AMD EPYC 7003系列處理器技術(shù)架構(gòu)解析

在AMD Zen 3消費(fèi)級(jí)處理器產(chǎn)品大獲成功之后，AMD的眼光又轉(zhuǎn)向了企業(yè)級(jí)、云計(jì)算以及HPC市場(chǎng)。這一次，AMD帶來(lái)了全新的AMD EPYC（霄龍）7003系列處理器，最高64核心128線程、最多超過(guò)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手117%的性能以及主打高頻的“F”系列產(chǎn)品，都讓霄龍7003系列處理器充滿著強(qiáng)悍的競(jìng)爭(zhēng)力，值得我們細(xì)細(xì)品味。

AMD的EPYC系列處理器是在2017年6月20日正式發(fā)布的。經(jīng)過(guò)4年多的發(fā)展，EPYC系列處理器成為目前企業(yè)級(jí)、超算以及加速計(jì)算市場(chǎng)上最重要也是最值得選擇的處理器產(chǎn)品之一。EPYC系列處理器經(jīng)歷了多代發(fā)展，從代號(hào)“那不勒斯”的第一代EPYC 7000系列處理器開始，到2019年8月問(wèn)世，代號(hào)“羅馬”的第二代EPYC 7002系列處理器，再到本次發(fā)布的Zen 3架構(gòu)、代號(hào)“米蘭”的第三代EPYC 7003系列處理器，AMD通過(guò)先進(jìn)的工藝制程、創(chuàng)新的內(nèi)核設(shè)計(jì)、獨(dú)特的Chiplet方案以及更為市場(chǎng)化的型號(hào)設(shè)置，在服務(wù)器市場(chǎng)份額不斷攀升。

在AMD EPYC 7003系列處理器上，AMD宣稱自己在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上將繼續(xù)根據(jù)路線圖實(shí)現(xiàn)性能提升、提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的性能、更強(qiáng)安全性的產(chǎn)品以及通過(guò)計(jì)算加速帶來(lái)的價(jià)值提升三個(gè)方面持續(xù)努力。AMD給出的有關(guān)EPYC 7003系列處理器的總體性能評(píng)價(jià)包含了三個(gè)方面，也就是相比上代產(chǎn)品最高兩倍的企業(yè)級(jí)性能提升（基于SPECjbb2015測(cè)試）、最高兩倍的云計(jì)算性能提升（基于SPECrate?2017_int_base測(cè)試）、最高兩倍的HPC性能提升（基于SPECrate?2017_int_base測(cè)試）。因此，本次EPYC 7003系列產(chǎn)品的確值得期待。

EPYC全面進(jìn)化：AMD Zen 3架構(gòu)入駐

對(duì)AMD這樣橫跨多個(gè)領(lǐng)域的廠商來(lái)說(shuō)，一款處理器核心架構(gòu)的設(shè)計(jì)，基本上決定了未來(lái)數(shù)年產(chǎn)品發(fā)展方向。從Zen開始，AMD的核心架構(gòu)設(shè)計(jì)開始突飛猛進(jìn)，不斷改進(jìn)和拓展，充分挖掘著架構(gòu)的潛力。現(xiàn)在，AMD全新的Zen 3架構(gòu)已經(jīng)被用于桌面銳龍系列處理器和移動(dòng)銳龍系列處理器產(chǎn)品，AMD的四大產(chǎn)品線中，只有面向HEDT平臺(tái)的線程撕裂者和面向商用的EPYC系列尚未更新。在EPYC 7003系列處理器上，Zen 3終于來(lái)了。

Zen 3架構(gòu)：19%的IPC性能提升

有關(guān)AMD在Zen 3架構(gòu)設(shè)計(jì)上的變更和一些細(xì)節(jié)內(nèi)容，本刊已經(jīng)介紹了多次。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，對(duì)于商業(yè)用戶，AMD的Zen 3架構(gòu)主要有四大改進(jìn)，它們是增強(qiáng)的分支預(yù)測(cè)能力、更強(qiáng)的整數(shù)吞吐能力，雙倍INT8單元和更強(qiáng)的浮點(diǎn)能力、大幅度降低的內(nèi)存延遲等。通過(guò)架構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)，AMD在Zen 3上實(shí)現(xiàn)了19%的IPC提升，大幅度提高了處理器單核心執(zhí)行能力。更加具體來(lái)看的話：

