Читали о выходе новых процессоров AMD EPYC Rome, но не знали, где их можно протестировать? Отличные новости — у нас вы можете арендовать серверы с AMD EPYC Rome 7402P. А в Selectel Lab — еще и взять на тестирование AMD EPYC Rome 7552.
AMD EPYC 7402P — решение для трудоемких задач

• 24 ядра,
• 128 МБ кэш-памяти,
• максимальная частота — 3,35 ГГц,
• поддержка объема памяти до 4 ТБ,
• поддержка интерфейса PCI Express 4.0.

Цена процессора — 8 500 руб. в месяц (с НДС 20%). Пришло время внедрять инновации!
selectel.ru/services/dedicated/configurator/

Сомневаетесь, что AMD EPYC Rome подойдет для ваших проектов? В Selectel Lab доступны конфигурации с процессорами 7402P и 7552. Оставьте заявку на бесплатное тестирование, мы свяжемся с вами и обсудим условия.
selectel.ru/promo/amd/

Седьмого августа был объявлен мировой старт продаж второго поколения линейки AMD EPYC. Новые процессоры базируются на микроархитектуре Zen 2 и построены по 7-нм технологическому процессу.

Особенности


«Встречают по одежке, провожают по уму», — гласит народная мудрость. Вот и мы начнем с «одежки» нового поколения. Маркировка процессоров претерпела незначительные изменения: четвертая цифра, обозначающая поколение, сменилась с 1 на 2. Первая цифра, как и ранее, обозначает серию, а вторая и третья — модель. AMD не отказались от процессоров с индексом P, которые не поддерживают работу в многосокетных системах.

Второе поколение унаследовало сокет SP3 от первого поколения без изменений, что позволяет использовать новые процессоры без обновления материнской платы, но это не сможет полностью раскрыть их потенциал. Достижение полной производительности возможно с использованием новых материнских плат, поддерживающих частоты 3200 МГц для памяти DDR4.

«Начинка» процессора преобразилась до неузнаваемости: изменился технологический процесс, была применена новая микроархитектура Zen 2 и появился новый высокоскоростной контроллер оперативной памяти.

Производительность
Переход на 7-нм технологический процесс привел к уплотнению кристалла и увеличению количества ядер до 64, что вдвое выше по сравнению с первым поколением. Базовая частота процессоров второго поколения находится в диапазоне от 2.00 до 2.90 ГГц. Для сравнения, базовая первого поколения не превышала 2.30 ГГц. Увеличение количества ядер и базовой частоты процессора стали причиной повышения тепловыделения до 120 Ватт в бюджетных версиях и до 225 Ватт в топовых.

Улучшение технологического процесса не единственное нововведение. Новая микроархитектура под названием Zen 2 внесла свою «лепту» в улучшение технических характеристик процессора. Улучшения нацелены на взаимодействие с кэшами: вдвое увеличилась скорость обмена данными с L1, увеличена скорость передачи данных между кэшами, увеличен размер L3-кэша.

Подробные технические характеристики линейки представлены в таблице.


Rome может похвастаться улучшением работы с внешними устройствами: впервые появилась возможность работать с контроллером внешних прерываний x2APIC, а также заявлена поддержка DDR4-3200 и 128-ми линий PCIe. В новом поколении процессоров появилась поддержка технологии Virtualized IOMMU, с помощью которой виртуальные машины получают прямой доступ к физическим периферийным устройствам.

Наращивание мощностей и улучшение условий для виртуализации приводит к увеличению количества одновременно запущенных приложений. Приложения работают с конфиденциальными данными, которые нуждаются в повышенной защите.

Безопасность
В обновленной линейке процессоров не последнее место уделили вопросам безопасности. Внутри системы на кристалле установлен процессор под названием AMD Secure Processor на базе ARM Cortex A5, который хранит ключи и шифрует содержимое оперативной памяти по алгоритму AES-128.

