AMD第三代EPYC处理器正式发布:IPC性能提高19%,安全性全面增强

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第三代EPYC处理器上,仍然采用了7nm工艺制造,架构上进行了较大的优化,最新的Zen3架构使得其IPC性能有了高达19%的提升。

  【51CTO.com原创稿件】在企业级市场,服务器处理器一直被英特尔垄断着,一直到AMD EPYC(霄龙)处理器发布后,这一行业的格局才开始真正出现变化。

  4年前,AMD推出了代号为那不勒斯的第一代EPYC(霄龙)处理器,凭借着片上系统小芯片架构CCX+IO DIE的设计,重新进入服务器市场,一经推出即得到了行业“玩家”的高度关注,并凭借着高性价比受到服务器厂商的普遍认可。

  4年后,AMD正式发布了第三代EPYC处理器:Milan,其采用了Zen3架构和7nm制程,其IPC性能相较代号为罗马的第二代产品提升最高达19%,并引入了SNP等诸多新技术,进一步增强安全性。

  全新设计的Zen3架构,IPC性能提升19%

  在2019年8月份,AMD推出了代号为罗马的第二代EPYC处理器,率先采用了7nm制造工艺,最高64核心,并全面支持PCIe 4.0等全新特性,广受业界关注。

  在刚刚发布的第三代EPYC处理器上,仍然采用了7nm工艺制造,架构上进行了较大的优化,最新的Zen3架构使得其IPC性能有了高达19%的提升。

  第三代EPYC处理器同样采用了9个小芯片的设计理念,依旧是运算CCD与Socket IO相整合,通过混合小芯片架构能够增强设计方面的灵活性,提供在CCD和中央IODIE配置方面更多的可能性。

  由于将CCD的 8个核心进行了完整的整合,因此八个核心能够同时共享32MB的缓存,有效提升了每颗核心去调用缓存的能力,降低了时延,对于那些用内存子系统比较密集的应用来说,能够有效提高性能。

  AMD院士及SoC架构师 Noah Beck表示,对于那些指令密集型的应用,有时需要用到8MB的缓存容量共享指令数据,在上一代的Zen2上,这些应用将三级缓存的容量用掉了一半。但是,在Zen3架构中,只需要用到32MB缓存容量的四分之一,这样的设计让每个核心都能够有机会去使用更多的缓存容量,理论上每核心最高有24MB,有效提高了命中率。他表示,命中率提高能够很好的反映在应用性能上的提升,不管是多核心还是多线程的应用,都能够大幅提高性能。

  在Zen3架构上,由于增加了六通道的内存交织选择,能够支持4和8之间做出一个更平衡的安排,让客户具有更多的灵活性,同时优化内存方面的成本。此外,第三代EPYC处理器继续支持PCIe4,提供两个DIMM通道,每个支持插槽4TB的内存容量,并通过更新BIOS实现了与二代产品的兼容。

  根据AMD 全球院士、Zen核心首席设计师 Mike Clark的介绍,从Zen2到Zen3架构,首先在前端上进行了改进,将BTB提高了一倍,达到1024。同时,增加了分支预测器带宽,并在分支预测中消除了冒泡现象,能够更快的进行寻址,从误测中恢复,在更高的工作负载中实现无缝的op cache和Instruction cache切换,实现更细颗粒度的流水线切换。

  在执行部分,针对整数运算提供了专用分支和ST数据拣选器,减少了应用运行时延;在浮点运算方面,增加了两个位宽的调度和分发,具备更快的FMAC周期。为了更快的实现存储加载,Zen3架构增加了两条INT8IMAC流水线,并对内存依赖性检测做了优化。同时,对于非随机内存的操作,通过6个页表查询器,实现了更好的TLB查询。

  Mike Clark表示,从整个系统来看,不管从单线程、单核心还是每个插槽的性能,都实现了非常好的性能提升。

  优化指令集,全面保障数据安全性

  根据Mike Clark的介绍,Zen3架构还对指令集进行了优化,在加速、加密和解密算法方面扩展了AVX2指令到256位。

  在安全这方面,Zen3架构对SEV进行改进,限制中断的注入,限制恶意管理程序注入SEV-ES访客中断/异常类型,能够将调试寄存器添加到交换状态中。此外,Zen3架构还新引入了SNP安全嵌套分页,在现有SEV-ES对虚机内存和虚机寄存器进行加密保密的基础上,增加了系统完整性保护,防止恶意管理程序通过重放、损坏、重新映射进行攻击。最后,Zen3架构还提供了CET Shadow Stack(CET影子栈),以此来防止ROP编程攻击,更好地确保系统安全性。

  Noah Beck表示,Zen3架构持续运用了AMD在安全处理器核心上的设计,把处理器安全的集成到IO die上。同时,为密钥生成、密钥管理提供了加密功能,并通过启用硬件验证实现了以硬件信任更为基础的平台安全。

  据介绍,Zen3架构由安全处理器去加载片上ROM只读内存,提供硬件的信任根基。同时,通过SME安全内存加密模式和内存加密虚拟化SEV模式,来提高系统的安全性。此外,Zen3架构还新增了影子栈的技术,能够增加对控制流攻击的防护,还有SNP能够去针对访客权限登录的一些虚机程序,去防止他们恶意攻击。

  Mike Clark表示,系统安全性是Zen3架构调整最大的部分,旨在保证用户对于数据的安全性,确保系统的安全可用。

  完善产品布局,满足不同行业用户需求

  AMD正式发布的第三代EPYC处理器,产品覆盖面非常广。

  AMDEPYC产品管理全球副总裁Ram Peddibhotla在介绍AMD第三代EPYC处理器的规划时表示,AMD此次一共发布了19款产品,主要面向三个类别的应用。

  首先,有四款产品针对单核性能做了最大优化,能够提高单核频率,可调用缓存,可使用内存、带宽,单核性能非常强,非常适用于关系型数据库、技术类运算和商用场景。有5款高密度的核心产品,能够给行业提供非常高的多线程运算性能和多插槽运算性能,主要针对企业应用、高性能计算和云计算。另外10款产品针对于性能平衡进行了很好的优化,对于整体拥有成本有比较强需求的企业客户。

  从产品的布局来看,AMD已经考虑到不同用户和企业的实际用户需求,全面覆盖企业级市场应用的各个层面。

  正如AMD高级副总裁兼服务器业务总经理Dan McNamara在开场中讲到的那样,AMD第三个EPYC处理器已经能够满足企业对于大数据分析、云计算、高性能计算等方方面面的需求,并加速布局生态,推出围绕第三代产品更多的应用,以强大的性能和安全性,以及非常高的性价比,为企业、IT经理人和投资人带来更好的价值。

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责任编辑:张诚 来源: 51cto
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