1.Zen 3架構(gòu)采用了SMT設(shè)計(jì)，每個(gè)核心擁有2個(gè)線程。

2.Zen 3架構(gòu)應(yīng)用了最先進(jìn)的分支預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)，能夠有效避免分支預(yù)測(cè)錯(cuò)誤和空泡等問(wèn)題。

3.在緩存方面，Zen 3的一級(jí)指令緩存和一級(jí)數(shù)據(jù)緩存都采用了8路設(shè)計(jì)，容量為32KB，Op緩存部分支持4K個(gè)指令排序，二級(jí)緩存采用了數(shù)據(jù)和指令混合的方案，8路，容量為512KB。

4.前端指令解碼方面，Zen 3每周期可以執(zhí)行4個(gè)指令解碼（依舊是4發(fā)射設(shè)計(jì)）或者從Op緩存中提取8個(gè)指令，對(duì)整數(shù)或者浮點(diǎn)數(shù)據(jù)而言，每周期可以分派6個(gè)宏指令或者微指令，這里Zen3依舊采用了協(xié)處理器執(zhí)行模型，且可以分別同時(shí)執(zhí)行整數(shù)和浮點(diǎn)計(jì)算。

5.Zen 3的執(zhí)行部分也經(jīng)過(guò)了加強(qiáng)，現(xiàn)在Zen 3的整數(shù)執(zhí)行單元有4個(gè)整數(shù)ALU單元、1個(gè)帶分支預(yù)測(cè)的ALU單元、3個(gè)AGU單元和1個(gè)專用分支預(yù)測(cè)單元。由于有3個(gè)AGU單元，在地址計(jì)算方面，Zen 3每周期可以進(jìn)行3個(gè)地址計(jì)算。浮點(diǎn)計(jì)算部分是Zen3加強(qiáng)的重點(diǎn)之一，Zen 3現(xiàn)在擁有6個(gè)浮點(diǎn)計(jì)算單元，每周期可以執(zhí)行2個(gè)256bit的FP乘積累加運(yùn)算單元（FMAC）。

6.內(nèi)存單元部分，Zen 3的內(nèi)存單元現(xiàn)在每周期可以執(zhí)行3個(gè)數(shù)據(jù)加載，或者執(zhí)行1個(gè)數(shù)據(jù)加載和2個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，這樣的混合模式也提高了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率。

另外，AMD還給出了Zen 3架構(gòu)和之前Zen 2架構(gòu)的對(duì)比。相比AMD的Zen 2架構(gòu)，AMD的Zen 3在前端、執(zhí)行、讀取和存儲(chǔ)三大部分最重要的改進(jìn)為：

前端部分的改進(jìn)包括：

●兩倍容量的L1 BTB，現(xiàn)在容量是1024單位

●提高了分支預(yù)測(cè)單元的帶寬

●分支預(yù)測(cè)單元的“無(wú)空泡”模式

●可以從錯(cuò)誤預(yù)測(cè)中更快速地恢復(fù)

●Op緩存更快的排序速度

●更細(xì)粒度的Op緩存管道切換執(zhí)行部分：

●整數(shù)部分擁有專用的分支預(yù)測(cè)和地址選擇器

●整數(shù)部分擁有更大的執(zhí)行窗口（增加了32個(gè)單位）

●降低了整數(shù)和浮點(diǎn)指令通過(guò)Ops選擇的延遲

●浮點(diǎn)計(jì)算部分現(xiàn)在變化為6個(gè)單元

●浮點(diǎn)部分MAC計(jì)算降低了1個(gè)周期讀取和存儲(chǔ)單元：

●更高的讀取和存儲(chǔ)帶寬（分別增加了1個(gè)單位）

●更為靈活的加載和存儲(chǔ)操作

●改進(jìn)的內(nèi)存依賴性檢測(cè)

●TLB部分的walker表從2個(gè)增加至6個(gè)

安全特性：全面加強(qiáng)

除了上述內(nèi)容外，AMD在Zen 3的指令集方面也做出了一些增強(qiáng)，帶來(lái)了包括INVLPGB、AVX2-VAES/VPCLMULQDQ、SEV- ES Enhancements、Secure Nested Paging、CETShadow Stack、Memory Protection Keys for Users等新的指令集，面向的功能包括內(nèi)核功能、浮點(diǎn)計(jì)算（AVX2，主要面向浮點(diǎn)計(jì)算、加密解密等功能）和安全功能等。

