32核單路戰雙路！AMD EPYC7000系列處理器解析

你還記得當年著名的AMD「Opteron 皓龍」嗎？暌違數年，這隻一度離開大眾視野的伺服器處理器之龍以全新的面貌重返大眾視線。當地時間6月20日，AMD在美國德克薩斯州奧斯汀正式發布了全新數據中心處理器品牌EPYC，品牌中文名為「霄龍」。

AMD EPYC（霄龍）7000系列處理器和消費級的AMD銳龍處理器一樣基於14nm製程Zen架構，但針對伺服器、數據中心等高性能計算做了很對性的加強和優化設計，尤其是注重性能(整體性能及內存帶寬與IO)、優化(資源平衡以適合各種計算負載)、安全(行業領先的x86嵌入式晶元級安全)三個方面。不可否認的是，X86處理器依然是目前應用最為廣泛的數據中心、伺服器處理器，而在近年來英特爾憑藉至強（E3、E5、E7）系列產品呈一家獨大之勢。在利用銳龍打響了「翻身」第一仗後，AMD趁熱打鐵，以多款霄龍處理器來搶灘數據中心、伺服器這一不容忽視的巨大商業戰場。

揭開面紗：EPYC 7000系列處理器一覽

本次AMD發布的霄龍處理器具體為EPYC 7000系列，型號眾多，最高端的EPYC 7601擁有高達32核、64線程Zen核心，同時每顆CPU都有八個DDR4內存通道（每顆CPU最高支持2TB內存）、每顆CPU擁有128條PCIe通道！不僅如此，同時還有和下一代處理器匹配的插槽設計也就是Socket SP3r2（LGA 4094）。Zen架構是基於CCX模塊化設計，每個模塊4個核心，桌面上的Ryzen使用兩個CCX模塊組成8核心，而伺服器上的EPYC則是以8核心模塊為基礎，多個整合於單個晶元封裝內，所以核心數都會是8的整倍數，處理器內部和外部則主要通過全新的Infinity Fabric匯流排進行高速互連。

現在市場上80%的市場份額都是雙插槽的伺服器，AMD針對雙插槽和單插槽的解決方案有不同的價格區間。以售價4000美元級別的高端型號為例，最新公布的SPEC整體性能測試結果中AMD EPYC 7601和競爭產品至強E5 2699A進行對比，AMD的性能要比競爭對手高出47%；而在雙路浮點計算上EPYC 7601的更是高出了75%。同時，由於內存通道數整整多了100%，加上頻率的提升，EPYC的內存帶寬最多可達競品的2.5倍。憑藉其單晶元上的高核心數量、高內存帶寬和海量的I/O通道，EPYC志在徹底改革雙插槽伺服器市場，並提供性能上不妥協單插槽伺服器。

為了能夠快速達成更多核心規模，EPYC採取了特殊的設計方式，在一塊晶元內、一塊基板上，並排放置最多四顆晶元，每顆晶元內部為8核心，總計就達到了32核心，這樣做的好處是大大提高了產品的良品率；為了提高各個晶元、核心之間以及與外圍擴展之間的通信效率，AMD還開發了全新的Infinity Fabric互連匯流排，這也是EPYC系統的通信基礎。

針對單路系統特別推出的有三款型號EPYC 7551P/EPYC 7401P/EPYC 7351P，基本規格和對應的雙路型是一樣的，但採購成本有望更低。

單路P系列可以直接對戰雙路的E5中低端系統，在價格相差無幾的前提下性能領先21~63％。

雙路EPYC與至強E5 V4的雙路性能對比

不止於核心性能：IO與互連優勢

AMD總裁兼首席執行官Dr.Lisa Su（蘇姿豐博士）在發布會上揭曉Radeon Instinct MI25計算卡，與EPYC一同創造了超高的單機運算速度。

AMD認為，現有的雙路系統存在諸多局限，比如IO擴展有限、配合第二路CPU才能有完整IO、CPU間專用鏈接無法擁有其他IO、平台需要PCIe切換和晶元組等。因此，8通道DDR4 2666內存（至強E5為四通道）、128個PCIe通道（至強E5 V4為40個）對於每一顆EPYC處理器而言都能得到一樣的支持。本次發布會上AMD展現出了一如既往的性價比優勢——簡而言之是EPYC處理器在性能上超過了同價位段對標的的至強E5 V4處理器，單路的EPYC處理器在TCO成本上比雙路E5伺服器明顯更低，同時單路EPYC伺服器可具備更高的內存帶寬、I/O介面。

不難看出，AMD在EPYC處理器上依然會採用「田忌賽馬」的策略，用核心更多、I/O更多、內存更大、帶寬更高的32核EPYC處理器單路產品去跟英特爾E5雙路產品正面比拼。這樣一來成本更低，有助於吸引企業客戶。簡而言之，AMD EPYC雙路系統最高可配置64核心128線程、4TB內存、128條PCIe，而單路系統最高可配置32核心64線程、2TB內存、128條PCIe通道。其中，超多的PCIe通道對於目前可搭配多塊異構計算加速卡（如本次一同揭曉的Radeon Instinct MI25）的計算環境而言十分有用。

專門優化：面向數據中心

對於伺服器和數據中心而言，安全性是至關重要的。EPYC在這方面提供了獨立安全協處理器(Cortex-A5 32位微控制器)、安全加密虛化(SEV)、完全內存加密等等特性。Zen架構本身有諸多面向伺服器和數據中心的針對性設計，比如大數據負載、虛擬化增強、安全加密增強。虛擬化方面也加入了不少新指令集，包括Data Poisoning內存錯誤處理、AVIC高級虛擬化中斷控制器、Nested Virtualization嵌套虛擬化、SME安全內存加密、SEV安全加密虛擬化。除了標準指令集，EPYC還增加了大量新的指令集，更好地優化數據中心應用，其中既有和Intel通用的，也有兩條AMD獨有的：CLZERO(清理緩存行)、PTE Coalescing(4K頁表合并為32K)。

EPYC集成了一套獨立的安全子系統，整合的AMD安全協處理器(ARM Cortex-A5架構的32位控制器)，運行於安全的系統/內核，可以確保固件數據等片外非易失性存儲的安全，提供安全加密功能，並可實現硬體驗證啟動。SME安全內存加密是基於硬體的，可以保護物理內存免受攻擊，單個安全密鑰，操作系統/虛擬器管理器可以自己選擇需要需要加密的頁面，而網路、存儲、顯卡等硬體設備可以無縫訪問加密頁面。SEV安全加密虛擬化則可以保護虛擬機免受無謂傷害，每個虛擬機和管理器都有獨立的秘鑰，彼此加密隔離，並與AMD現有的AMD-V虛擬化技術整合。

商用伺服器系統的生態支持也很關鍵，AMD EPYC得到了從操作系統、開發工具到主板、整機的全方位支持，比如操作系統有微軟Windows Server、Canonical Ubuntu、RedHat rHEL、Citrix XenServer、VMWare vShere、Xen、KVM，開發工具有Visual Studio、GCC、Java、LLVM，硬體支持廠商則有慧與科技(惠普拆分出來的企業業務)、英業達(Inventec)、H3C、泰安、戴爾(EMC)、聯想、技嘉、超威、微軟、曙光、華碩。

14nm堪當大用：EPYC的電源管理

在一套典型的雙路伺服器系統中，處理器的功耗佔了整體的53％，其電源管理能力不容忽視。EPYC集成了先進的電源管理系統，整個處理器內部遍布上千個感測器，32個核心都能以1毫秒的間隔實時調節狀態。EPYC每一個內部都有四個內核，總計32個核心，如何讓它們平衡地運行在最佳狀態，難度是很大的，AMD能針對每一個核心進行管控，避免不同核心負載失衡，並降低功耗。精細的電壓和頻率控制、可調節TDP也沒有缺席。

小結

EPYC之後，2020年將會跨入7nm時代，新架構產品蓄勢待發。

EPYC的應用範圍很廣，高性能計算、雲計算、大規模分布式、虛擬化、機器學習、大數據與分析、存儲等等，幾乎任何企業和數據中心應用都不是問題。毫無疑問，今日已經上市的數據中心、伺服器專用霄龍(EPYC)系列處理器宣告AMD正信心滿滿地殺回x86伺服器處理器市場。

近一年，AMD在市場上的表現非常活躍。從去年推出第七代APU、北極星架構顯卡，到今年3月發布AMD銳龍7系列處理器，4月推出銳龍5系列處理器、Radeon RX 500系列顯卡，AMD一次次用產品證明，其在技術方面已經實現「翻身」。在不久前的COMPUTEX 2017上，AMD又展示了下一波即將推向市場的產品，包括基於Radeon RX Vega架構的高端顯卡，全新AMD銳龍Threadripper處理器以及AMD銳龍筆記本處理器……AMD 2017年5月2日公布了2017年第一季度財報，得益於市場對高性能的銳龍AMD Ryzen處理器及圖形處理器的強大需求，營業額實現了18%的同比增長，霄龍的「吸金」能力如何？我們拭目以待。

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