英特爾第五代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器：Emerald Rapids在各種數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載中進(jìn)行測(cè)試

最近，英特爾在紐約納斯達(dá)克舉行了“AI無(wú)處不在”活動(dòng)，公司在活動(dòng)中推出了其面向數(shù)據(jù)中心的第五代英特爾至強(qiáng)處理器以及基于Meteor Lake的英特爾酷睿Ultra處理器，供筆記本電腦和其他小型設(shè)備使用。我們很幸運(yùn)地在活動(dòng)前一天與一些英特爾專家一起進(jìn)行了直播，討論了英特爾酷睿Ultra系列處理器的一些細(xì)節(jié)，建議您在有空的時(shí)候查看。在那次直播中，我們首次獨(dú)家看到了一些酷睿Ultra基準(zhǔn)測(cè)試，并隨后對(duì)基于酷睿Ultra的筆記本電腦進(jìn)行了全面評(píng)估。

在這里，我們將討論新的英特爾第五代英特爾至強(qiáng)處理器，代號(hào)Emerald Rapids。第五代英特爾至強(qiáng)處理器是Sapphire Rapids的演變，我們?cè)诮衲暝缧r(shí)候進(jìn)行了評(píng)估，提供了許多細(xì)微的改進(jìn)和改進(jìn)，以增強(qiáng)功耗效率和性能。

第5代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器采用與基于Sapphire Rapids的第4代兄弟相同的核心微體系結(jié)構(gòu)，它們使用相同的英特爾7工藝制造，而且它們還與相同的插槽和平臺(tái)兼容。因此，幾乎所有英特爾的合作伙伴都可以迅速過(guò)渡到第5代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器的服務(wù)器產(chǎn)品。這些新處理器受益于英特爾制造過(guò)程的又一年的改進(jìn)，并采用了一些對(duì)固件、封裝和芯片設(shè)計(jì)進(jìn)行的調(diào)整，以提高性能和效率。

第4代至強(qiáng)處理器的核心數(shù)最多為60個(gè)，而第5代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器每個(gè)CPU最多有64個(gè)核心。這些更新的處理器還配備了一個(gè)經(jīng)過(guò)優(yōu)化的內(nèi)存控制器，與DDR5內(nèi)存兼容，運(yùn)行速度高達(dá)5600MT/s。對(duì)于目前考慮購(gòu)買(mǎi)新服務(wù)器的IT決策者而言，Emerald Rapids升級(jí)的緩存配置可能是最有趣的。在堆棧的頂部，一些第5代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器型號(hào)，采用雙32核心XCC瓷磚，將具有約3倍的LLC（最后一級(jí)緩存），總量為320MB。許多數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載從靠近處理器核心的大型緩存中獲益良多，因此這次獨(dú)立升級(jí)可能對(duì)英特爾的一些客戶來(lái)說(shuō)非常重要。第5代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器還配備了速度高達(dá)20GT/s的UPI 2.0鏈路，并支持英特爾的信任域擴(kuò)展，硬件支持的可信執(zhí)行環(huán)境。

第5代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器的另一個(gè)更新是對(duì)CXL類型3內(nèi)存的支持，采用Compute Express Link 1.1。CXL Type 3設(shè)備可以通過(guò)CXL接口擴(kuò)展系統(tǒng)的主存。當(dāng)然，第5代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器還具有最多12通道本地內(nèi)存支持（與第4代至強(qiáng)處理器相似）。12通道DDR5內(nèi)存和CXL Type 3附加設(shè)備的組合，可以用于擴(kuò)展容量或增加帶寬，以實(shí)現(xiàn)大型內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)和其他大數(shù)據(jù)工作負(fù)載，或虛擬機(jī)擴(kuò)展。

與基于Sapphire Rapids的第4代至強(qiáng)處理器一樣，第5代至強(qiáng)處理器采用多個(gè)瓷磚配置。頂級(jí)的“XCC”處理器采用兩個(gè)瓷磚芯片（每個(gè)瓷磚最多32個(gè)核心，總共64個(gè)核心）。 “MCC”第5代至強(qiáng)使用單片塊設(shè)計(jì)，最多32個(gè)核心（類似于第4代）。而“EE LCC”至強(qiáng)處理器也采用單片塊設(shè)計(jì)，最多20個(gè)核心。

從Sapphire Rapids上的XCC處理器的四個(gè)瓷磚切換到Emerald Rapids上的兩個(gè)較大的瓷磚，使緩存大小和功耗效率得以提升。這也導(dǎo)致了一些延遲的改善。當(dāng)數(shù)據(jù)穿越瓷磚時(shí)，會(huì)有性能和延遲影響，而在Emerald Rapids上，這種影響和性能變異被最小化。最大處理器的封裝也相對(duì)簡(jiǎn)化，并且需要較少的EMIB互連。

