نسل دوم پردازنده‌های Scalable یا مقیاس‌پذیر اینتل، ( پردازنده‌های Cascade Lake ) با ۵۶ هسته

نسل دوم پردازنده‌های Scalable یا مقیاس پذیر زئون اینتل

پردازنده های Scalable با نام Cascade Lake اکنون با ۵۶ هسته و فناوری Optane!

ریتم طراحی پردازنده های اینتل به گونه ای است که به مشتریانی که از سخت افزارهای اینتل استفاده می کنند حداقل تا ۳ سال گارانتی پشتیبانی از سوکت و پلتفرم ارائه گردد. در نتیجه، طبق معمول در هر سوکت دو پردازنده عرضه می شود.

Sandy Bridge و Ivy Bridge، Broadwell و Haswell و اکنون Cascade Lake به Skylake می پیوندد. نسل دوم پردازنده های مقیاس پذیر زئون همچنان با نامگذاری Platinum / Gold / Silver / Bronze به بازار می آیند اما این بار با ۵۶ هسته، پردازنده ای بسیار قدرتمندتر در اختیار شما خواهد بود. نه تنها هسته بیشتری در این نسل توسط اینتل ارائه می شود بلکه پشتیبانی از Optane، حافظه DRAM سریع تر، پیکربندی های جدید و اختصاصی سازی بهبود یافته از ویژگی هایی است که به این نسل افزوده شده است. اینتل همچنین در حالی ما را با پشتیبانی سخت افزارهایی فراتر از حد انتظار به منظور رفع آسیب پذیری های Spectre و Meltdown متحیر ساخته است که همچنان در مجموع کارآمدی بیشتری ارائه می دهد.

تکامل پردازنده : اندام ها و چشم های در حال رشد

بروزرسانی پردازنده یک مسئله چند بعدی است. پیشرفت های مشهودی وجود دارند که هر شرکتی می تواند به دنبال آن باشد : کارایی بیشتر، بهره‎وری بهتر، توان مصرفی پایین‌تر. پیشرفت های نامشهودی نیز وجود دارند که ممکن است مختص به مشتری باشد : پشتیبانی از دستورالعمل های جدید، بهینه سازی زیست بوم لایه ای (layered ecosystem)، پشتیبانی از فناوری های جدید، یا یک مدیریت محصول (product direction) جدید. تمرکز بر روی پردازنده های جدید نسل دوم مقیاس پذیر زئون اینتل که با نام Cascade Lake شناخته می شوند بسیار بیشتر از نسل قبلی است.

Cascade Lake بر مبنای Skylake در کنار افزایش آن مشخصات ثانویه ای ساخته شده است که اغلب در اولویت بعدی معرفی یک محصول استاندارد جای می گیرد.

ممکن است اینگونه بیان شود که به نوعی این همان ریزمعماری (microarchitecture) نسل قبلی است و بهبودی صورت نگرفته اما اینتل این محصول خود را با تمرکز بر روی پیاده سازی محصول، ویژگی های خاص توسعه یافته برای بازارهای نوظهور، امنیت افزایش یافته، و برای کسانی که به اندازه کافی ماجراجو هستند، دو پردازنده با عملکرد بالا را در یک بسته قرار داده است. با افزایش محدوده محصول و زیست بوم (ecosystem)، نسلی جدید متولد شده است.

این در واقعیت به چه معنی است؟ چه مشخصاتی تغییر یافته است؟ در این جا لیستی هست که ما را به سمت جزئیات هدایت می کند.

• بیشتر پردازنده های میان رده با همان قیمت، هسته‌های بیشتری دارند.
• در اکثر پردازنده ها فرکانس افزایش یافته است.
• حافظه L3 در بیشتر پردازنده های میان رده افزایش یافته است.
• از حافظه های DDR4 سریعتری پشتیبانی می شود.
• از حافظه های DRAM بیشتری پشتیبانی می شود.
• فناوری Optane DRAM در اغلب سری های Gold/Platinum پشتیبانی می شود.
• پیکربندی بهینه سازی شده پردازنده های جدید برای بازارهای خاص
• فناوری انتخاب سرعت (Speed Select) برای راه اندازی سیستم های ابری
• Cascade Lake-AP جدید از خانواده Platinum 9200، در هر سوکت تا ۵۶ هسته و مصرف ۴۰۰ وات را دارد.
• رفع پیشرفته آسیب پذیری های Spectre و Meltdown
• دستورالعمل های جدید AVX-512 VNNI برای حجم های کاری در حال ظهور

