بررسی نسل دوم پردازنده های اینتل زئون Scalable

نسل دوم پردازنده های انترپرایزی Intel Xeon Scalable، بر مبنای معماری Cascade Lake است و از 56 هسته، مموری Optane و DRAM سریعتر پشتیبانی می کند. در کنار بررسی معماری Cascade Lake، به بررسی و مقایسه انواع این CPU ها می پردازیم که شامل خانواده های پلاتینوم، گلد، سیلور و برونز است. با نامگذاری این خانواده ها آشنا شده و نسل اول و دوم پردازنده های Scalable را مقایسه می کنیم. همچنین با عضو جدید خانواده Platinum یعنی پلاتینوم 9200 آشنا خواهید شد. در نهایت تکنولوژی Intel Optane DC Persistent Memory را کامل بررسی می کنیم.

بررسی نسل دوم پردازنده های اینتل زئون Scalable

اینتل، نسل دوم از پردازنده های اینتل زئون Scalable که با عبارات پلاتینوم، گلد، سیلور و برونز هم شناخته می‌شوند را به بازار عرضه کرده است. ریتم طراحی اینتل در پردازنده هایش به گونه‌ای است که پلتفرم و سوکت سخت افزاری استفاده شده به مدت حداقل سه سال، پشتیبانی می‌شود. در نتیجه معمولا دو دسته پردازنده داریم: Sandy Bridge و Ivy Bridge، Broadwell و Haswell، و به تازگی نیز Cascade Lake به Skylake پیوسته است که در قالب نسل دوم Intel Xeon Scalable ارایه شده است.

Cascade Lake بر مبنای Skylake ساخته شده و میکرومعماری آن همانند نسل قبل است و فرقی نکرده اما در زمینه امنیت، توسعه ویژگی‌های خاص و تکنولوژی‌ها، پیشرفت حاصل شده و در واقع دو پردازنده با کارایی بالا را در یک پکیج ارایه می‌دهد و این، نویدِ تولدِ نسل جدید است.

نسل دوم پردازنده های انترپرایزی Intel Xeon Scalable، علاوه بر اینکه 56 هسته را فراهم می‌کنند و با سیستم‌های Wolverine برابری می‌کنند، پشتیبانی از Optane و DRAM سریع‌تر و پیکربندی های جدید هم فراهم می‌شود. به طور کلی ویژگی‌های بهتری نسبت به قبل دارند. سورپرایز دیگر اینتل، پشتیبانی سخت افزاری بسیار عالی از Spectre Meltdown Mitigations در کنار کارایی بالاتر است.

نامگذاری CPU های Intel Xeon Scalable

شیوه نامگذاری CPU های Intel Xeon Scalable به ترتیب زیر است:

تفاوت نسل اول و نسل دوم CPU های Intel Xeon Scalable

حالا ببینیم نکات گفته شده درباره نسل دوم CPU های Intel Xeon Scalable، واقعا به چه معناست و چه ویژگی‌هایی در نسل دوم در مقایسه با نسل اول تغییر کرده است؟! در پردازنده های 2G Xeon Scalable:

اغلب پردازنده های رده متوسط هسته های بیشتری ولی با همان قیمت دارند.
تقریبا در همه پردازنده ها، فرکانس، افزایش یافته است.
L3 در اغلب پردازنده های رده متوسط، افزایش یافته است.
از DDR4 های سریع‌تر پشتیبانی می‌شود.
DDR4 های بیشتر پشتیبانی می‌شود.
از Optane DRAM تقریبا در همه پردازنده های پلاتینوم و گلد پشتیبانی می‌شود.
پیکربندی های جدید CPU برای مصارف خاص، بهینه شده است.
تکنولوژی Speed Select Technology برای پیاده‌سازی کلود و فضای ابری
خانواده جدید Cascade Lake-AP’ Platinum 9200 با 56 هسته و 400 وات برای هر سوکت
بهبود Spectre Meltdown Mitigations
Instruction های جدید AVX-512 VNNI مخصوص Emerging Workload که شامل آنالیز، یادگیری ماشین، بلاک چین، اینترنت اشیا و غیره است.

AMD و ARM و Intel هر سه متفق‌القول هستند که کاربران انترپرایزی طی ده سال اخیر، بسیار متفاوت شده‌اند و خواهان کاتومایز کردن و بهینه کردن محصولات هستند و تمایل بیشتری دارند روی چیزی که با مارکت آن‌ها سازگاری بیشتری دارد، سرمایه‌گذاری کنند و یا اگر چیزی خارج از نقشه راه می‌خواهند، برای آنها یونیک باشد. شرکت‌های تولیدکننده سی پی یو، هم در زمینه تولید محصولی که مشتری‌هایشان می‌خواهند و هم در زمینه ساخت اکوسیستمی که مشتری‌ها لازم دارند تا حجم‌های کاری خودشان را تغییر دهند، تابع نظر مشتری‌ها هستند.

