现,这次很直观地列出了各款型号的相对性能比例,包括上代型号,还加上了和部分竞品的对比。

HPC高性能计算负载,64核心旗舰EPYC 7763,对比上代64核心EPYC 7H12领先17%,对比竞品28核心的至强金牌6258R则是遥遥领先106%,就是欺负对手核心少。

云计算负载,EPYC 7763对比EPYC 7H12提升了14%,对比至强金牌6258R则是再次领先106%。

企业级负载,EPYC 7763对比EPYC 7H12提升了21%,而对比对手顶级的28核心至强铂金8280,则是轻松取胜117%。

即便是只拿出一半实力的32核心型号EPYC 75F3,AMD依然优势尽显,对比上代32核心EPYC 7532提升了21%,而对比28核心的至强金牌6258R,则是大幅领先70%。

凭借更多核心,EPYC 7003可以大大提高部署密度,在同样的性能下节省成本、空间、能耗。

比如构建25000单元的整数性能,至强金牌6258R的话需要63台服务器、4个机架,EPYC 7763则只需要32台服务器、3个机架,节省49%的服务器数量、25%的机柜空间、35%的功耗、35%的TCO成本(4年周期)。

在数据中心和服务器领域,只有产品是不够的,更需要强大生态的支持。EPYC经过三年的耕耘,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。

平台方面(主板/服务器等),可以看到源讯(Atos)、华擎、华硕、思科、戴尔、富士康、技嘉、新华三、慧与(HPE)、英业达、联想、神达(Mitac)、微星、云达(QCT)、超威、泰安、纬颖(Wiwynn)、纬创。

云服务方面,可以看到亚马逊AWS、阿里云、微软Azure、Google云、IBM云、甲骨文云、腾讯云。

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