هر یک از این ها داستان های خود را دارند، و نشان می دهد که ساختن یک خانواده پردازنده برای اینکه به موفقیت برسد باید یک اکوسیستم (زیست بوم) مهم به عنوان پشتیبان داشته باشد. با صحبت در رابطه با اینتل، ای ام دی و آرم می توان گفت کاربر سازمانی امروزه، بسیار متفاوت از ۱۰ سال پیش است – آن ها محصولاتی بهینه سازی و سفارشی شده خاص خود را می خواهند، و چندان خواهان قطعاتی که به صور عمومی برای فروش به بازار عرضه می شوند نیستند. آن ها مایل به سرمایه گذاری بیشتر بر روی چیزی هستند که متناسب با بازارشان می باشد یا اگر چیزی را بدون نقشه راه بخواهند، منحصر به آن ها باشد. همه شرکت هایی که در این فضا هستند به دنبال مشتری و ارائه محصول مورد نیازشان به آن ها یا اینکه ساخت اکوسیستم موردنیازشان بر اساس تغییرات بار پردازشی برخی محصولات سفارشی است.

نام گذاری و ارتقاء در Cascade Lake

با استفاده از سیلیکون که در واقع کاربران سازمانی قصد خرید آن را خواهند نمود، اینتل همچنان در نامگذاری نسل دوم مدل های Platinum, Gold, Silver, و Bronze را حفظ کرده است. چیزی که جدید است خانواده Platinum 9200 می باشد. بر اساس تعداد هسته بیشتر، مدل های BGA (شبکه آرایه توپی) برای راه انداری‌هایی در تراکم بالا، یک محدوده از پسوندها و حروف را برای کمک به تشخیص برخی کالاهای متفاوت به کار برده است.

حروف به شرح زیر می باشند :

• No letter = Normal Memory Support (1.0 TB)
• M = Medium Memory Support (2.0 TB)
• L = Large Memory Support (4.5 TB)
• Y = Speed Select Models (see below)
• N = Networking/NFV Specialized
• V = Virtual Machine Density Value Optimized
• T = Long Life Cycle / Thermal
• S = Search Optimized

کاربرانی که با حروف مدل های نسل اول پردازنده های مقیاس پذیر آشنا هستند، به نبود حرف (F) پی خواهند برد. F حرف اینتل برای کدهای شناسایی محصول، با معماری ارتباطی OmniPath اینتل بود. اینتل اعلام کرده است که ساختار پردازنده های Fabric را برای نسل جدید نخواهد ساخت، که شاید نشان دهد به چه میزان محبوب بوده است.

از ترتیب حرف های جدید، کاربران متوجه خواهند شد که عدم تخصیص حرف به معنی پشتیبانی از ۱.۰ ترابایت حافظه یعنی دوبرابر نسل اول می باشد. این مقدار تا ۲ ترابایت برای حرف M افزایش می یابد و همچنین ۴.۵ ترابایت برای حرف L. این مقادیر شامل بخش هایی هستند که با فناوری Optane سازگارند، به طوری که یک پردازنده “L” می تواند از ۳ ترابایت حافظه Optane و ۱.۵ ترابایت حافظه DDR4 پشتیبانی کند، تا در مجموع ۴.۵ ترابایت ارائه شود. در تخصیص M/L، حرف M در ۲ ترابایت عجیب به نظر می رسد. بخصوص برای پردازنده ای که ۶ کانال حافظه دارد. این به این دلیل است که تعدادی برد اصلی در بازار در پیکربندی ‘2+1+1’ وجود دارند که با تعداد ماژول های DIMM در هر طرف پردازنده مرتبط است. ‘2+1+1’ به این معنی است که در هر طرف یک کانال حافظه شامل دو DIMM وجود دارد، یک با یک DIMM و دیگری نیز با یک DIMM. این پیکربندی ۸ کانال در سوکت ایجاد می کند که اجازه می دهد ۲ ترابایت تقسیم بر هشت شده و برابر با ۲۵۶ گیگابایت در هر اسلات DIMM گردد. که تقریبا پیچیده است.

از دیگر حروف، این ها بیشتر به بهینه سازی برای هر پردازنده در رابطه با تنظیمات تعداد هسته، فرکانس، توان، ساخت (برای قطعات با حرارت بالا)، و قیمت اشاره دارند. حرف عجیب اینجا ‘Y’ می باشد، مدل انتخاب سرعت (Speed Select)، که مربوط به فناوری جدید اینتل است که در پایین در رابطه با آن صحبت می کنیم.

به طور کلی تغییرات در میان پردازنده های نسل یک و دو به شرح زیر است:

Cascade Lake قابلیت پشتیبانی از فناوری Optane و پشتیبانی از DDR4-2933 (دو ماژول DIMM در هر کانال)، پشتیبانی بهتر از Spectre/Meltdown، دستورالعمل های VNNI و خانواده پردازنده های 9200 را دارد. ما اکنون از SKUهای دقیق پردازنده ها استفاده می کنیم و از خانواده 9200 جدید شروع می کنیم.

Cascade Lake-AP : خانواده Xeon Platinum 9200 اینتل

اینتل قبلا قصد خود را برای ساخت یک پلتفرم محاسباتی با کارایی و تراکم بالا اعلام کرده است. اطلاعیه اولیه نیز در ماه نوامبر ماه گذشته تحت پوشش قرار گرفت که حاکی از آن بود که اینتل دو مدار مجتمع سیلیکونی هسته تجاری بزرگ را در یک بسته قرار داده است، تا چیزی با دوبرابر حافظه و هسته  در چیزی کوچک تر از یک سیستم دو سوکتی بسازد. این محصول با توجه به اینکه اینتل برای این منظور طراحی شده بود تا صرفا بر روی بازار کامپیوترهای تراکم بالا متمرکز شود. این شرکت اعلام کرد که HPC پیش از این دارای دو پردازنده بود، اکنون می توانند معادل چهار پردازنده را داشته باشند.

بنابراین اینتل اکنون نامی برای این خانواده از محصولات دارد : و نام آن Xeon Platinum 9200 family است. اینتل ۳ قطعه را ارائه خواهد نمود. و پیش از آن شرکت اعلام کرده بود که ۴۸ هسته را در یک بسته واحد تحویل خواهد داد. اکنون این شرکت تا ۵۶ هسته را با توان طراحی حرارتی بالا تا 400w ارائه خواهد نمود. این پردازنده ها فقط به صورت BGA (شبکه آرایه توپی) هستند و تنها به عنوان طراحی های بنیادین سرور توسط اینتل از طریق سازندگان اصلی قطعات به فروش می رسد. سازندگان اصلی قطعات می توانند طراحی را به میزانی که مناسب می بینند بهینه کنند. از قبیل ارائه چهار تیغه در یک طراحی 2U یا استفاده ترکیبی از خنک سازی از طریق مایع و جریان هوا، هر چند پیکربندی مادربرد و پردازنده توسط اینتل ثابت خواهد ماند.

هر پردازنده ۴۰ خط از PCIe 3.0 را دارا خواهد بود و تا حدود ۱۲ کانال حافظه DDR4-2933 را پشتیبانی می کند. از Optane پشتیبانی نمی شود. زیرا بر اساس باور اینتل این دسته از محاسبات متراکم در تاسیسات رخ می دهد که محدودیت محاسباتی هستند نه محدودیت حافظه. دلیلی وجود دارد که بر این باور باشیم که برخی از تاسیسات حتی همه اسلات های کانال های حافظه را نخواهند داشت یا آن ها تنها یک DIMM در هر کانال خواهند بود.

با توجه به پیوندهای UPI در آن نمودار، آنچه که اینتل اساسا به مشتریان خود می دهد، راهی برای ساخت یک معادل فوق العاده متراکم از یک سیستم چهار سوکت است. به تنهایی با یک سیستم تک سوکت، پردازشگر مشابه یک سیستم دو سوکت مبتنی بر ارتباط ضعیف عمل می کند، بنابراین در نهایت ارزش در خانواده 9200 در طرح های سوکت دوگانه را مشاهده می کنیم.

اینتل قیمت های رسمی را برای این پردازنده ها منتشر نخواهد کرد، زیرا آن ها به صورت BGA و تنها به سازنده اصلی قطعات به عنوان سیستم فروخته می شود نه به صورت قطعات جداگانه و تکی.

مدل های اینتل Platinum 8200, Gold 6200, Gold 5100, Silver 4200 و Bronze 3200

پردازنده های دیگر در پشته اینتل نامگذاری و مشخصاتی نظیر تعداد هسته (تا ۲۸ هسته)، فرکانس (تا ۴ گیگاهرتز)، توان طراحی حرارتی (تا ۲۰۵ وات)، و حافظه کش (تا 38.5 مگابایت) متفاوت هستند.

لیست پردازنده ها به شرح زیر است:

حافظه پایدار Optane DC اینتل

نخست، فناوری جدید Optane اینتل به دو قسمت تقسیم شده و پلی میان DRAM و حافظه ذخیره ساز است. در محصولات ذخیره ساز ما در مورد رقبای 3D NAND صحبت می کنیم اما در ظرفیت کم،‌لایه ذخیره سازی با کارایی بالا که از NVMe استفاده می کند. در محصولات حافظه در فرم فاکتور DDR4 است و جایگزینی برای DRAM با ظرفیت بالا و سرعت کمتر ارائه می دهد. با پردازنده های جدید Cascade Lake اکنون از نسخه سازگار با حافظه DDR4 فناوری Optane پشتیبانی می شود. در این پیکربندی DDR4 به عنوان buffer/store در مقابل Optane عمل می کند، که برخی از تاخیرهای افزایش یافته را پنهان می کند. اما در نهایت به این معنی پایگاه های داده درون حافظه بزرگتر می توانند در هر سوکت مورد استفاده قرار گیرند.

دوما، به عنوان یک ذخیره ساز حافظه پایدار. عددی که اینتل علاقه دارد آن را در اینجا نقل کند زمانی است که سیستم راه اندازی مجدد شده و نیاز دارد تا تمام داده ها را مجددا از NVMe به حافظه اصلی بارگیری می کند. با حافظه پایدار مانند یک دستگاه ذخیره سازی داده ها از پیش وجود دارند و در نتیجه می تواند زمان از کار افتادگی را در حین بارگیری از پایگاه داده از ۴۰ ثانیه به ۴ ثانیه کاهش دهد که برای یک راه اندازی مجدد زمان از کار افتادگی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

برای مشتریان سازمانی که در واقع از Optane استفاده می کنند، به دو روش مختلف قابل مشاهده است: Memory Mode یا App Direct mode. در حالت memory mode فناوری Optane فقط به قالب حافظه DDR4 می رود، بنابراین به نظر می رسد که حافظه DRAM بیشتری در سیستم موجود است. در این حالت مشاهده مزایای داشتن حافظه بیشتر، بسیار آسان است. در حالت App Direct mode فناوری Optane در واقع به صورت یک دستگاه ذخیره سازی اما با عملکرد RAM به دستگاه متصل می شود. به منظور دریافت مزایای این حالت و استفاده از این فضای ذخیره سازی اضافی، ممکن است نرم افزار نیاز به بازطراحی داشته باشد.

در مورد سازندگان قطعات اصلی باید گفت که آن ها انتظار دارند مشتریانی که به پایگاه داده بزرگتری نیاز دارند نخستین خریداران Optane باشند، به عنوان حافظه بزرگتر توجیه پذیری اقتصادی بالاتری دارد.

اینتل Optane را در ماژول های 128 گیگابایتی، 256 گیگابایتی و 512 گیگابایتی و این روش به این معنی است که تا 6 ماژول Optane می تواند در هر سوکت نصب شود (با حداقل یک ماژول DDR4). اینتل اظهار داشت که فعلا قیمتی برای Optane ارائه نخواهد کرد و در صحبت با تولیدکنندگان قطعات اصلی اعلام داشته است که تمام راهکارهای مبتنی بر Optane آن ها می بایست تا ماه ژوئن در دسترس عموم قرار گیرد.

منبع : anandtech