بررسی تکنولوژی Cascade Lake در CPU های نسل دوم اینتل Xeon Scalable

بر اساس نیاز کاربران انترپرایزی، اینتل همچنان طراحی Platinum و Gold و Silver و Bronze را برای نسل دوم ارایه می‌دهد که البته خانواده Platinum 9200 که تعداد هسته بیشتری دارد را برای پیاده سازی های High Density عرضه کرده است.

همچنین حروف و پسوند هایی به نام سی پی یو اضافه شده تا محصولات متمایز را مشخص کند. این حروف به شرح زیر است:

بدون حروف: پشتیبانی از حافظه به صورت معمولی یعنی 1 ترابایت (در نسل اول 768 گیگابایت است)
M: پشتیبانی از حافظه به مقدار متوسط یعنی 2 ترابایت (در نسل اول 1.5 ترابایت است)
L: پشتیبانی از حافظه به مقدار زیاد یعنی 4.5 ترابایت
Y: مدل‌های Speed Select یعنی وقتی هسته‌های کم‌تری فعال باشند، Intel SST-PP فرکانس پایه را افزایش می‌دهد و باعث انعطاف‌پذیری بیشتر و تنوع پیاده‌سازی می‌شود.
N: تخصصی و ویژه برای شبکه و NFV
T: طول عمر بالا و دما
S: بهینه شده برای سرچ
V: بهینه شده برای VM یعنی با افزایش Density در ماشین مجازی، امکان پشتیبانی از VM های بیشتر و بزرگ‌تری در هر هاست را فراهم می‌کند.
U: بهینه شده برای یک سوکت، در واقع تمرکز روی پیکربندی‌های تک سوکته است و کارایی را با قیمت بهینه فراهم می‌کند. از پیکربندی دو سوکته پشتیبانی نمی‌کند.

حتما با حرف F که در نسل اول Scalable Xeon ها دیده می‌شد آشنا هستید که نشانگر مدل‌هایی است که دارای Added OmniPath Fabric بودند اما اینتل در نسل جدید، پردازنده فابریک ارایه نداده که بیانگر میزان محبوبیت آن است.

حتما متوجه شده‌اید که غیر از پیکربندی‌ها با حروف جدید که در نسل جدید ارایه شده، مدل‌هایی که بدون حروف هستند نیز به میزان بیشتری نسبت به نسل قبل از حافظه پشتیبانی می‌کنند یعنی 768 گیگابایت به یک ترابایت رسیده است. آن‌هایی که دارای حرف M هستند هم از 1.5 ترابایت به 2 ترابایت رسیده‌اند. مدل M با چنین ظرفیتی مخصوصا برای پردازنده‌هایی که 6 کانال حافظه دارند عجیب به نظر می‌رسد زیرا مادربوردهایی با پیکربندی 2+1+1 در بازار وجود دارد که به تعداد DIMM هایی که روی هر سمت پردازنده هستند، وابسته‌اند. 2+1+1 یعنی در هر سمت، یک کانال حافظه با دو DIMM و یک کانال با یک DIMM و یک کانال با یک DIMM وجود دارد. پس به ازای هر سوکت، 8 کانال داریم. پس با تقسیم 2 ترابایت بین این 8 کانال، هر کانال 256 گیگابایت خواهد داشت.

مقادیر 1.5 و 2 و 4.5 ترابایت شامل پارت‌هایی می‌شوند که با Optane سازگارند مثلا یک L CPU می‌تواند از 3 ترابایت Optane به اضافه 1.5 ترابایت DDR4 پشتیبانی کند که در مجموع 4.5 ترابایت را فراهم خواهد کرد.

بقیه حروف اغلب مربوط به بهینه‌سازی هر مدل پردازنده در زمینه تعداد هسته، فرکانس، برق، ساختار برای دمای بالا و قیمت است فقط Y مورد غریبی است که در ادامه به آن می‌پردازیم.

به طور کلی تفاوت‌های بین نسل اول و نسل دوم را در جدول زیر می‌بینید:

Lake از Optane و DDR4 های 2933 در پیکربندی دو DIMM در هر کانال پشتیبانی می‌کند، از Spectre/Meltdown بهتر و VNNI Instruction های جدید و خانواده جدید 9200 پشتیبانی می‌کند.