AMD Secure Processor предлагает два вида шифрования памяти (для работы данных методов требуется поддержка со стороны ОС):

• SME (Secure Memory Encryption);
• SME шифрует память одним ключом и защищает от физических атак, таких как Cold boot attack. Использование данного типа шифрования не требует изменения пользовательских приложений: ОС отмечает страницы памяти, которые необходимо зашифровать.
• SEV (Secure Encrypted Virtualization).
• SEV разработан для обеспечения безопасности при работе с виртуальными машинами (ВМ). Память, используемая гипервизором и каждой из ВМ, шифруется собственным ключом. Такой подход криптографически изолирует гипервизор и ВМ друг от друга.

Тестовые серверы
Теперь, когда известна теория о новинке, проведем практические испытания. Представителем второго поколения выступит AMD EPYC 7452. Оппонентом из первого поколения выбран AMD EPYC 7551. Противник из «синего» лагеря — Intel Xeon Gold 5218 в составе двухсокетной системы. Выбор этих систем обоснован схожестью их технических характеристик.


Для достижения максимальной производительности все каналы контроллера памяти процессора должны быть задействованы. Процессоры Intel располагают шестью каналами, а процессоры AMD — восьмью. При таком различии сложно создать идентичные условия, поэтому был найден компромисс: в системы с процессорами AMD установлены 8 модулей по 16 ГБ каждая, а в двухсокетную систему с Intel Xeon установлены 12 модулей по 8 ГБ. Все модули оперативной памяти работают на частоте 2666 МГц.

Операционная система (ОС) размещается на SSD-дисках, чтобы уменьшить влияние дисковой подсистемы на испытания. Все тесты были проведены на CentOS версии 7.


Тесты
Тестирование должно быть максимально объективным, тем более что речь идет о сравнении процессоров Intel и AMD. Поэтому мы не будем использовать оптимизирующих компиляторов для сборки тестов, которые поставляются в виде исходных кодов.

GeekBench 4
GeekBench — популярный кроссплатформенный тест производительности процессора с собственной онлайн-базой результатов. Тест поставляется в виде готовых исполняемых файлов, из-за чего оптимизация под конкретные процессоры не предусмотрена.

Для нас важны общие метрики групп GeekBench:

• Crypto Score;
• Integer Score;
• Floating Point Score;
• Memory Score.

Указанные группы тестов запускаются в двух режимах: в один поток и при одновременном выполнении на всех ядрах. На основе полученных результатов GeekBench ставит итоговые оценки: Single-Core Score и Multi-Core Score.



Основная борьба разворачивается между AMD EPYC 7452 и Intel Xeon Gold 5218, в то время как первое поколение EPYC во всех тестах уступает второму.

Рассмотрим однопоточные тесты. Rome показывает превосходный результат при работе с криптографическими задачами и памятью, но проигрывает при выполнении целочисленных вычислений. Как результат — второе поколение EPYC набирает 4893 балла и становится победителем в номинации Single-Core. Второе и третье место занимают Xeon и EPYC первого поколения с 4695 и 3981 баллами соответственно.



В многопоточных тестах расклад сил значительно меняется. EPYC 7452 отлично справляется с вычислениями, но сдает позиции в криптографических задачах и работе с памятью, что не мешает ему стать лидером с 96009 баллами в номинации Multi-Core.

SPEC CPU 2017
SPEC CPU 2017 — признанный производителями процессоров набор тестов производительности. Тесты данного набора распространяются в виде исходных кодов, что позволяет оптимизировать их под конкретное оборудование на конкретной операционной системе.

SPEC CPU состоит из четырех наборов тестов:

• int_rate;
• int_speed;
• fp_rate;
• fp_speed.

Первая часть в имени теста определяет вид вычислений на процессоре: целочисленные (int) или над числами с плавающей точкой (fp). Вторая часть определяет вид тестирования: одноядерное (rate) или многоядерное (speed).

Мы провели все четыре набора тестов. Тесты собраны на третьем уровне оптимизаций с помощью набора компиляторов GNU версии 4.8.5. Многоядерные тесты запускались в 64 потока, а одноядерные тесты запускались в 32 копии.



