新架構(gòu)新動(dòng)能，64核心的EPYC處理器帶來全新體驗(yàn)

（文章來源：IT大嘴巴）

2019年8月，AMD對(duì)外發(fā)布了第二代EPYC（霄龍）處理器，也創(chuàng)造了迄今為止x86架構(gòu)處理器的最高紀(jì)錄——64核心。AMD也再次成為行業(yè)翹楚。得益于7nm工藝的加持，64核心的第二代EPYC（霄龍）處理器不但獲得了大眾的青睞，也讓支持者們?cè)僖淮魏俺隽?AMD,YES!"的口號(hào)。

除了網(wǎng)友的追捧之外，業(yè)界對(duì)于第二代EPYC（霄龍）處理器也給予了積極的肯定。在堪稱高性能計(jì)算標(biāo)桿的CCF全國(guó)高性能計(jì)算學(xué)術(shù)年會(huì)上，第二代EPYC（霄龍）處理器榮膺大會(huì) "處理器產(chǎn)品創(chuàng)新獎(jiǎng)" ，而高性能計(jì)算也正是這款處理器主打的應(yīng)用領(lǐng)域之一，可謂是實(shí)至名歸。

應(yīng)該說，從發(fā)布到今天，在短短幾個(gè)月的時(shí)間里，第二代EPYC（霄龍）處理器以強(qiáng)勁性能創(chuàng)造了140多項(xiàng)世界紀(jì)錄，并贏得了行業(yè)的高度關(guān)注。伴隨著AMD在成都、深圳等全國(guó)多地的宣講與傳播，越來越多的x86用戶對(duì)第二代EPYC（霄龍）處理器給與了超高的關(guān)注度，也開始了不斷的體驗(yàn)與測(cè)試。

那么，為什么第二代EPYC（霄龍）處理器能夠在短短半年的時(shí)間里打下超高的人氣，獲得眾多的關(guān)注？64核心處理器的價(jià)值在何處？對(duì)于企業(yè)級(jí)用戶來說，他們最關(guān)心的安全、穩(wěn)定、可靠等問題，AMD又是如何來保障的呢？下面我們就來看看AMD第二代EPYC（霄龍）處理器的行業(yè)領(lǐng)先之處。

剛剛我們提到了，第二代EPYC（霄龍）處理器是基于7nm工藝制造的，這也是當(dāng)下最先進(jìn)的處理器制造工藝。許多人可能好奇為什么AMD能夠率先提供64核心的x86處理器，而它的老對(duì)手英特爾最高只能支持到56核心處理器，這其中很大一部分功勞就來自7nm工藝。

我們知道，越先進(jìn)的工藝，代表晶體管的尺寸越低，面積越小，也意味著AMD能夠在單位面積內(nèi)提供更多的核心。相比之下，英特爾目前的工藝還僅限于14nm，自然在核心數(shù)量上難以與AMD展開競(jìng)爭(zhēng)。單就這一點(diǎn)來說，AMD就在單處理器核心數(shù)量上占據(jù)了優(yōu)勢(shì)，而在云計(jì)算環(huán)境中，這部分優(yōu)勢(shì)也會(huì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的性能差異（這一點(diǎn)我們后面會(huì)詳細(xì)說）。

當(dāng)然7nm帶來的改進(jìn)不止這些，這是全新設(shè)計(jì)的Zen2架構(gòu)。在之前的“那不勒斯”系列產(chǎn)品中，AMD第一次采用了Zen架構(gòu)，而如今的第二代EPYC（霄龍）處理器則是基于Zen2架構(gòu)，相比老版本已經(jīng)是翻天覆地的變化。這里我們看到的是處理器架構(gòu)示意圖，左側(cè)的是老版本右側(cè)的是新版本。一個(gè)最明顯的區(qū)別就是，Zen架構(gòu)從第一代的“四海一家”變成第二代的“八星伴月”。這更體現(xiàn)出了AMD在芯片設(shè)計(jì)思路上的轉(zhuǎn)變。

在Zen2上，AMD使用了Chiplets小芯片的設(shè)計(jì)思路，通過模塊化來組合不同核心的處理器。與以往我們常說的“膠水”不同，Chiplets設(shè)計(jì)本質(zhì)上是把不同工藝、不同架構(gòu)的芯片電路按需搭配，比單純的膠水封裝更有靈活性，當(dāng)然復(fù)雜度也更高。

另一個(gè)巨大的變化就是AMD將IO核心單獨(dú)整合成了一個(gè)Die，整合了內(nèi)存控制器、PCIe控制器等IO單元，使其獨(dú)立化。因?yàn)橄鄬?duì)于計(jì)算核心來說，IO核心處于輔助的地位，所以在電氣性能和功耗要求上更低一些，所以在這部分AMD采用的是14nm的工藝實(shí)現(xiàn)。