7 نکته کاربردی در مقایسه نسل اول و دوم CPU های مقیاس پذیر زئون

در ادامه 7 نکته کاربردی در مقایسه نسل اول و نسل دوم سی پی یو های مقیاس پذیر زئون آمده است:

NVDIMM ها فقط در اولین نسل از پردازنده ‌های Intel Xeon Scalable Processor پشتیبانی می‌شود و فقط می‌تواند با RDIMM ها میکس شود.
HPE Scalable Persistent Memory فقط در دومین نسل از پردازنده ‌های Intel Xeon Scalable Processor پشتیبانی می‌شود (فقط Platinum 8200, Gold 6200, Gold 5200, and 4215).
حداکثر مموری به ازای هر سوکت به انتخاب پردازنده بستگی دارد. در پردازنده های نسل 2 به ازای هر CPU که در نام آن‌ها M یا L وجود دارد، 2 یا 4.5 ترابایت است مثل : Platinum 8280M و Platinum 8280L . در پردازنده های نسل 1 به ازای هر CPU که در نام آن‌ها M وجود دارد مانند 8160M، 1.5 ترابایت است.
ترکیب RDIMM و LRDIMM پشتیبانی نمی‌شود.
برای بیشتر از 1.5 ترابایت به ازای هر سوکت باید از HPE Persistent Memory استفاده شود.
رقم دوم شماره مدل پردازنده مشخص کننده نسل پردازنده است 1 یعنی نسل اول و 2 یعنی نسل دوم: Platinum 8280 و Platinum 8180
پردازنده های U مثل 6212U یعنی فقط در پیکربندی های تک سوکته پشتیبانی می‌شود.

بررسی خانواده Intel Xeon Platinum 9200 از Cascade Lake-AP

اینتل در نوامبر 2018، نوید این را داده بود که پلتفرم پردازشی با کارایی بالا و Density بالا ارایه خواهد داد. اینتل بسته انترپرایزی خود را با دو برابر کردن تعداد هسته و حافظه، ارایه داده که کمی کم‌تر از سیستم‌های دو سوکته است. تمرکز بر پردازش با Density بالا باعث می‌شود در فضای کم به هدف مورد نظر برسیم. تا چندی پیش HPC ها دو پردازنده داشتند اما اکنون می‌توانند 4 سوکت داشته باشند.

اینتل برای این خانواده از محصولاتش، نام Xeon Platinum 9200 را برگزیده که حداکثر 56 هسته و حداکثر TDP تا 400 وات را دارند. این پردازنده ها فقط BGA هستند یعنی فقط در طراحی سرور اینتلی که اینتل از طریق OEM می فروشد هستند. OEM ها طراحی را بهینه می کنند تا مثلا 4 تا بلید در 2 یونیت باشد یا کولینگ آبی و گازی فراهم شود که البته پیکربندی مادربورد و سی پی یو را خود اینتل تعیین می کند.

هر CPU دارای 40 Lanes در PCIe 3.0 است و از حداکثر 12 کانال حافظه DDR4-2933 پشتیبانی می کند. پشتیبانی از Optane وجود ندارد چون اینتل معتقد است این نوع پردازش با چگالی بالا، برای جاهایی که محدودیت پردازش دارند مناسب است نه جاهایی که محدودیت حافظه وجود دارد. پس مشخص می شود که چرا در برخی پیکربندی ها حتی تمام اسلات های کانال های حافظه وجود ندارد یا فقط یک DIMM در هر کانال هست.

این پردازنده ها برای مشتریانی مناسب است که چگالی بالای پردازشی معادل 4 سوکت می خواهند. پردازده در سیستم های تک سوکته مشابه سیستم دو سوکته عمل می کند پس ارزش خانوادهXeon Platinum 9200 در طراحی دو سوکته مشخص شد.

اینتل برای این پردازنده ها قیمت رسمی اعلام نمی کند چون فقط BGA هستند و به سیستم های OEM فروختخ می شوند و پارت های مستقل ندارند.