Тесты, собранные с оптимизациями, показывают противоречивые с GeekBench результаты. Второе поколение AMD EPYC превосходит двухсокетную систему с процессорами Intel во всех тестах, кроме intspeed, но с значительно меньшим отрывом, чем в GeekBench.

Phoronix Test Suite
Phoronix Test Suite (PTS) — программное обеспечение, позволяющее запускать тесты из большой базы пользовательских тестов производительности. Данное решение позволяет автоматизировано запускать желаемые тесты на нескольких подопытных серверах одновременно с агрегацией результатов на мастер-сервере.

Мы разработали собственный набор из 21 теста, среди которых:

• тестирование пропускной способности кэшей (CacheBench);
• тестирование пропускной способности оперативной памяти (RAMspeed, Stream, MBW);
• решение криптографических задач (Botan, OpenSSL, John the Ripper);
• рендеринг изображений методом трассировки лучей (C-Ray, POV-Ray, Smallpt);
• эмуляция работы сервера NGINX под нагрузкой;
• конвертирование аудио/видео.

Впервые в тестах AMD EPYC 7551 выходит на первое место. Процессоры AMD вне зависимости от поколения лучше справляются в однопоточной работе с памятью, рендеринге и перекодировании видео. Процессоры Intel, в свою очередь, лучше справляются с криптографическими задачами и многопоточной работой с памятью, как и было выявлено ранее в тестах GeekBench.

Выводы
Несмотря на многообразие тестов, выбор между первым и вторым поколением AMD EPYC очевиден: Rome превосходит своего предшественника в подавляющем большинстве тестов. Тем не менее, первое поколение не сдает позиции в работе с памятью и рендеринге.

Сравнение процессоров Intel и AMD — настоящая битва титанов, требующая детального рассмотрения. Устанавливаемые программные решения в среднем выполняются лучше на втором поколении AMD EPYC. В частности, Rome показывает превосходные результаты в многопоточных вычислениях и однопоточных криптографических задачах. При работе с программным обеспечением, которое компилируется из исходных кодов, предпочтение отдается процессорам нового поколения EPYC, которые лидируют в тестах с плавающей запятой и лишь незначительно отстают в многопоточных целочисленных вычислениях.

Intel Xeon Gold, в свою очередь, показывает хорошие результаты в многопоточной криптографии, перекодировании аудио и работе с памятью. Двухсокетная система с процессорами Intel Xeon показала хороший результат при обработке запросов веб-серверов.

Подводя итог, следует отметить, что проведенные тесты являются синтетическими и результаты на реальных задачах могут отличаться. Для получения точных результатов на конкретных задачах необходимо дополнительное тестирование. Теперь буквально пару слов о стоимости. Рекомендованная цена AMD EPYC 7452 составляет $2025, для Intel Xeon Gold 5218 — $1250, то есть $2500 для организации двухсокетной системы.

Новый AMD EPYC 7452 скоро появится в нашей лаборатории Selectel Lab.
selectel.ru/promo/amd-servers/

Осталось менее суток до начала продаж новых процессоров AMD EPYC Rome. В этой статье мы решили вспомнить, с чего начиналась история соперничества двух крупнейших производителей CPU.

Первым 8-битным коммерчески доступным процессором в мире стал Intel i8008, выпущенный в 1972 году. Процессор имел тактовую частоту в 200 кГц, был выполнен по 10 мкм (10000 нм) технологическому процессу и предназначался для «продвинутых» калькуляторов, терминалов ввода-вывода и автоматов бутылочного разлива.


В 1974 году этот процессор стал основой для микрокомпьютера Mark-8, представленный в виде DIY-проекта на обложке журнала Radio-Electronics. Автор проекта, Джонатан Титус, предлагал всем желающим буклет стоимостью 5 долларов, содержащий рисунки проводников печатных плат и описание процесса сборки. Вскоре на свет появился похожий проект персонального микрокомпьютера Altair 8800, созданного компанией MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems).

