【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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