這種7+14的搭配就為Zen2架構(gòu)提供了良好的靈活性。一方面，大小核心的設(shè)計(jì)使得處理器的制造工藝不必全部拘泥于7nm，在生產(chǎn)工藝和難度上的要求進(jìn)一步降低；另外在分離之后，核心數(shù)量的增加就變得更為靈活，這一代產(chǎn)品提供了從8核心到64核心的超豐富選擇，也正是得益于此。

如此看來，7nm無疑是第二代EPYC（霄龍）處理器的最大亮點(diǎn)，也是64核心得以實(shí)現(xiàn)的物理基礎(chǔ)；而借助于7+14的搭配，AMD在保障工藝提升的同時(shí)最大限度的兼顧了生產(chǎn)工藝、價(jià)格和擴(kuò)展性等諸多問題，也具備了更多的靈活性，這也足以證明在制程上“解放思想”的重要性。

在談到處理器的時(shí)候，性能自然是大家最關(guān)注的話題，也是評(píng)判處理器價(jià)值的關(guān)鍵指標(biāo)。對(duì)于企業(yè)級(jí)應(yīng)用來說，如今云計(jì)算已經(jīng)是整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的潮流，無論是公有云還是私有云亦或是混合云，在這其中VMware都是重要的存在，而針對(duì)VMware虛擬化的支持也是我們考察處理器的重要指標(biāo)之一。

VMmark是VMware公司推出的基準(zhǔn)測(cè)試工具，它可以模擬數(shù)據(jù)中心的常用操作，并以此評(píng)價(jià)虛擬化環(huán)境中多個(gè)負(fù)載的性能和擴(kuò)展性，以幫助客戶選擇合適的虛擬化硬件平臺(tái)。VMmark使用tile（每tile包含8臺(tái)虛擬機(jī)）為基本單位，其整體測(cè)試得分由每個(gè)tile的虛擬化得分和虛擬化架構(gòu)操作得分兩部分組成，分?jǐn)?shù)越高，意味著虛擬機(jī)服務(wù)響應(yīng)越好，VMware虛擬化性能就越高。

在測(cè)試中，VMmark可以對(duì)每tile模擬不同工作負(fù)載，例如郵件服務(wù)器、社交網(wǎng)絡(luò)、電子商務(wù)等，同時(shí)根據(jù)這些工作負(fù)載的服務(wù)質(zhì)量確定每個(gè)tile的虛擬化得分;虛擬化架構(gòu)操作是指類似虛擬機(jī)的復(fù)制和部署、動(dòng)態(tài)遷移、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)遷移以及自動(dòng)負(fù)載均衡等操作，VMmark對(duì)這些操作進(jìn)行評(píng)價(jià)打分，然后將得到的虛擬化架構(gòu)操作分?jǐn)?shù)和每個(gè)tile的虛擬化得分相加，就得到了整體基準(zhǔn)測(cè)試得分。

根據(jù)SPEC測(cè)試平臺(tái)公布的VMMARK 3 VIRTUALIZATION測(cè)試項(xiàng)目結(jié)果，第二代EPYC（霄龍）處理器平臺(tái)以12.78的成績(jī)獲得了第一名，超過競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手41.6%，這也就意味著如果在私有云的應(yīng)用中，第二代EPYC（霄龍）處理器可以達(dá)到更好的性能表現(xiàn)，這也是多核心的力量使然。

也正因?yàn)槿绱?，AMD在定位第二代EPYC（霄龍）處理器的時(shí)候一個(gè)重要應(yīng)用就是虛擬化環(huán)境。我們知道目前許多云服務(wù)的付費(fèi)方式都是基于核時(shí)實(shí)現(xiàn)的（即每核心/小時(shí)），越強(qiáng)大的核心對(duì)于用戶來說越劃算，因?yàn)榭梢栽趩挝粫r(shí)間計(jì)算更多的內(nèi)容；而對(duì)于服務(wù)商來說，越多的核心則可以支持更多的虛擬機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更多的盈利。因此，無論是從用戶還是從服務(wù)商的角度，第二代EPYC（霄龍）處理器都是虛擬化應(yīng)用的好選擇。

同樣的情況也發(fā)生在JAVA相關(guān)的測(cè)試當(dāng)中。熟悉服務(wù)器的朋友一定知道，我們?cè)诜?wù)器安裝的時(shí)候不可或缺的就是要安裝JAVA軟件，而據(jù)統(tǒng)計(jì)目前已經(jīng)有30億臺(tái)設(shè)備在使用JAVA軟件或程序。換句話說，我們操作的手機(jī)、筆記本乃至于其他智能設(shè)備中，都有JAVA的身影，而對(duì)于JAVA支持的優(yōu)劣也與我們的日常應(yīng)用息息相關(guān)。

同樣是SPEC測(cè)試平臺(tái)公布的成績(jī)顯示，在SPECjbb 2015測(cè)試中，AMD在定位第二代EPYC（霄龍）處理器，具體說來就是64核心的AMD EPYC 7742以355121分的成績(jī)創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，而且相比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的性能提升了82.9%。這是一個(gè)了不起的數(shù)字，也說明了64核心第二代EPYC（霄龍）處理器在性能上的獨(dú)樹一幟。