Начало соперничества
Спустя 2 года после создания i8008, Intel выпустила свой новый чип — i8080, основанный на усовершенствованной архитектуре i8008 и выполненный по 6 мкм (6000 нм) технологическому процессу. Этот процессор был примерно в 10 раз быстрее предшественника (тактовая частота 2 МГц) и получил более развитую систему команд.


Реверс-инжиниринг процессора Intel i8080, выполненный тремя талантливыми инженерами — Шоном и Кимом Хейли, а также Джеем Кумаром, привел к созданию модифицированного клона, получившего название AMD AM9080.


Вначале AMD Am9080 выпускался без лицензии, однако позже было заключено лицензионное соглашение с Intel. Таким образом обе компании получили преимущество на рынках чипов, поскольку покупатели старались избежать возможной зависимости от единого поставщика. Первые же продажи были крайне выгодными, поскольку себестоимость производства составляла 50 центов, а сами чипы активно покупались военными по 700 долларов за штуку.

После этого Ким Хейли решил попробовать свои силы в реверс-инжиниринге микросхемы памяти Intel EPROM 1702. На тот момент это была самая прогрессивная технология постоянной памяти. Затея удалась лишь частично — созданный клон хранил данные только 3 недели при комнатной температуре.

Разломав множество чипов и основываясь на своих знаниях химии, Ким сделал вывод, что без знания точной температуры роста оксида будет невозможно достичь заявленных показателей Intel (10 лет при 85 градусах). Проявив талант социальной инженерии, он позвонил на производство Intel и спросил, на какой температуре работают их печи. Удивительно, но ему без колебаний сообщили точную цифру — 830 градусов. Бинго! Разумеется, подобные трюки не могли не повлечь за собой негативных последствий.

Первый судебный процесс
В начале 1981 года Intel готовились к заключению контракта на производство процессоров с IBM, крупнейшим на тот момент производителем компьютеров в мире. Сама Intel еще не обладала достаточными производственными мощностями для закрытия потребностей IBM, поэтому, чтобы не потерять контракт, пришлось пойти на компромисс. Этим компромиссом стало лицензионное соглашение между Intel и AMD, что позволило последней начать производство клонов Intel 8086, 80186 и 80286.

Спустя 4 года на рынке процессоров с архитектурой x86 был представлен новейший Intel 80386 с тактовой частотой 33 МГц и выполненный по 1 мкм (1000 нм) технологическому процессу. AMD в это время также готовили аналогичный чип под названием Am386, однако выпуск был отложен на неопределенный срок из-за категорического отказа Intel предоставлять данные о технологии в рамках лицензионного соглашения. Это и стало поводом для обращения в суд.

В рамках судебного процесса Intel пыталась доказать, что условия соглашения распространяются только на процессоры предыдущих поколений, выпущенных до 80386. AMD в свою очередь настаивала на том, что условия соглашения позволяют ей не только воспроизводить 80386, но и будущие модели на базе архитектуры x86.



Судебные разбирательства затянулись на несколько лет и завершились победой AMD (Intel выплатила AMD 1 млрд долларов). Доверительным отношениям между компаниями настал конец, а Am386 вышел только в 1991 году. Тем не менее, процессор был очень востребован, поскольку работал на более высокой частоте, чем оригинал (40 МГц против 33 МГц).



Развитие конкуренции
Первым процессором в мире, основанным на гибридном CISC-RISC-ядре и имеющим математический сопроцессор (FPU) непосредственно на том же кристалле, стал Intel 80486. FPU позволил серьезно ускорять операции с плавающей точкой, снимая нагрузку с CPU. Еще одной инновацией стало внедрение конвейерного механизма выполнения инструкций, что также увеличивало производительность. Размер одного элемента был от 600 до 1000 нм, а на кристалле размещалось уже от 0,9 до 1,6 млн транзисторов.