在安全功能方面，AMD特別提到，新的EPYC系列處理器和Zen 3架構(gòu)大幅加強(qiáng)了這方面的功能，包括專門設(shè)計(jì)的增強(qiáng)的SEV- ES功能，主要是限制中斷的注入，限制惡意管理程序注入SEV- ES訪客中斷/異常類型，另外還能夠?qū)⒄{(diào)試寄存器添加到交換狀態(tài)中，這類功能能夠很好地避免之前類似“熔斷”“幽靈”那樣的攻擊手段生效。此外，AMD還加入了SNP安全嵌套分頁(yè)，主要基于虛擬機(jī)內(nèi)存、虛擬機(jī)寄存器的加密保密功能，進(jìn)一步增加系統(tǒng)完整性保護(hù)，防止惡意程序的攻擊，而新的CET ShadowStack功能則可以防止ROP攻擊等。

AMD總結(jié)了從之前第一代EPYC處理器到現(xiàn)在第三代EPYC處理器，AMD在安全特性方面的努力。比如面對(duì)“熔斷”“幽靈”這樣的攻擊，第一代EPYC系列處理器只能使用固件或者SO/VMM等方式進(jìn)行防御，也就是基本上都在軟件層面上控制，雖然已經(jīng)領(lǐng)先競(jìng)品很多，但相對(duì)而言安全性并不高且有性能損失。從第二代EPYC系列處理器開始到現(xiàn)在全新的第三代EPYC系列處理器，AMD在硬件層面做出了獨(dú)特設(shè)計(jì)，現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)硬件和OS/VMM層面的雙重防御，其安全性能更好并且性能損失更低?？偟膩?lái)說(shuō)，在Zen 3架構(gòu)引入之后，AMD全新EPYC 7003處理器無(wú)論是性能還是安全特性，都得到了顯著的進(jìn)步。尤其是針對(duì)商用的安全特性方面，AMD還做出了針對(duì)性的增強(qiáng)，這一點(diǎn)在后文中還有更為詳細(xì)的解釋。

AMD EPYC 7003系列處理器的SoC設(shè)計(jì)一覽

除了CPU架構(gòu)之外，AMD在處理器SoC層級(jí)的設(shè)計(jì)上也頗有獨(dú)到之處。EPYC 7003是一款面向企業(yè)級(jí)用戶、HPC和云計(jì)算的處理器，它的設(shè)計(jì)又有哪些特點(diǎn)呢？

SoC宏觀結(jié)構(gòu)：Chiplet 9芯片設(shè)計(jì)

先來(lái)看看EPYC 7003系列的全新特性。EPYC 7003系列在SoC層級(jí)上除了之前詳細(xì)介紹的Zen 3架構(gòu)外，還帶來(lái)了增強(qiáng)的存儲(chǔ)性能，AMD特別指出EPYC 7003系列處理器擁有目前x86處理器中最大的L3容量，平均每個(gè)核心最多可以分配到最多32MB。內(nèi)存方面支持4通道、6通道和8通道內(nèi)存交織，其中6通道內(nèi)存配置模式是新增的。

在可升級(jí)性方面，EPYC 7003系列處理器和之前的EPYC7002系列處理器采用了同樣的插槽方案，用戶只需要更新主板的BIOS，就可以無(wú)縫升級(jí)至全新的產(chǎn)品，這進(jìn)一步降低了廠商的采購(gòu)、使用成本。最后，EPYC 7003系列產(chǎn)品安全特性得到了進(jìn)一步加強(qiáng)（不僅僅是Zen 3架構(gòu)）。

AMD展示了EPYC 7003系列處理器SoC層面的宏觀架構(gòu)圖。本次EPYC 7003系列處理器依舊采用了Chiplet設(shè)計(jì)，1個(gè)IO芯片+8個(gè)計(jì)算芯片，整個(gè)處理器內(nèi)部的布局依舊是IO核心位于中央，四周分別布置了總計(jì)8個(gè)CCD計(jì)算芯片，總計(jì)9顆芯片來(lái)組成整個(gè)EPYC 7003系列產(chǎn)品的SoC。

