Всего за десять лет AMD совершила почти невозможное — практически полностью потеряла серверный рынок, а теперь не просто успешно его отвоёвывает, но и предлагает комплексное портфолио решений. Анонс четвёртого поколения процессоров EPYC под кодовым именем Genoa — это не технологическая победа над Intel, поскольку AMD даже не думала бороться с Sapphire Rapids и уж тем более с Ice Lake-SP, а ориентировалась на Granite Rapids. Но годовая задержка с выпуском Sapphire Rapids позволила AMD не только в более спокойном темпе доделывать чипы Genoa, которые вышли на полгода позже, чем задумывалось ранее, но и поработать с разработчиками и заказчиками. Компании удалось вернуть их доверие — победа в умах гораздо важнее, чем просто технологическое превосходство. А оно неоспоримо.

EPYC Genoa заключены в корпус 72×75 мм, содержат до 90 млрд транзисторов и состоят из 13 чиплетов: 12 CCD, изготовленных по 5-нм техпроцессу TSMC плюс один, изрядно увеличившийся в размерах, IO-блок, сделанный там же, но уже по 6-нм нормам. Отказ от услуг GlobalFoundries, которая так и не смогла освоить тонкие техпроцессы, случился как нельзя кстати, поскольку IO-блок становится крайне важным компонентом при таком количестве ядер, которые необходимо вовремя накормить данными. И Genoa интересны в первую очередь с точки зрения полноты и разнообразия IO, а не рекордного количества ядер.

IO-чиплет оснащён новыми SerDes-блоками, которые обслуживают и PCIe 5.0, и Infinity Fabric 3.0 (IF/GMI3). Формально каждому чипу полагается 128 линий PCIe 5.0, но реальная конфигурация чуть сложнее. Во-первых, у каждого чипа есть ещё восемь (2 x4) бонусных линий PCIe 3.0 для подключения нетребовательных устройств и обвязки, но в 2S-конфигурации таких линий будет только 12. Во-вторых, для 2S можно задействовать три (3Link) или четыре (4Link) IF-подключения, получив 160 или 128 свободных линий PCIe 5.0 соответственно.

В-третьих, каждый root-комплекс x16 может быть поделён между девятью устройствами (вплоть до x8 + восемь x1). Часть линий можно отдать на SATA (до 32 шт.), хотя это довольно расточительно. Но главное не это! Из 128 линий 64 поддерживают в полном объёме CXL 1.1 и частично CXL 2.0 Type 3, причём возможна бифуркация вплоть до x4. Ради такой поддержки CXL выход Genoa задержался на два квартала, но оно того определённо стоило — к процессору можно подключать RAM-экспандеры. И решения SK Hynix уже валидированы для новой платформы.

CXL-память будет выглядеть как NUMA-узел (без CPU) — задержки обещаны примерно те же, что и при обращении к памяти в соседнем сокете, а пропускная способность одного CXL-подключения x16 почти эквивалентна двум каналам DDR5. При этом для CXL-памяти прозрачно поддерживаются всё те же функции безопасности, включая SME/SEV/SNP (теперь ключей стало аж 1006, а алгоритм обновлён до 256-бит AES-XTS). Отдельно для CXL-памяти внедрена поддержка SMKE (secure multi-key encryption), с помощью которой гипервизор может оставлять зашифрованными выбранные области SCM-устройств (до 64 ключей) между перезагрузками.

Такая гибкость при работе с памятью крайне важна для тех же гиперскейлеров. DDR5 по сравнению с DDR4 вчетверо плотнее, вполовину быстрее и… пока значительно дороже. И здесь AMD снова пошла им навстречу, добавив поддержку 72-бит памяти, а не только стандартной 80-бит, сохранив и расширив механизмы коррекции ошибок. 10-% разница в количестве DRAM-чипов при сохранении той же ёмкости на масштабах в десятки и сотни тысяч серверов выливается в круглую сумму. Кроме того, в Genoa сглажена разница в производительности между одно- и двухранговыми модулями с 25 % (в случае Milan) до 4,5 %.