AMD в свою очередь представила полный функциональный аналог под названием Am486 с использованием микрокода Intel 80386 и сопроцессора Intel 80287. Это обстоятельство стало поводом для многочисленных судебных разбирательств. Судебное решение от 1992 года подтвердило, что AMD нарушила авторские права в отношении микрокода FPU 80287, после чего компания приступила к разработке собственного микрокода.

Дальнейшие судебные процессы то подтверждали, то опровергали права AMD на использование микрокодов Intel. Окончательную точку в этих вопросах поставил верховный суд штата Калифорния, признав незаконным право компании AMD использовать микрокод 80386. Итогом стало подписание соглашения между обеими компаниями, что все же позволило AMD производить и продавать процессоры, содержащие микрокод 80287, 80386 и 80486.

Остальные игроки на рынке x86, такие как Cyrix, Texas Instruments и UMC также стремились повторить успех Intel, выпуская функциональные аналоги чипа 80486. Так или иначе им это не удалось. UMC выбыла из гонки после судебного запрета продажи своего Green CPU на территории США. Cyrix не удалось заключить выгодные контракты с крупными сборщиками, а также велись судебные тяжбы с Intel относительно эксплуатации патентованных технологий. Таким образом, лидерами рынка x86 оставались только Intel и AMD.

Наращивание темпов
Стремясь завоевать первенство, и Intel, и AMD старались достичь максимальной производительности и скорости. Так AMD первой в мире преодолела планку в 1 ГГц, выпустив свой Athlon (37 млн транзисторов, 130 нм) на ядре Thunderbird. На этом этапе «гонки» Intel имела проблемы с нестабильностью кэша второго уровня у своего Pentium III на ядре Coppermine, что и вызвало задержку выпуска продукта.

Интересный факт — название Athlon пришло из древнегреческого языка и может переводиться как «соревнование» или «место боя, арена».

Такими же успешными этапами стали для AMD выпуск двухъядерного процессора Athlon X2 (90 нм), а спустя 2 года Quad-Core Opteron (65 нм), где все 4 ядра выращены на одном кристалле, а не представляют собой сборку из 2 кристаллов по 2 ядра в каждом. В тоже время Intel выпускает свои знаменитые Core 2 Duo и Core 2 Quad, выполненные по 65 нм технологическому процессу.

Вместе с увеличением тактовых частот и увеличением количества ядер остро встал вопрос об освоении новых технологических процессов, а также выхода на другие рынки. Крупнейшей сделкой корпорации AMD стала покупка ATI Technologies за 5,4 млрд долларов. Таким образом, AMD вышла на рынок графических ускорителей и стала основным конкурентом Nvidia. Intel же в свою очередь приобрела одно из подразделений Texas Instruments, а также компанию Altera за 16,7 млрд долларов. Результатом стал выход на рынок программируемых логических интегральных схем и SoC для потребительской электроники.

Примечательным фактом является то, что с 2009 года AMD отказалась от собственного производства, сосредоточившись исключительно на разработке. Современные процессоры AMD выпускаются на производственных мощностях компаний GlobalFoundries и TSMC. Intel, напротив, продолжает развивать собственные производственные мощности по производству полупроводниковых элементов.

С 2018 года помимо прямой конкуренции у обеих компаний появились и совместные проекты. Ярким примером стал выпуск процессоров Intel Core 8-го поколения с интегрированной графикой AMD Radeon RX Vega M, объединив таким образом сильные стороны обеих компаний. Такое решение позволит уменьшить размеры ноутбуков и мини-компьютеров, одновременно увеличивая производительность и время автономной работы.

Заключение
За всю историю существования обеих компаний было множество эпизодов разногласий и взаимных претензий. Борьба за лидерство шла непрерывно и продолжается по настоящий момент. В этом году мы увидели серьезное обновление линейки Intel Xeon Scalable Processors, о чем уже рассказывали в нашем блоге, и вот пришла пора очередь AMD выйти на сцену.

Уже совсем скоро новые процессоры AMD EPYC Rome появятся в нашей лаборатории. Узнайте об их поступлении первыми.
selectel.ru/promo/amd-servers/