全新的Zen 3 CCD架構(gòu)：最多每核心32MBL3緩存

繼續(xù)深入的話，EPYC 7003的CCD應(yīng)該和桌面銳龍?zhí)幚砥鞯腃CD基本相同，那就是1個(gè)CCD內(nèi)部包含了8顆Zen 3架構(gòu)的CPU核心，每個(gè)CPU核心擁有自己的L2緩存以及共享的32MBL3緩存。這部分核心采用了臺(tái)積電的7nm工藝制造。在Zen 3架構(gòu)的銳龍?zhí)幚砥魃?，AMD使用的7nm工藝經(jīng)過(guò)了升級(jí)，因此在頻率、功耗方面表現(xiàn)都更為出色。在EPYC 7003系列產(chǎn)品上，AMD表示仍然采用了改進(jìn)的7nm工藝。

在CCD方面，AMD之前提及新的EPYC 7003系列處理器最高可以為單個(gè)核心配置32MB L3緩存。能實(shí)現(xiàn)如此大容量的L3緩存配置，一方面是由于Zen 3架構(gòu)的原因。Zen 3架構(gòu)在SoC層面將Zen 2架構(gòu)的兩個(gè)CCX合二為一成為一個(gè)CCD，所有8個(gè)核心共享32MB L3緩存，這一部分內(nèi)容在本刊之前對(duì)銳龍5000系列處理器的介紹中有詳細(xì)的解釋。在這里需要額外強(qiáng)調(diào)的是Zen2和Zen 3在緩存使用機(jī)制上的一點(diǎn)差異。在Zen 2上，4個(gè)核心共享16MB緩存，其中8MB緩存被用作存放所有核心都使用的共享數(shù)據(jù)，其余的8MB緩存則分配給4個(gè)核心使用，平均每個(gè)核心使用2MB。

在Zen 3上，8個(gè)核心共享32MB緩存，其中依舊是8MB用于所有核心存放共享數(shù)據(jù)，剩余的24MB則可供每個(gè)核心使用，單核理論上最高可達(dá)24MB，所有核心平均分配的話每個(gè)核心可以得到3MB L3緩存。相比Zen 2的設(shè)計(jì)，Zen 3的方案由于核心可使用的緩存數(shù)量的提升，因此帶來(lái)了命中率的提高。比如在一些指令密集型應(yīng)用中，這類應(yīng)用占用緩存不多，但是需要更多的核心操作，因此可能只需要8MB共享緩存就能滿足需求，其余的24MB緩存就可以被其他操作占用。因此，AMD通過(guò)改良核心設(shè)計(jì)帶來(lái)了緩存命中率的提高，反映在大量的應(yīng)用程序中就是效率、性能的提升。接下來(lái)，EPYC 7003系列處理器最高可以為單個(gè)核心配置32MB L3緩存的另一方面原因則得益于自身的設(shè)計(jì)。AMD以EPYC 75F3處理器為例，這款處理器有32個(gè)核心，但是依舊采用了9個(gè)芯片的方案，也就是說(shuō)，EPYC 75F3依舊保留了所有的CCD和32MB緩存。因此最終對(duì)每個(gè)CCD來(lái)說(shuō)，其所擁有的4個(gè)核心將可以使用32MB緩存，在理論上能進(jìn)一步提高緩存敏感型應(yīng)用的性能。

在最極端的情況下，比如8核心的EPYC 72F3處理器，也可以采用這種方式實(shí)現(xiàn)，實(shí)際上就是每個(gè)CCD保留了1個(gè)核心，可使用完整的32MB緩存。雖然這種方式所耗費(fèi)的成本大，但是1個(gè)Zen 3核心得到了32MB L3緩存，很大程度上可以將緩存敏感型應(yīng)用的性能提升至本代架構(gòu)設(shè)計(jì)下的極限值，單線程性能也會(huì)得到一定程度的提升，同時(shí)還保留了8通道內(nèi)存、128通道PCIe 4.0等技術(shù)規(guī)格，讓這款產(chǎn)品在頂級(jí)商用市場(chǎng)找到自己的用武之地。

IO核心的特性：內(nèi)存支持情況

AMD還特別提到了IO核心對(duì)內(nèi)存控制器的改進(jìn)。目前IO核心的內(nèi)存控制器支持最高8通道DDR4 3200 ECC內(nèi)存，支持內(nèi)存的類型包括RDIMM、LRDIMM、3DS、NVDIMM- N。內(nèi)存容量方面，以每2個(gè)DIMM實(shí)現(xiàn)1個(gè)通道計(jì)算的話，一個(gè)處理器插座可以支持最大4TB內(nèi)存，也就是說(shuō)1個(gè)DIMM支持最多256GB內(nèi)存。