بررسی Platinum 8200 و Gold 6200 و Gold 5100 و Silver 4200 و Bronze 3200

بقیه پردازنده های اینتل طبق روال هستند و در تعداد هسته (حداکثر 28 هسته) و فرکانس (حداکثر تا 4 GHz) و TDP (حداکثر 205 وات) و L3 Cache (حداکثر تا 38.5 MB) متفاوتند. این تفاوت‌ها در جدولی گرد آمده که از طریق لینک زیر می‌توانید آن را ببینید:

شاید گفتن این که کدام پردازنده بهتر از دیگری است سخت باشد. بیایید مثالی بزنیم. خانواده Xeon Gold 6200 از نظر قیمتی محبوب ترین است اما اینتل با همین قیمت پیشنهادهای دیگری هم دارد که یا فرکانس بالاتر دارد یا هسته بیشتر. در نتیجه، مواردی را بررسی می کنیم که به ادعای اینتل یا مشتریانش بین 25 تا 40 درصد، کارایی بیشتری دارند. اینجاست که اصطلاح کارایی به ازای دلار به میان می آید اما کارایی به ازای هسته و کارایی به ازای کلاک هم مطرح است.

اینتل، Optane DC Persistent Memory را به دو روش ارایه می دهد:

1- افزودن مموری بسیار بالا به سیستم با سرعت کمی کم تر: با پردازنده های سازگار با حافظه بالا می توان تا 3 ترابایت Optane DCPMM را به 1.5 ترابایت DDR4 اضافه کنیم و در کل 4.5 ترابایت حافظه به ازای هر سوکت داشته باشیم. در این پیکربندی، DDR4 به عنوان بافر برای Optane عمل می کند و Latency افزوده شده را جبران می کند. اما در نهایت به معنی دیتابیس های حافظه محور بزرگ تری است که به ازای هر سوکت استفاده می شود.

2- به عنوان persistent memory store: وقتی سیستمی ری استارت می شود، باید تمام دیتاهایش را از NVMe به حافظه اصلی ری لود کند، در حافظه دایمی این دیتاها از قبل وجود دارد انگار که دیوایس ذخیره سازی است و در نتیجه زمان Downtime و خرابی را هنگام لود دیتابیس، از 40 دقیقه به 4 دقیقه کاهش می دهد. در ریبوت نرم افزاری هم زمان Downtime، به مراتب بسیار پایین است.

برای کاربران انترپرایزی استفاده از Optane، به دو صورت است:

Memory Mode: Optane دقیقا به صورت حافظه DDR4 است پس انگار DRAM بیشتری روی سیستم قرار می دهیم. در این حالت به راحتی از مزایای داشتن حافظه و رم بیشتر استفاده می کنیم.
App Direct Mode: Optane مثل یک دستگاه استوریجی اما با کارایی RAM Disk، مانت می شود. برای استفاده از مزایای این حالت، نرم افزار ممکن است مجبور باشد برای استفاده از استوریج اضافی مانند یک دیوایس و دستگاه، طراحی دوباره شود.

موقع صحبت درباره OEM ها، مشتریانی که دیتابیس های بزرگ برای ذخیره دارند، اولین کسانی هستند که نیاز به Optane دارند. راهکارهای مبتنی بر Optane در تیر ماه 98 در دسترس قرار گرفته است.

اینتل، Optane را به قالب ماژول های 128 و 256 و 512 گیگابایتی ارایه می دهد. به ازای هر سوکت، حداکثر 6 ماژول Optane با حداقل یک ماژول DDR4، قابل نصب است.

Intel Optane Persistent Memory در ترکیب با DRAM های سنتی می تواند تا 36 ترابایت ظرفیت را برای سیستم فراهم کند. 50 درصد افزایش ظرفیت و پهنای باند داریم و 6 کانال حافظه با حداکثر 4 ترابایت حافظه DDR4 به ازای هر سوکت با سرعت 2933 MT/s پشتیبانی می شود.

با استفاده از این حافظه ها تا 36 درصد ماشین مجازی بیشتر و تا 30 درصد هزینه کمتر به ازای هر VM را تجربه خواهید کرد.

مقایسه انواع 2G Intel Xeon Scalable از نظر تکنولوژی

در جدول مفصلی که در ادامه آمده است می توانید انواع CPU های نسل دوم Scalable را از منظر انواع تکنولوژی های پشتیبانی شده مقایسه کنید.

سوال مهم: رقابت AMD و Intel

آیا اینتل می تواند با CPU های 28 هسته ای و 14nm خودش با AMD CPU های 64 هسته ای و 7nm که در اواخر سال 2019 وارد بازار می شود رقابت کند؟ کارایی چه تفاوتی خواهد کرد؟
ذکاوت اینتل اینجاست که تنها به تعداد هسته اکتفا نکرده و AMD دقیقا به همین نکته پرداخته است. ببینیم رقابت این دو به کجا می رسد!

شما هم میتونید با نظراتتون مارو دلگرم کنید و با بقیه همکاران و دوستان اطلاعاتتون رو به اشتراک بزارین.