AMD 搶先發(fā)布 7nm 服務(wù)器芯片 “米蘭”

3 月 16 日，當(dāng)?shù)貢r(shí)間周一 AMD 發(fā)布名為 “米蘭”（Milan）的服務(wù)器芯片，旨在從競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手英特爾手中奪取更多的市場(chǎng)份額。

AMD 表示，公司最新發(fā)布的 “米蘭”服務(wù)器芯片比目前最好的數(shù)據(jù)中心芯片處理速度更快。據(jù)悉，AMD 完成該芯片的設(shè)計(jì)，并委托臺(tái)積電采用 7 納米芯片制造工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

在AMD服務(wù)器處理器的演進(jìn)路線圖上，“米蘭”具有重要的戰(zhàn)略位置，經(jīng)歷了前兩代的“那不勒斯”和“羅馬”之后，對(duì)于實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的進(jìn)一步攻城略地，“米蘭”被寄予厚望。

發(fā)布會(huì)上，AMD高級(jí)副總裁兼服務(wù)器業(yè)務(wù)總經(jīng)理Dan McNamara，AMD 全球院士、Zen核心首席設(shè)計(jì)師Mike Clark，AMD院士及SoC架構(gòu)師Noah Beck，AMD EPYC產(chǎn)品管理全球副總裁Ram Peddibhotla等接受了集微網(wǎng)在內(nèi)的媒體采訪，從架構(gòu)、設(shè)計(jì)、產(chǎn)品等方面詳細(xì)介紹了“米蘭”背后的更多細(xì)節(jié)。

Dan McNamara表示，“米蘭”的發(fā)布將會(huì)進(jìn)一步鞏固AMD在數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)中的地位，無(wú)論是從核心還是系統(tǒng)層面都體現(xiàn)出優(yōu)越的性能。對(duì)于市場(chǎng)用戶(hù)而言，在整體擁有成本方面，“米蘭”將帶來(lái)更高的價(jià)值，同時(shí)AMD也在加速布局生態(tài)，推出圍繞“米蘭”的更多應(yīng)用。
7nmZen3架構(gòu) 19%IPC性能提升

自2017年重返數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)開(kāi)始，AMD一直追求架構(gòu)上的創(chuàng)新以及由此帶來(lái)的性能飛越，從Zen1到到Zen3，都在IPC性能表現(xiàn)方面實(shí)現(xiàn)了顯著提升。如采用Zen2架構(gòu)的“羅馬”發(fā)布時(shí)，實(shí)現(xiàn)了較上一代15%的IPC性能提升，而此次Zen3架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了約19%的IPC性能提高，遠(yuǎn)高于行業(yè)平均水平。

據(jù)Mike Clark介紹，要實(shí)現(xiàn)這樣的進(jìn)步，必須在整個(gè)架構(gòu)的每個(gè)環(huán)節(jié)去分別優(yōu)化。首先，在Zen3上，AMD改善了分支預(yù)測(cè)的功能，不僅提高了準(zhǔn)確性同時(shí)能夠更快的到達(dá)目標(biāo)，同時(shí)在系統(tǒng)中能發(fā)出更快指令，更高指數(shù)的吞吐量，增加了更多的流水線提高吞吐量，同時(shí)也為推理方面的工作負(fù)載去更強(qiáng)的賦能。從四核到八核都讓整個(gè)通訊的速度加快，效果更完善，即使是在線程數(shù)比較低的系統(tǒng)中由于能夠?qū)崿F(xiàn)共享內(nèi)存調(diào)用，可以降低有效的內(nèi)存訪問(wèn)的延遲。

具體而言，從Zen2到Zen3，在前端改進(jìn)方面，AMD將BTB提高了一倍，達(dá)到1024。同時(shí)增加了分支預(yù)測(cè)器的帶寬，另外在分支預(yù)測(cè)中消除了冒泡現(xiàn)象，因?yàn)槊芭莠F(xiàn)象在很多架構(gòu)中是常見(jiàn)問(wèn)題，能夠更快的從誤測(cè)中去恢復(fù)，能夠更快的尋址。

Mike Clark表示，對(duì)于更大的服務(wù)器工作負(fù)載而言，Zen3可以更無(wú)縫的在op cache和I cache切換，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)更高顆粒度的流水線切換。

在執(zhí)行部分，Zen3首先針對(duì)整數(shù)設(shè)置了專(zhuān)用的分支和ST數(shù)據(jù)揀選器，有更大的窗口，減少了某些運(yùn)行時(shí)延，在浮點(diǎn)方面增加兩個(gè)位寬的調(diào)度和分發(fā)，更快的FMAC周期，還有兩條INT8的IMAC流水線。

在加載存儲(chǔ)這部分Zen3有三個(gè)加載和兩個(gè)存儲(chǔ)，操作靈活性增加，也對(duì)內(nèi)存依賴(lài)性的檢測(cè)做了優(yōu)化，同時(shí)對(duì)于這些非常隨機(jī)內(nèi)存的操作我們也提供了6個(gè)頁(yè)表查詢(xún)器去實(shí)現(xiàn)更好的TLB查詢(xún)。

在指令集方面，在加速、加密和解密算法上Zen3擴(kuò)展了AVX2指令到256位。Mike Clark指出安全是改進(jìn)最大的部分，首先對(duì)SEV的改進(jìn)，限制中斷的注入，限制惡意管理程序注入SEV-ES訪客中斷/異常類(lèi)型，還有能夠?qū)⒄{(diào)試寄存器添加到交換狀態(tài)中。

此外，Mike Clark介紹，在一代EPYC產(chǎn)品投入市場(chǎng)時(shí)，行業(yè)正在遭遇幽靈攻擊，現(xiàn)在看當(dāng)時(shí)的應(yīng)對(duì)方式并不是最優(yōu)解，但到目前三代時(shí)，應(yīng)該說(shuō)AMD從架構(gòu)方面已經(jīng)做好了強(qiáng)防御，同時(shí)對(duì)性能的折損也能夠降到最低，在提升的IPC性能的同時(shí)，也大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

目前 AMD 采用與第三方芯片制造商合作的方式量產(chǎn)。而英特爾采用的是自行制造芯片的不同戰(zhàn)略，但最近一代芯片制造技術(shù)的延遲令其備受困擾。相比而言，“米蘭”芯片及其前輩的表現(xiàn)都超過(guò)了英特爾芯片，幫助 AMD 搶到了更多市場(chǎng)份額，并贏得了 Alphabet 旗下谷歌等客戶(hù)的青睞。

不過(guò)英特爾即將反擊。分析師預(yù)計(jì)，英特爾將在未來(lái)幾周推出最新的 “冰湖”（Ice Lake）服務(wù)器芯片，這將是首款采用英特爾 10 納米制造工藝量產(chǎn)的服務(wù)器芯片。英特爾 10 納米制造工藝所生產(chǎn)芯片的性能相當(dāng)于 7 納米制造工藝的 “米蘭”芯片。

無(wú)論這兩款芯片的速度如何，但 AMD 仍有望擁有一些優(yōu)勢(shì)，比如每個(gè)芯片上的計(jì)算內(nèi)核數(shù)更多，這使得芯片可以同時(shí)處理更多的軟件應(yīng)用程序。

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