為了進(jìn)一步說(shuō)明AMD在內(nèi)存控制器上的設(shè)計(jì)，AMD還專門用一張PPT來(lái)說(shuō)明有關(guān)內(nèi)存交織的配置模式。AMD將處理器內(nèi)存的通道以A、B、C、D、E、F、G、H八個(gè)英文字母進(jìn)行命名，如果只是使用4個(gè)通道的話，那么需要啟用的是C、D、H、G的DIMM1，一共組成4個(gè)通道。如果是8通道的話，可以啟用所有八個(gè)通道的DIMM1即可，相關(guān)的DIMM0處于空閑狀態(tài)也不會(huì)影響多通道的運(yùn)營(yíng)。另外，AMD本次特別加入了6通道設(shè)計(jì)，這是在前代4通道和8通道之間插入的一種新的模式，可以獲得相對(duì)4通道和8通道更好的平衡性能和成本。6通道方案中，F(xiàn)和B通道不需要插入內(nèi)存，其余的通道只需要在DIMM1插入內(nèi)存即可實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于EPYC 7003系列處理器的內(nèi)存支持情況，AMD認(rèn)為如果用戶使用AMD推薦的內(nèi)存通道方案的話，有助于避免內(nèi)存通道中出現(xiàn)過(guò)熱的點(diǎn)，也就是說(shuō)之前的方案可能存在部分內(nèi)存通道被系統(tǒng)反復(fù)調(diào)用，從而出現(xiàn)內(nèi)存通道負(fù)載過(guò)重、影響性能的情況。新的方案則可以更好地平衡工作負(fù)載，并且可以降低配置內(nèi)存的成本以及所需內(nèi)存數(shù)量。

IO核心的特性：安全控制

除了8個(gè)CCD外，EPYC 7003系列處理器中最大的一顆芯片就是IO核心了。IO核心內(nèi)部包含了AMD安全處理器（AMDSecure Processor）、最多8通道的DDR4內(nèi)存控制器、安全控制中心以及PCIe控制器。在PCIe控制器方面，EPYC 7003的PCIe控制器可以兼容PCIe 3.0和PCIe 4.0，最多擁有128條PCIe通道，不過(guò)這些通道也可以被分配用作SATA或者其他內(nèi)部互聯(lián)，因此一個(gè)IO核心最多可以支持32個(gè)SATA或者NVMe設(shè)備，另外還有162個(gè)可配置通道。同時(shí)IO核心內(nèi)部還擁有服務(wù)器的互聯(lián)控制中心，提供了包括USB、UART、SPI、LPC、I2C等模塊，并對(duì)外提供互聯(lián)功能。

下面具體來(lái)介紹一下安全處理器。安全處理器是一個(gè)32bit的微控制器，可以獨(dú)立運(yùn)行相關(guān)的安全操作系統(tǒng)和核心功能。其具體功能包括專用的安全子系統(tǒng)、安全啟動(dòng)、硬件可信啟動(dòng)、SME（Secure Memory Encryption，安全存儲(chǔ)加密）、SEV- ES、SNP等功能。其中SEV- ES和SNP在本文之前也已經(jīng)介紹過(guò)。但是，AMD在這里特別提到有關(guān)硬件驗(yàn)證啟動(dòng)技術(shù)，首先AMD的安全處理器會(huì)加載片上ROM的只讀內(nèi)存，讀取硬件信任根文件，這是一個(gè)在芯片上固定位置的驗(yàn)證文件。然后在操作系統(tǒng)內(nèi)核開始讀取BIOS代碼之前會(huì)根據(jù)信任根文件的內(nèi)容對(duì)BIOS進(jìn)行驗(yàn)證，在BIOS通過(guò)安全認(rèn)證之后，系統(tǒng)才會(huì)加載包括操作系統(tǒng)、虛擬機(jī)等應(yīng)用。