切換到XCC第5代至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器上的雙瓷磚改變了對(duì)各種集群模式的支持。而第4代至強(qiáng)處理器支持SNC（子NUMA集群）在SNC4、SNC2和Quad模式下，第5代至強(qiáng)支持SNC2或Hemi（半球模式）。開(kāi)箱即用的默認(rèn)配置也是不同的?；趩蝹€(gè)瓷磚的MCC第5代至強(qiáng)處理器保留對(duì)第4代至強(qiáng)處理器相同模式和默認(rèn)配置的支持。

使用較少的EMIB互連以及對(duì)互連頻率的一些調(diào)整，一些制造成熟度，以及對(duì)新增強(qiáng)的活動(dòng)空閑模式的支持，使第5代至強(qiáng)處理器在功耗效率方面與第4代處理器相比實(shí)現(xiàn)了顯著的改進(jìn)。在空閑時(shí)，功耗可以降低高達(dá)100W，而在低服務(wù)器利用率期間還有額外的改進(jìn)。

第5代至強(qiáng)處理器提供的新的優(yōu)化電源模式可以在利用率低于40%的情況下將每個(gè)插槽的功耗降低高達(dá)110W。第5代至強(qiáng)處理器對(duì)五個(gè)不同的Turbo級(jí)別具有改進(jìn)的Turbo比率，最終減少了在使用AVX512或AMX指令時(shí)的頻率懲罰。

較低的功耗，結(jié)合增加的Turbo頻率、更多的高速緩存和對(duì)更快內(nèi)存的支持，使第5代至強(qiáng)處理器的性能每瓦得到了顯著提高。

我們還應(yīng)該迅速提到一下Xeon D系列的一些更新。新的Xeon D-1800和Xeon D-2800系列處理器與現(xiàn)有平臺(tái)兼容。將推出12個(gè)新型號(hào)，最大核心數(shù)每個(gè)CPU增加到22個(gè)核心。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)/邊緣應(yīng)用的低功耗部分，將提供更高的核心數(shù)。70W型號(hào)的核心數(shù)從4個(gè)增加到8個(gè)，幾乎將這些芯片的計(jì)算資源翻倍。這些芯片還增加了對(duì)英特爾Speed Select Technology - Turbo Frequency（英特爾SST-TF）的支持，該技術(shù)提供了將Turbo頻率的優(yōu)先級(jí)分配給特定核心的能力。Xeon D-1800系列還獲得對(duì)雙100Gb以太網(wǎng)連接的支持。

Xeon E-2400系列處理器也進(jìn)行了一些更新。Xeon D-2400處理器將具有多達(dá)8個(gè)Raptor Cove核心，最大頻率超過(guò)5.5GHz。它們還轉(zhuǎn)向了一個(gè)新的插槽，并采用DDR5內(nèi)存，支持高達(dá)4800MT/s的速度。PCIe通道配置（PCIe 3與PCIe 4）、DMI鏈接數(shù)量以及支持的USB 3.2 Gen 2.2端口的最大數(shù)量也進(jìn)行了一些更改。

基于Emerald Rapids的第5代至強(qiáng)處理器的所有變化將導(dǎo)致性能或效率的提高，或者在工作負(fù)載方面都有所提升，這取決于具體情況。因此，對(duì)于仍在使用舊平臺(tái)的客戶來(lái)說(shuō)，這些處理器代表了一次重要的升級(jí)。

4代至5代至賽揚(yáng)處理器，Xeon處理器都配備了一系列加速器，以提高特定工作負(fù)載的性能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出CPU核心本身的能力。這些加速器的種類包括：

Intel高級(jí)矩陣擴(kuò)展（Intel AMX）

Intel數(shù)據(jù)流加速器（Intel DSA）

Intel內(nèi)存分析加速器（Intel IAA）

Intel動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡器（Intel DLB）

用于vRAN的Intel高級(jí)矢量擴(kuò)展（Intel AVX）

Intel高級(jí)矢量擴(kuò)展512（Intel AVX-512）

Intel QuickAssist技術(shù)（Intel QAT）

Intel加密加速

與第4代硅片一樣，英特爾提供其按需服務(wù)，允許客戶根據(jù)需要擴(kuò)展處理器的加速器功能。英特爾認(rèn)為按需服務(wù)的靈活性為客戶增添了價(jià)值，因?yàn)樗麄儫o(wú)需為可能不使用的加速器支付額外費(fèi)用，并且可以在以后根據(jù)軟件利用加速器的可用性增加功能。然而，這一觀點(diǎn)的反面是客戶可能會(huì)擁有系統(tǒng)中處于休眠狀態(tài)的強(qiáng)大硅片。

總體而言，英特爾發(fā)布了超過(guò)30款第5代Xeon SKU，這與上一代相比是一個(gè)顯著的減少。在給定型號(hào)中可用的加速器取決于芯片的預(yù)定段以及它在堆棧中的位置。有了這些，讓我們看看這些新處理器的性能如何...