Планы AMD на 2010/2011 годы в сегменте серверов

   Компания AMD раскрыла свои планы выпуска процессоров и платформ на 2010 и 2011 годы. В отличие от рынков мобильных и настольных платформ, положение AMD на рынках серверов и HPC очень хорошее. Досрочные поставки шестиядерных процессоров AMD Opteron с кодовым названием Istanbul дала возможность создать самый быстрый суперкомпьютер в мире по состоянию на четвёртый квартал 2009 года. Он называется Cray XT5-HE "Jaguar" и имеет 224162 ядра, обеспечивающих производительность в почти 1.76млн Гфлоп. Opteron EE заставил весь мир по-другому взглянуть на облачные вычисления, шестиядерный Opteron предоставляет хорошее соотношение цена/производительность на рынке серверов, а четырёхсокетные процессоры Opteron 84xx являются бесспорным чемпионами в мире процессоров, предназначенных для четырёхсокетных платформ.

   Тем не менее, позиции AMD на рынках серверов и HPC находятся под серьезной угрозой. Из 500 крупнейших суперкомпьютеров в 95 установлены процессоры Intel "Nehalem-EP" Xeon 5500, то есть на рынке HPC звезда Intel быстро растёт после появления Intel Xeon 5500. Процессоры Nehalem EX вскоре будут готовы атаковать рынок четырёхсокетников. И это ещё не всё.

   AMD создала "крутую" нишу рынка с 40Вт ACP (60Вт TDP) Opteron EE. Эти процессоры покупались сразу по нескольку тысяч для создания производительных и низкоэнергетичных центров данных. Но всего несколько месяцев назад Intel также представила 45Вт Xeon L3426 с частотой 1.86ГГц, основанный на ядре Lynfield (сокет LGA1156). Учитывая, что данные AMD достаточно оптимистичны, а TDP Intel весьма пессимистичны, 8-потоковый четырехъядерный 1.86ГГц L3426 с ценой $284 в партии от 1000 штук делает шестиядерный Opteron 1.8ГГц 2419EE дорогостоящим ($989). При этом решение Intel способно повышать частоту отдельного ядра до 3.2ГГц, становясь действительно интересным вариантом, если приложения в значительной степени не параллельны. Да и вообще производительность на ядро у процессоров Intel больше.

   Пока AMD может противопоставить Intel бóльшее число чдер. Действительно, шестиядерные Opteron могут идти наравне с Xeon 5500 в ряде приложений. Но Intel готовит несколько улучшенную шестиядерную версию Xeon 5500 под названием Westmere-EP, которая будет выпущена в первой половине 2010 года. Этот процессор будет потреблять столько же или меньше, чем Xeon 5500. Его архитектура идентична Nehalem EP за исключением на 50% большего кэша L3 (12Мб вместо 8Мб) и поддержки специальных инструкций AES.

   AMD сделала исторический шаг вперёд в сентябре 2009 года с введением собственных серверных чипсетов. Впервые AMD стала настоящим поставщиком серверных платформ, предоставляя как процессор, так и чипсет. Предыдущая серверная платформа AMD работала на основе чипсета nForce 3600 Pro, разработанном nVidia. С точки зрения системных администраторов это было не слишком удобное решение. Но теперь это в прошлом, и AMD полностью отвечает за собственную серверную платформу. Характеристики чипсетов и южного моста от AMD можно посмотреть в таблице.

   На данный момент влияние "Fiorano" или чипсетов SR56xx является незначительным. Большинство производителей выпускают сервера на базе сокетов C32 и G34 и не хочет инвестировать в серверную платформу Socket-F. Сейчас серверы на базе чипсета AMD SR5690 предлагают только Tyan и Supermicro, сосредоточенные на рынке высокопроизводительных вычислительных систем.

   В 2010 году AMD планирует несколько улучшить нынешние шестиядерные Opteron "Istanbul", внеся в них следующие дополнения: "настоящее" состояние C1E, которое снижает мощность каждого простаивающего ядра, и поддержку DDR3. Теоретически DDR3-1333 обеспечивает пропускную способность на 66% больше, но на практике тесты показали увеличение пропускной способности не более чем на 25% при тех же задержках. Это означает, что прирост производительности в большинстве приложений для сервера не будет ощутим, и только приложения с очень интенсивным использованием высокопроизводительных вычислений ускорятся на 10-20%.

   Intel планирует увеличить производительность процессоров на 20-30%, в то время как процессоры AMD ждёт лишь незначительное увеличение. Таким образом, через некоторое время у решений Intel будет значительное преимущество перед решениями AMD. Тем не менее, AMD нашла интересные способы сделать свои серверные платформы более интересными.