在數(shù)據(jù)安全方面，AMD還提供了密鑰管理來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)端到端的加密，比如從ROM到DIMM，密鑰管理的相關(guān)功能都可以對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)加密。這個(gè)功能有多個(gè)模式，一個(gè)是SME安全內(nèi)存加密，這個(gè)模式下只要系統(tǒng)重置就會(huì)生成一個(gè)單一隨機(jī)密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密;另一個(gè)模式是內(nèi)存加密虛擬化SEV模式，也包括之前提到的SNP功能，SEV模式可以針對(duì)虛擬機(jī)提供單獨(dú)的密鑰，也可以針對(duì)每一個(gè)訪客的登錄進(jìn)程來(lái)給出單獨(dú)的密鑰，并交由安全處理器來(lái)使用和控制。AMD宣稱，在這種模式下可用的密鑰數(shù)量為509個(gè)，和前代產(chǎn)品相同。上述兩個(gè)功能配合SNP、SEV以及SEV-SE，就能完成虛擬機(jī)有關(guān)安全登錄的控制和管理。

從AMD在安全方面的功能情況來(lái)看，實(shí)際上相當(dāng)于AMD在IO核心上內(nèi)置了一個(gè)專用的安全處理器和專用的操作系統(tǒng)，通過(guò)只讀、隔離控制的方式將安全核心的操作和外部操作系統(tǒng)、虛擬機(jī)進(jìn)行分離，并在內(nèi)核層面生成密鑰進(jìn)行安全處理，這樣就形成了一個(gè)高于現(xiàn)有操作系統(tǒng)或者應(yīng)用層面的獨(dú)特的安全層。所有的操作和控制包括BIOS這樣傳統(tǒng)意義上，人們看起來(lái)比較基礎(chǔ)的層級(jí)，都需要先通過(guò)安全處理器和相關(guān)安全功能的驗(yàn)證后才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這不但使得數(shù)據(jù)更為安全，還帶來(lái)了整個(gè)系統(tǒng)更為堅(jiān)強(qiáng)的抗攻擊能力，配合CPU的新指令集、各種安全功能等，大幅提高了處理器的安全特性。

這一部分的最后再來(lái)看看IO核心的工藝情況。之前AMD在銳龍5000系列處理器上，IO核心采用了格羅方德的12nm工藝，因此，在新的EPYC 7003系列處理器上，AMD也可能采用同樣的做法，那就是IO核心依舊使用的是格羅方德的12nm工藝。實(shí)際上，對(duì)EPYC處理器來(lái)說(shuō)，IO核心的面積由于集成了內(nèi)存控制器、緩存、PCIe控制器以及和所有核心連接的Infinity Fabric、各種功能單元接口等，因此內(nèi)部結(jié)構(gòu)不但非常復(fù)雜并且晶體管數(shù)量也不小。實(shí)際上在格羅方德的12nm工藝下，IO核心的面積非常大。目前尚未有具體的IO核心面積數(shù)據(jù)，但是目測(cè)來(lái)看，基本相當(dāng)于4～6個(gè)CCD核心。可能AMD會(huì)在未來(lái)進(jìn)一步升級(jí)IO核心的工藝。

AMD EPYC 7003系列處理器：型號(hào)和性能

在了解了有關(guān)EPYC 7003系列處理器在核心架構(gòu)和SoC設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容后，接下來(lái)我們來(lái)看看EPYC 7003系列處理器型號(hào)方面的內(nèi)容。說(shuō)實(shí)話，對(duì)EPYC這種面向企業(yè)級(jí)、商業(yè)用戶的處理器而言，在型號(hào)方面很可能是非常復(fù)雜和難以區(qū)分的。不過(guò)AMD在型號(hào)梳理歸納方面顯然還是下了一番功夫，從核心數(shù)量和用途兩個(gè)方面進(jìn)行了歸納，讓大部分用戶一眼就知道自己需要什么、應(yīng)該選擇什么。首先來(lái)看所有處理器都支持的技術(shù)特性。目前所有EPYC 7003系列處理都支持8通道DDR4 3200、最大4TB內(nèi)存、128通道PCIe 4.0、SMT技術(shù)、支持Turbo 頻率加速、支持18Gbps的AMD Infinity Fabric總線、支持SME和SEV安全特性、支持IF總線和內(nèi)存時(shí)鐘同步等技術(shù)。在支持所有技術(shù)特性的基礎(chǔ)上，AMD將處理器核心數(shù)量分為7個(gè)檔次，分別是64核心、56和48核心、32核心、28核心、24核心、16核心以及8核心進(jìn)行排列，總計(jì)19款（部分產(chǎn)品分為后綴“P”的單路產(chǎn)品，因此表中只有15個(gè)）。