Что примечательно, AMD удалось сохранить сопоставимый уровень задержки обращений к памяти между поколениями CPU: 118 нс против 108 нс, из которых только 3 нс приходится на IO-блок, а 10 нс уже на саму память. Теоретическая пиковая пропускная способность памяти составляет 460,8 Гбайт/с на сокет. Однако тут есть нюансы. Genoa имеет 12 каналов памяти DDR5-4800, которые способны вместить до 6 Тбайт RAM. Однако сейчас фактически доступен только режим 1DPC, а вот 2DPC, судя по всему, появится только в следующем году. Genoa поддерживает модули (3DS) RDIMM и предлагает чередование с шагом в 2, 4, 6, 8, 10 или 12 каналов.

Каждый чип можно разбить на два (NPS2) или четыре (NPS4) равных NUMA-домена, а при большом желании и «прибить» L3-кеш к ядрам в том же CCD, получив уже 12 доменов. Но, по словам AMD, это нужно лишь в редких случаях, чтобы выжать ещё несколько процентов производительности. И это снова возвращает нас к особенностям IO-блока. Дело в том, что у каждого CCD есть сразу два GMI-порта. Но в конфигурациях с 8 и 12 CCD используется только один из них, а вот в случае 4 CCD — оба. Интересно, задействует ли AMD «лишние» порты для подключения других блоков.

Впрочем, AMD, имея столь гибкие возможности конфигурации моделей, ограничилась относительно скромным начальным набором CPU, которые включает всего 18 моделей с числом ядер от 16 до 96, из которых четыре имеют индекс P (односокетные, чуть дешевле) и четыре — F (выше частота, больше объём L3-кеша). Модельный ряд условно делится на три группы: повышенная производительность на ядро (F-серия), повышенная плотность ядер и повышенный показатель TCO (с относительно малым количеством ядер).

На первый взгляд может показаться, что и цены на новинки заметно выросли, но это не совсем так. Например, у топовых моделей условная стоимость одного ядра (а их стала в полтора раза больше) так и крутится около «магического» значения в $123. Но с учётом возросшей производительности на ценовую политику AMD просто грех жаловаться. Прирост IPC между Zen3 и Zen4 составил 14 %, в том числе благодаря увеличению L2-кеша до 1 Мбайт на ядро (L1 и L3 остались без изменений), но не только. Есть и другие улучшения. Например, обновлённый контроллер прерываний AVIC позволяет практически полностью насытить не только 200G, но 400G NIC.

С учётом чуть возросших частот и просто катастрофической разнице в количестве ядер топовый вариант Genoa не только значительно обгоняет Milan, но и в два-три раза быстрее старшего Ice Lake-SP. Дело ещё в и том, что Genoa обзавелись поддержкой AVX-512, в том числе инструкций VNNI (DL Boost), которыми так долго хвасталась Intel, а также BF16. Но реализация сделана иначе. У Intel используются «полноценные» 512-бит блоки, дорогие с точки зрения энергопотребления и затрат кремния. AMD же пошла по старому пути, используя 256-бит операции и несколько циклов, что позволяет не так агрессивно сбрасывать частоты.

Переход на новый техпроцесс, а также обновлённые подсистемы мониторинга и управления питанием позволили сохранить TDP в разумных пределах от 200 Вт до 360 Вт (cTDP до 400 Вт), что всё ещё позволяет обойтись воздушным охлаждением — всего + 80 Вт для старших процессоров при полуторакратном росте числа ядер. Таким образом, AMD имеет полное право заявлять, что Genoa лидирует по производительности, плотности размещения вычислительных мощностей, энергоэффективности и, в целом, по уровню TCO.

У Intel же пока преимущество в более высокой доступности продукции в сложившейся геополитической обстановке. Отдельный вопрос, как AMD будет распределять имеющиеся мощности по выпуску Genoa между гиперскейлерами, корпоративным сектором и HPC-сегментом. Впрочем, компания в любом случае меняет рынок, иногда неожиданным образом. В частности, VMware, которая когда-то из-за EPYC изменила политику лицензирования, была вынуждена дополнительно оптимизировать свои продукты для Genoa. В конце концов, где вы раньше видели 2S-платформу со 192 ядрами и 384 потоками?

Источники:

• amd.com
• ServeTheHome
• semianalysis
• Next Platform