大數(shù)據(jù)測(cè)試中，第二代EPYC（霄龍）處理器相對(duì)與上一代也有了明顯的提升，在TPC ExpressBenchmark HS (TPCx-HS)大數(shù)據(jù)基準(zhǔn)測(cè)試中，EPYC（霄龍）7002 處理器相較上一代產(chǎn)品將性能提升了36.9%，并繼續(xù)保持世界領(lǐng)先。

由此看來，新工藝、新架構(gòu)為AMD第二代EPYC（霄龍）處理器帶來了明顯的性能提升，無論是核心數(shù)量的增加、單核心性能的增強(qiáng)都帶來了性能的明顯提升，這種提升不僅僅反應(yīng)在測(cè)試程序中，在世界應(yīng)用的云計(jì)算、HPC等環(huán)境下，也在發(fā)揮著重要的作用。

在文章開頭，我們提到第二代EPYC（霄龍）處理器曾獲得了高性能計(jì)算領(lǐng)域的"處理器產(chǎn)品創(chuàng)新獎(jiǎng)"，而高性能計(jì)算也恰恰是AMD瞄準(zhǔn)的發(fā)力方向之一。一直以來，高性能計(jì)算都對(duì)計(jì)算性能有著極高的要求，而且處于性能需求的不飽和狀態(tài)，因此無論是x86還是POWER亦或是其他計(jì)算平臺(tái)，都在這個(gè)領(lǐng)域大展拳腳。一句話——無論白貓黑貓，抓住耗子就是好貓。

ESI集團(tuán)是世界領(lǐng)先的虛擬工程軟件及服務(wù)供應(yīng)商，它旗下有款名為VPS的旗艦產(chǎn)品，主要是通過仿真的方式幫助設(shè)計(jì)師通過收集信息進(jìn)行模擬和仿真，從而進(jìn)行更好的決定，比如許多汽車的設(shè)計(jì)就需要借助于VPS來實(shí)現(xiàn)。但是如果要想實(shí)時(shí)看到設(shè)計(jì)中的靜態(tài)、碰撞、安全、空氣動(dòng)力等情況，就需要一款性能出色的高性能計(jì)算機(jī)，而且對(duì)于性能的需求上不封頂。

這也恰恰是第二代EPYC（霄龍）處理器的優(yōu)勢(shì)所在。為此，設(shè)計(jì)人員也針對(duì)不同核心數(shù)量進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果顯示基于第二代EPYC（霄龍）處理器的集群在 ESI 虛擬性能解決方案的 Neon 和 Neon4M 模型測(cè)試中表現(xiàn)優(yōu)異，性能始終處于領(lǐng)先地位，也保持了相對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的性能優(yōu)勢(shì)。這種優(yōu)勢(shì)一方面得益于每核性能，但同樣也包括了PCI-E 4.0的優(yōu)勢(shì)。這就證明，第二代EPYC（霄龍）處理器完全可以適應(yīng)HPC應(yīng)用，并且成效顯著。

同樣的情況也出現(xiàn)在公有云當(dāng)中。剛剛我們提到了虛擬化，這種技術(shù)在私有云平臺(tái)上應(yīng)用很廣；而如果擴(kuò)展到公有云平臺(tái)的話，更多人喜歡使用容器技術(shù)，比如業(yè)界領(lǐng)先的AWS。如今，AWS也選擇第二代EPYC（霄龍）處理器作為基礎(chǔ)平臺(tái)，而基于平臺(tái)的容器性能更為出色。

AmazonEC2是一種在云端提供安全、彈性計(jì)算能力的 Web 服務(wù)，其目的是幫助開發(fā)人員更加方便地進(jìn)行 web 規(guī)模的云計(jì)算。在采用了第二代EPYC（霄龍）處理器之后，EC2的應(yīng)用實(shí)例可以隨著容器數(shù)量的提升實(shí)現(xiàn)線性增長(zhǎng)。即便在CPU利用率較高的情況下 (>80%) ，也能處理繁重的 I/O 和內(nèi)存任務(wù)，并且相比同類競(jìng)品在計(jì)算和內(nèi)存成本上節(jié)約10%。

從架構(gòu)到性能，從7nm到64核心，第二代EPYC（霄龍）處理器給我們帶來了太多的驚喜，而且在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和HPC應(yīng)用等多個(gè)場(chǎng)景中，它所帶來的大幅度性能提升也讓我們感覺耳目一新。更重要的是，我們看到AMD在生態(tài)建設(shè)中正在不斷完善，包括AWS、微軟Azure等云領(lǐng)域的投入以及與美國(guó)能源部、Oak Ridge 國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和 Cray Inc. 公司合作，計(jì)劃打造新一代百億億級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)。
（責(zé)任編輯：fqj）