Stream-Traid

Stream是業(yè)界廣為流行的綜合性內(nèi)存帶寬實(shí)際性能測(cè)量工具之一。和硬件廠商提供的理論最大內(nèi)存帶寬不同，通過(guò)fortran和C兩種高級(jí)且高效的語(yǔ)言編寫完成的Stream，可以在測(cè)試中充分發(fā)揮出內(nèi)存的能力。Stream一共包含Copy、Scale、Add和Triad這4種操作，其中Triad組合了前面3種操作，所以其測(cè)試成績(jī)更具參考價(jià)值。

對(duì)比參測(cè)處理器的規(guī)格參數(shù)我們不難看出，第三代AMDEPYC處理器的每路理論內(nèi)存帶寬和EPYC 7742保持一致。從我們的測(cè)試成績(jī)來(lái)看，參測(cè)的3款第三代AMD EPYC處理器各自組成的雙路系統(tǒng)，在這項(xiàng)測(cè)試中的實(shí)際內(nèi)存帶寬基本保持一致，同時(shí)還小幅領(lǐng)先雙路EPYC 7742。

NAMD

NAMD是一種并行的分子動(dòng)力學(xué)代碼，由伊利諾伊大學(xué)厄巴納- 香檳分校貝克曼高級(jí)科學(xué)與技術(shù)研究所的理論和計(jì)算生物物理學(xué)小組開發(fā)，它主要用于大型生物分子系統(tǒng)的高性能模擬。本次測(cè)試中，我們主要通過(guò)NAMD來(lái)考察參測(cè)處理器的浮點(diǎn)性能。

從我們的測(cè)試結(jié)果可以看到，在核心數(shù)和線程數(shù)相同的情況下，得益于更高的基礎(chǔ)頻率，以及浮點(diǎn)性能上的提升，雙路EPYC7763在NAMD中以3%左右的優(yōu)勢(shì)勝過(guò)雙路EPYC 7742。此外，測(cè)試成績(jī)顯示雙路EPYC 7713的表現(xiàn)要比雙路EPYC 7742稍遜一籌，我們認(rèn)為這是EPYC 7713的基礎(chǔ)頻率比EPYC 7742稍低一些所致。

OpenSSL

OpenSSL廣泛用于保護(hù)服務(wù)器之間的通信，這是許多服務(wù)器堆棧中的重要協(xié)議。OpenSSL測(cè)試主要包含生成簽名和驗(yàn)證簽名兩部分，我們?cè)诒敬未藭r(shí)中主要進(jìn)行了生成簽名測(cè)試。

測(cè)試成績(jī)顯示，雙路EPYC 7763在我們的測(cè)試中每秒鐘可生成27163.2個(gè)簽名，其簽名效率比雙路EPYC 7742快2%左右。此外，即使EPYC 75F3的核心數(shù)和線程數(shù)僅為EPYC 7742的一半，但EPYC 75F3處理器的“高頻”特點(diǎn)讓它在OpenSSL中表現(xiàn)不俗—雙路EPYC 75F3在本次測(cè)試中生成簽名的效率可以達(dá)到雙路EPYC 7742的66%左右。

UnixBench Dhrystone 2和 Whetstone測(cè)試

本項(xiàng)目主要用于測(cè)試Unix系統(tǒng)性能，其中包括測(cè)試字符串處理的Dhrystone 2 using register variables和測(cè)試浮點(diǎn)操作速度和效率的Double- Precision Whetstone這兩個(gè)測(cè)試項(xiàng)目。此外，在這兩個(gè)測(cè)試項(xiàng)目均可選用單線程或多線程進(jìn)行測(cè)試，本次測(cè)試我們使用的是多線程。

第三代AMD EPYC處理器強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算性能在這部分測(cè)試中得到充分展現(xiàn)。例如在Double- Precision Whetstone這一測(cè)試項(xiàng)目中，雙路EPYC 7763的測(cè)試成績(jī)遠(yuǎn)超上一代定位旗艦的雙路EPYC 7742，領(lǐng)先幅度高達(dá)40%，同時(shí)雙路EPYC7713也在這項(xiàng)測(cè)試中領(lǐng)先雙路EPYC 7742約3 4%。更令人欣喜的是，雙路EPYC 75F3在這部分測(cè)試中的性能表現(xiàn)可達(dá)雙路EPYC 7742的89%。而在Dhrystone 2 using registervariables這一測(cè)試項(xiàng)目中，第三代AMD EPYC處理器的表現(xiàn)同樣比較亮眼。例如相比雙路EPYC 7742，雙路EPYC 7763和雙路EPYC 7713的測(cè)試成績(jī)分別領(lǐng)先約17%和3%，同時(shí)雙路EPYC 75F3的性能也可以達(dá)到雙路EPYC 7742的78%左右。

