На конференции Hot Chips 2023 корпорация Intel рассказала о новых чипах Xeon, в том числе о создаваемых специально под нужды гиперскейлеов процессорах Sierra Forest. Они не только получат чиплетную компоновку и до 144 ядер на CPU, но и будут обладать рядом архитектурных особенностей, делающих эти процессоры уникальными.
Стоит начать с того, что подход, применённый к Sierra Forest, кардинально отличается от подхода AMD, которая в процессорах EPYC Bergamo просто применила оптимизированные по площади кристалла ядра Zen 4c. Архитектурно эти ядра во всём подобны Zen 4, хотя и лишены некоторых возможностей.
Изображения: Intel (via ServeTheHome)
Совсем другое дело Sierra Forest — это первые Xeon, построенные на базе исключительно энергоэффективных Е-ядер, базирующихся на микроархитектуре под кодовым названием Crestmont (Sierra Glenn). И эта архитектура, в основе которой лежит техпроцесс Intel 3, изначально оптимизирована с учётом достижения максимальных энергоэффективности и горизонтальной масштабируемости.
Intel говорит о 2,5-кратном превосходстве в плотности упаковки в пересчёте на стойку и 2,4-кратном преимуществе в производительности на Вт в сравнении с Sapphire Rapids. Новые E-ядра могут быть сгруппированы в кластеры по 2 или 4 ядра, в отличие от Gracemont, не поддерживающего кластеризацию менее чем по 4 ядра.
В зависимости от компоновки и модели, таким образом, 4 Мбайт общего кеша L2 может приходиться на те же 2 или 4 ядра, что позволит заказчикам выбрать процессор с учётом используемых сценариев: с максимизацией количества ядер, либо с меньшим числом ядер, но с более высокой производительностью на ядро.
Новые ядра нельзя назвать упрощёнными: они характеризуются развитыми подсистемами фронт- и бэкэнда, довольно объёмным кешем инструкций (64 Кбайт), сдвоенным внеочередным декодером, способным декодировать до 6 инструкций за такт, и конвейером, рассчитанным на выполнение до 8 микроопераций за такт. Также реализован достаточно продвинутый механизм предсказания ветвлений с высокой глубиной хранения истории, причём вмещает этот механизм достаточно объёмные структуры.
Следует отметить, что поддержки Hyper-Threading новые ядра не имеют, поэтому количество одновременно исполняемых потоков не превысит 144, что меньше, нежели у AMD Bergamo, где наличие такой поддержки позволяет говорить о 256 потоках. Однако в поддержке актуальных наборов инструкций и форматов данных Intel будущим чипам Sierra Forest не отказала.
Новые процессоры научатся работать с BF16, а также поддерживают продвинутые наборы инструкций вроде AVX-IFMA и AVX-DOT-PROD-INT8, однако не AVX-512. Не будет и матричных расширений AMX — два последних набора останутся прерогативой P-ядер Redwood Cove. Впоследствии Intel планирует сгладить эту разницу с помощью AVX10, но не в поколении Sierra Forest. В качестве мер по обеспечению повышенной безопасности в новых Е-ядрах реализованы технологии Intel CET, VT-rp, поддерживаются доверенные домены (технология Trusted Domain Extensions, TDX), а также расширения SGX.
Базовой единицей компоновки Sierra Forest станет тайл, содержащий 2 или 4 ядра, 4 Мбайт кеша L2, а также «кусок» (slice) кеша LLC объёмом 3 Мбайт. LLC делится между всеми ядрами в процессоре, но его также можно будет разбить на кластеры для отдельных NUMA-узлов. Сшивка тайлов в чиплет будет осуществляться за счёт логически монолитной, но при этом модульной меш-сети, за связь же чиплетов между собой отвечают мостики EMIB.
По краям чиплета расположится подсистема памяти — контроллеры DDR5-6400. В этом тоже есть отличие от подхода AMD. В случае Sierra Forest и Granite Rapids IO-тайл будет одинаковым для обоих процессоров, но он не будет содержать контроллеры памяти, а лишь HSIO-линии (PCIe 5.0, UPI) и некоторую другую обвязку. К слову, оба Xeon нового поколения, наконец, станут полноценными SoC.
На уровне платформы Sierra Forest будет поддерживать только двухпроцессорные конфигурации, что ограничит максимальную конфигурацию системы 288 ядрами. Платформу Birch Stream они будут делить с Granite Rapids, но последние получат поддержку 8S-конфигураций. Теплопакет Sierra Forest, согласно опубликованным слайдам, не превысит 205 Вт на процессор. Это не так уж много — для сравнения, 128-ядерные AMD EPYC Bergamo имеют TDP 360 Вт.
В целом, Sierra Forest чем-то напоминает концепцией решения Ampere Computing — это процессор с максимально возможным в рамках используемого пакета технологий количеством относительно несложных ядер, ориентированный на использование в облачных средах, в т.ч. хорошо подходящий для одновременного запуска множества виртуальных машин.
Однако в отличие от AmpereOne он позволит использовать всё богатство накопленного для платформы x86 программного обеспечения без необходимости пересборки. В сочетании с высокой заявленной энергоэффективностью это может отвлечь внимание потенциальных заказчиков от решений на базе Arm.
Источник:
