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Yes！AMD發布7nm服務器芯片：Zen 3架構，IPC提升19%，最高64核

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2021年3月17日 -
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機器之心Pro萬象大會年度獲獎創作者,機器之心官方帳號據 AMD 官網數據顯示，EPYC 7003 系列處理器基於 Zen 3 內核和 AMD Infinity 架構打造，具有整套功能和特性：先進的 I/O、7nm x86 CPU 工藝技術以及片上集成安全處理器。 EPYC 7003 處理器具有每核心最多可達 32 MB 的 L3 緩存，支持 4-6-8 內存通道交織從而讓多 DIMM 配置具有更好的性價比，並且其互聯電路和內存之間時鐘同步，所有這些特性都將促進更好、更快地得到結果。 AMD Epyc 處理器。 據悉，AMD 發布「米蘭」服務器芯片，旨在從競爭對手英特爾手中搶占更多的市場份額。 與消費級 PC 和工作站相比，AMD 與英特爾在服務器芯片領域的競爭更為明顯。 即使在 AMD 開始主導多線程性能之後，英特爾依然在單線程方面占據領先地位。 這一領先地位在 2020 年趨於消失，但英特爾依然可以拿出與 AMD 幾乎相同的單線程性能，盡管在全線程性能方面遭到了碾壓。 據悉，AMD 已經完成該芯片的設計，並委托台積電采用 7nm 芯片制程工藝來實現量產。 全方位領先 Intel 至強可擴展處理器與 2019 年自家發布的第二代 7nm 制程 Epyc 羅馬（Rome）處理器相比，AMD Epyc「米蘭」完成了從 Zen 2 架構到 Zen 3 架構的過渡，並且與桌面端 Ryzen 5000 系列 CPU 相比相差不大。 但與英特爾 Xeon 處理器相比，Epyc「米蘭」的速度更快，且能夠使用更少的物理空間和功率完成更多的工作。 下圖展示了 AMD Epyc 處理器與英特爾 Xeon 處理器不同的發展曲線，其中 Epyc 處理器在 2017 年實現了突飛猛進，超越了英特爾 Xeon，並在之後幾年繼續遙遙領先：此外我們可以看到，2017 年和 2018 年，AMD Epyc 和英特爾 Xeon Scalable 之間並沒有拉開太大差距，但是 AMD 在 2019 年推出了 Zen 2 架構，實現了真正的巨大飛躍。 以具體數據說話，AMD Epyc 7763 系統上運行的 VDI 桌面會話數量是英特爾 Xeon Platinum 8280 系統上的 2.12 倍：AMD 首席執行官蘇姿豐在發布會上。 在高性能計算（HPC）和雲計算工作負載方面，第三代 Zen 架構的 AMD Epyc 處理器較競爭對手英特爾雙雙提升了 106%：在企業工作負載方面，AMD Epyc 處理器提升了 117%。 此外，即使從 64 核心的 Eypc 7763 降至 32 核心的 75F3，其性能依然較英特爾最佳性能提升了 70%。 從羅馬到米蘭，Epyc 處理器有哪些架構變化「米蘭」實現了 19% 的 IPC 提升，而這主要由於其采用了全新 Zen 3 架構，該架構改進了分支預測、執行 pipeline 更寬，每時鐘周期加載 / 存儲操作有所增加。 Zen 3 架構還提供了比 Zen 2 更統一的 L3 緩存設計。 Zen 2 / Rome 為每個四核組提供 16MiB L3 緩存，而 Zen 3 / Milan 為每個八核組提供 32MiB 的 L3 緩存。 雖然每核的 L3 緩存還是 4MiB，但對於多核共享數據的工作負載而言，Zen 3 這種更統一的設計可以更好地節省緩存空間。 如果八核的 L3 緩存數據為 3MiB，則二代羅馬處理器需要 6MiB，在每個四核組中它需要進行一次複制。 而三代「米蘭」處理器可以節省 3MiB 緩存，只用 3MiB 就可以服務八核，這也意味著單核可以處理更多 L3 緩存。 其結果就是針對大型工作負載實現更快的內核與緩存通信，同時有效存儲延遲也出現對應的降低。 安全性改進AMD Epyc 處理器在安全性方面的聲譽要好於英特爾至強處理器。 從 Epyc 羅馬開始，Spectre 和 Spectre V4 攻擊可以通過硬件和操作系統 / 虛擬機監視器（Hypervisor）得到緩解。 而這次新發布的「米蘭」處理器支持安全嵌套分頁（Secure Nested Paging），即為受信任的虛擬機提供保護，使其免於不受信任的虛擬機監視器，並且米蘭還提供了一個新特性——CET Shadow Stack。 該特性能夠提供返回地址的鏡像，從而免受面向返回編程（ROP）的攻擊。 這使得系統能夠檢測和緩解攻擊，即使成功實現了某個堆棧溢出攻擊，但它無法攻擊影子堆棧。 該特性要求操作系統 / 虛擬機監視器進行軟件更新。 Epyc「米蘭」CPU 型號Epyc「米蘭」處理器共有 19 種型號，包括 15 款雙路型和 4 款單路型，核心數從 8 核到 64 核不等（每路 16 線程到 128 線程不等），下至 8 核 72F3（3.70-4.10GHz，180W TDP），上達 64 核 7763（2.45-3.50GHz，280W TDP）。 圖源：https://www.amd.com/zh-hans/processors/epyc-7003-series所有的「米蘭」型號均提供同時多線程（單核雙線程）、8 通道 DDR4-3200 RAM、128 lane PCIe4、安全內存加密、安全加密虛擬化等。 其 SKU 被分為三個類別：最高單核性能，這類 SKU 名稱中的第三位為字母「F」，從 8 核 180W 72F3 到 32 核 280W 75F3；針對每個 socket 的最高核 / 線程數量進行優化，名稱中帶有「76」或「77」，從 48C/225W 7643 到 64C/280W 7763。 其他 SKU 名稱以 73、74、75 開頭，旨在「平衡」，可以優化性能和 TCO。 此外，如果 SKU 名稱中有「P」，則表示這是一個單 socket 模型。 AMD 與英特爾之爭AMD 表示，「米蘭」數據中心處理器比英特爾目前最好的數據中心芯片還要快。 據了解，這款芯片由 AMD 設計，並委托台積電使用其 7 納米芯片制程進行生產。 與之相反，英特爾的一貫做法是「芯片設計與制造一體化」。 但近年來英特爾的芯片制程技術略顯落後。 AMD「米蘭」芯片及二代「羅馬」芯片都超過了英特爾芯片，這幫助 AMD 搶占市場份額，比如谷歌棄用英特爾芯片，轉用 AMD 數據中心處理器。 AMD 高級副總裁兼服務器業務部總經理 Dan McNamara 表示，他相信只要 AMD 繼續將客戶反饋集成到每一代芯片中，AMD 將保持領先地位。 「我們已經生產出了第三代處理器，我們認為這是針對數據中心的頂尖 CPU。 如果我們繼續這一步調，我們將保持高競爭力。 」Dan 表示。 參考鏈接：https://arstechnica.com/gadgets/2021/03/amds-zen3-comes-to-the-server-room-with-epyc-milan/https://www.reuters.com/article/us-amd-intel/amd-launches-milan-chip-for-data-centers-as-battle-with-intel-intensifies-idUSKBN2B71VYhttps://www.amd.com/zh-hans/processors/epyc-7003-series
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機器之心Pro

萬象大會年度獲獎創作者,機器之心官方帳號

據 AMD 官網數據顯示，EPYC 7003 系列處理器基於 Zen 3 內核和 AMD Infinity 架構打造，具有整套功能和特性：先進的 I/O、7nm x86 CPU 工藝技術以及片上集成安全處理器。

EPYC 7003 處理器具有每核心最多可達 32 MB 的 L3 緩存，支持 4-6-8 內存通道交織從而讓多 DIMM 配置具有更好的性價比，並且其互聯電路和內存之間時鐘同步，所有這些特性都將促進更好、更快地得到結果。

AMD Epyc 處理器。

據悉，AMD 發布「米蘭」服務器芯片，旨在從競爭對手英特爾手中搶占更多的市場份額。與消費級 PC 和工作站相比，AMD 與英特爾在服務器芯片領域的競爭更為明顯。即使在 AMD 開始主導多線程性能之後，英特爾依然在單線程方面占據領先地位。這一領先地位在 2020 年趨於消失，但英特爾依然可以拿出與 AMD 幾乎相同的單線程性能，盡管在全線程性能方面遭到了碾壓。

據悉，AMD 已經完成該芯片的設計，並委托台積電采用 7nm 芯片制程工藝來實現量產。

全方位領先 Intel 至強可擴展處理器

與 2019 年自家發布的第二代 7nm 制程 Epyc 羅馬（Rome）處理器相比，AMD Epyc「米蘭」完成了從 Zen 2 架構到 Zen 3 架構的過渡，並且與桌面端 Ryzen 5000 系列 CPU 相比相差不大。

但與英特爾 Xeon 處理器相比，Epyc「米蘭」的速度更快，且能夠使用更少的物理空間和功率完成更多的工作。下圖展示了 AMD Epyc 處理器與英特爾 Xeon 處理器不同的發展曲線，其中 Epyc 處理器在 2017 年實現了突飛猛進，超越了英特爾 Xeon，並在之後幾年繼續遙遙領先：

此外我們可以看到，2017 年和 2018 年，AMD Epyc 和英特爾 Xeon Scalable 之間並沒有拉開太大差距，但是 AMD 在 2019 年推出了 Zen 2 架構，實現了真正的巨大飛躍。

以具體數據說話，AMD Epyc 7763 系統上運行的 VDI 桌面會話數量是英特爾 Xeon Platinum 8280 系統上的 2.12 倍：

AMD 首席執行官蘇姿豐在發布會上。

在高性能計算（HPC）和雲計算工作負載方面，第三代 Zen 架構的 AMD Epyc 處理器較競爭對手英特爾雙雙提升了 106%：

在企業工作負載方面，AMD Epyc 處理器提升了 117%。此外，即使從 64 核心的 Eypc 7763 降至 32 核心的 75F3，其性能依然較英特爾最佳性能提升了 70%。

從羅馬到米蘭，Epyc 處理器有哪些架構變化

「米蘭」實現了 19% 的 IPC 提升，而這主要由於其采用了全新 Zen 3 架構，該架構改進了分支預測、執行 pipeline 更寬，每時鐘周期加載 / 存儲操作有所增加。

Zen 3 架構還提供了比 Zen 2 更統一的 L3 緩存設計。Zen 2 / Rome 為每個四核組提供 16MiB L3 緩存，而 Zen 3 / Milan 為每個八核組提供 32MiB 的 L3 緩存。雖然每核的 L3 緩存還是 4MiB，但對於多核共享數據的工作負載而言，Zen 3 這種更統一的設計可以更好地節省緩存空間。

如果八核的 L3 緩存數據為 3MiB，則二代羅馬處理器需要 6MiB，在每個四核組中它需要進行一次複制。而三代「米蘭」處理器可以節省 3MiB 緩存，只用 3MiB 就可以服務八核，這也意味著單核可以處理更多 L3 緩存。其結果就是針對大型工作負載實現更快的內核與緩存通信，同時有效存儲延遲也出現對應的降低。

安全性改進

AMD Epyc 處理器在安全性方面的聲譽要好於英特爾至強處理器。從 Epyc 羅馬開始，Spectre 和 Spectre V4 攻擊可以通過硬件和操作系統 / 虛擬機監視器（Hypervisor）得到緩解。而這次新發布的「米蘭」處理器支持安全嵌套分頁（Secure Nested Paging），即為受信任的虛擬機提供保護，使其免於不受信任的虛擬機監視器，並且米蘭還提供了一個新特性——CET Shadow Stack。

該特性能夠提供返回地址的鏡像，從而免受面向返回編程（ROP）的攻擊。這使得系統能夠檢測和緩解攻擊，即使成功實現了某個堆棧溢出攻擊，但它無法攻擊影子堆棧。該特性要求操作系統 / 虛擬機監視器進行軟件更新。

Epyc「米蘭」CPU 型號

Epyc「米蘭」處理器共有 19 種型號，包括 15 款雙路型和 4 款單路型，核心數從 8 核到 64 核不等（每路 16 線程到 128 線程不等），下至 8 核 72F3（3.70-4.10GHz，180W TDP），上達 64 核 7763（2.45-3.50GHz，280W TDP）。

圖源：

https://www.amd.com/zh-hans/processors/epyc-7003-series

所有的「米蘭」型號均提供同時多線程（單核雙線程）、8 通道 DDR4-3200 RAM、128 lane PCIe4、安全內存加密、安全加密虛擬化等。

其 SKU 被分為三個類別：

最高單核性能，這類 SKU 名稱中的第三位為字母「F」，從 8 核 180W 72F3 到 32 核 280W 75F3；

針對每個 socket 的最高核 / 線程數量進行優化，名稱中帶有「76」或「77」，從 48C/225W 7643 到 64C/280W 7763。

其他 SKU 名稱以 73、74、75 開頭，旨在「平衡」，可以優化性能和 TCO。

此外，如果 SKU 名稱中有「P」，則表示這是一個單 socket 模型。

AMD 與英特爾之爭

AMD 表示，「米蘭」數據中心處理器比英特爾目前最好的數據中心芯片還要快。據了解，這款芯片由 AMD 設計，並委托台積電使用其 7 納米芯片制程進行生產。

與之相反，英特爾的一貫做法是「芯片設計與制造一體化」。但近年來英特爾的芯片制程技術略顯落後。AMD「米蘭」芯片及二代「羅馬」芯片都超過了英特爾芯片，這幫助 AMD 搶占市場份額，比如谷歌棄用英特爾芯片，轉用 AMD 數據中心處理器。

AMD 高級副總裁兼服務器業務部總經理 Dan McNamara 表示，他相信只要 AMD 繼續將客戶反饋集成到每一代芯片中，AMD 將保持領先地位。

「我們已經生產出了第三代處理器，我們認為這是針對數據中心的頂尖 CPU。如果我們繼續這一步調，我們將保持高競爭力。」Dan 表示。

參考鏈接：

https://arstechnica.com/gadgets/2021/03/amds-zen3-comes-to-the-server-room-with-epyc-milan/

https://www.reuters.com/article/us-amd-intel/amd-launches-milan-chip-for-data-centers-as-battle-with-intel-intensifies-idUSKBN2B71VY

https://www.amd.com/zh-hans/processors/epyc-7003-series