C- ray 1.1

C- ray是一種常用的光線追蹤基準(zhǔn)測(cè)試，可以顯示多線程工作負(fù)載下處理器的差異，時(shí)間越短說(shuō)明系統(tǒng)性能越強(qiáng)。在本次測(cè)試中，我們使用了4K和8K這兩種分辨率進(jìn)行測(cè)試，從而對(duì)比參測(cè)系統(tǒng)在不同負(fù)載下的性能差異。

得益于較高的核心頻率，雙路EPYC 75F3在C- ray中的表現(xiàn)比較亮眼。雖然其核心數(shù)和線程數(shù)僅為雙路EPYC 7763的一半，但得益于較高的核心頻率，雙路EPYC 75F3在4K分辨率下完成測(cè)試任務(wù)僅比雙路EPYC 7763多耗時(shí)約1秒，而且即使在8K分辨率下，雙路EPYC 75F3完成測(cè)試任務(wù)的耗時(shí)也只是比雙路EPYC 7763多耗時(shí)約6秒。

Sysbench CPU測(cè)試

Sysbench是一款被廣泛使用的Linux基準(zhǔn)測(cè)試，它可以對(duì)CPU進(jìn)行性能測(cè)試，在測(cè)試中主要是通過(guò)CPU進(jìn)行質(zhì)數(shù)加法運(yùn)算，本次測(cè)試使用的質(zhì)數(shù)極限為10000個(gè)。

我們的測(cè)試成績(jī)顯示，雙路EPYC7763 每秒可完成487771輪運(yùn)算，而雙路EPYC 7713的性能約為雙路EPYC7763的92%。值得點(diǎn)贊的是，雙路EPYC 75F3每秒也能完成304232輪運(yùn)算，其性能約為雙路EPYC 7763的62%左右。雖然EPYC 75F3的核心數(shù)和線程數(shù)僅為EPYC 7763的一半，但我們認(rèn)為更高的基礎(chǔ)頻率是前者的“加分項(xiàng)”。

目標(biāo)：繼續(xù)強(qiáng)化服務(wù)器領(lǐng)域的市占率

總覽本次測(cè)試結(jié)果我們不難看出，Zen 3架構(gòu)讓第三代AMD EPYC處理器的綜合性能得到大幅增強(qiáng)。例如，在保持核心數(shù)和線程數(shù)相同的情況下，雙路EPYC 7763在浮點(diǎn)運(yùn)算性能相對(duì)雙路EPYC 7742有了跨越式的提升。同時(shí)即使核心數(shù)和線程數(shù)僅為雙路EPYC 7742的一半，但雙路EPYC 75F3的浮點(diǎn)性能也可以與之媲美。

得益于更大的執(zhí)行窗口，以及專用分支預(yù)測(cè)和地址選擇器的加持，第三代AMD EPYC處理器在整數(shù)運(yùn)算上的性能也得到增強(qiáng)，這一點(diǎn)也在本次測(cè)試中得到充分體現(xiàn)。此外，第三代AMDEPYC處理器提升了三級(jí)緩存應(yīng)用和內(nèi)存配置上的靈活性，以及大幅增強(qiáng)的安全性。不僅如此，第三代AMD EPYC處理器還針對(duì)不同客戶、不同場(chǎng)景推出了包含“F”系列產(chǎn)品在內(nèi)的多個(gè)細(xì)分產(chǎn)品線，共計(jì)19款產(chǎn)品，整個(gè)產(chǎn)品布局非常完善。

與此同時(shí)，AMD仍然在重點(diǎn)打造其EPYC處理器的生態(tài)系統(tǒng)。AMD也宣布，預(yù)計(jì)到2021年底，AMD EPYC處理器將與包括亞馬遜、思科、聯(lián)想、騰訊云在內(nèi)的眾多合作伙伴攜手合作，為其生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)超過(guò)400個(gè)云實(shí)例以及超過(guò)100個(gè)新OEM平臺(tái)。因此我們認(rèn)為，第三代AMD EPYC處理器將幫助企業(yè)用戶從容應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的IT挑戰(zhàn)，并成為AMD斬獲更多數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)份額的新一代戰(zhàn)略性產(chǎn)品。