   Например, AMD собирается выпускать более дешёвые четырёхсокетные серверные процессоры. Производитель использует те же строительные блоки для его 4-сокетной платформы, что и для высокопроизводительной двухсокетной платформы, и называет это G34. Функции RAS остаются теми же, и, как следствие, AMD не может полноценно конкурировать с платформой Nehalem EX, когда речь идет о RAS, но это не является большой проблемой, к тому же в большинстве случаев (98%) RAS-функции не используются в серверах. Чтобы конкурировать с 8-ядерным и 16-поточным Nehalem EX, AMD ставит два DDR3 Istanbul вместе, соединяет их через HyperTransport и называет это двенадцатиядерным процессором Opteron 6100 (сокет G34). Сервера на базе Opteron 6100 могут приблизиться по производительности к средним Nehalem EX, но они гораздо дешевле для разработки и производства. Недостатком является то, что версия AMD имеет только 12 слотов DIMM на каждый процессор, а Nehalem EX имеет 16 слотов DIMM на каждый процессор.

   Складывается впечатление, что AMD будет трудно завоевать верхний сегмент рынка серверов. Четырёхъядерный Nehalem 5500 уже превосходит шестиядерный Opteron "Istanbul" с большим отрывом, на 30-50%. Opteron 6100 имеет на 50% больше ядер, но, вполне вероятно, что "изначально восьмиядерные" процессоры будут масштабироваться чуть лучше, чем версия с двумя шестиядерниками. С точки зрения виртуализации, повышенное количество слотов DIMM являются преимуществом Nehalem EX. На первый взгляд кажется, что AMD будет довольно сложно удержать долю в этой части рынка серверов.

   Когда речь заходит о дорогих двухсокетных серверах, AMD начинает хитрить. В основном сегменте находятся серверы с шестнадцатью ядрами Opteron (2 сокета на 2х4 ядра), 8 каналами памяти и 24 слотами DIMM. Производительность, вероятно, будет "достаточно близка" к серверам Westmere EP, которые могут предложить лишь шесть каналов памяти и 18 слотов DIMM. Дополнительный объем памяти и высокая пропускная способность могут сделать двухсокетные решения на Opteron 6100 привлекательным для HPC, в то время как большее количество слотов DIMM с конкурентоспособной ценой вполне подходят для виртуализации.

   В основном сегменте рынка двухсокетных серверов у AMD нет другого выбора, кроме как снижать цену. У процессора Opteron 4100 ("Lisbon", сокет C32, платформа San Marino) нет никаких шансов против Westmere-EP на той же частоте, поэтому от способен конкурировать с противником только за счёт более низкой цены. Для увеличения соотношения производительности на ватт серверы San Marino не поддерживают процессоров SE 105-137Вт. Это гарантирует, что производители серверов не смогут перестараться с регуляторами напряжения и блоком питания, что, в свою очередь, снижает общую мощность, потребляемую сервером, до 75Вт ACP.

   У AMD есть некоторые успехи в сегменте с ультра-низким энергопотреблением. Платформа Adelaide является оптимизированным по энергопотреблению преемником платформы Kroner. Все компоненты этой системы рассчитаны на малую мощность. Примечательно, что ACP процессора Opteron 4100 EE снижается до весьма низких 35Вт, то есть менее 6Вт для каждого ядра. AMD считает, что эти процессоры предлагают прекрасную альтернативу серверам на процессорах VIA Nano и Intel Atom. Вместо запуска одного небольшого сайта на сервере Intel Atom, считает AMD, провайдерам будет удобнее работать с 6 веб-сайтами в одном контейнере. Таким образом, каждый сайт будет получать его собственное 6Вт ядро, которое является гораздо более мощным, чем лучшие процессоры Intel Atom.

   Платформы AMD C32 и G34 будут иметь возможность расширения путём установки новых процессоров Valencia и Interlagos, которые основаны на ядре Bulldozer. Отличительные черты этих процессоров:

• Два кластера для целочисленных вычислений разделяют логическую схему выборки и декодирования, но имеют свой собственный выделенный кэш команд и данных.
• Кластеры для целочисленных вычислений не могут быть разделены между потоками: ядра для целочисленных вычислений действуют как Chip Multi Processing (CMP) процессор.
• Дополнительные ядра для целочисленных вычислений (планировщики, D-кэш и конвейеры) добавляют только 5% к площади чипа.
• Кэш L1 аналогичен кэшу Barcelona/Shanghai (64Кб, не подтверждено).
• До 4 процессорных ядер разделяют L3-кэш и северный мост.
• Два процессора Bulldozer (2х 8 ядер) примерно на 60-80% быстрее, чем двенадцатиядерный процессор Core Opteron 6100 в SPECInt_rate.

   С процессором Bulldozer AMD, похоже, наконец разработала агрессивное вычислительное ядро. С момента введения Intel Woodcrest в 2006 году процессоры Intel обеспечивали более высокую производительность на ядро при целочисленных вычислениях. Так как такие вычисления определяют эффективность 90-95% серверных приложений, то это очень хорошо.

   Сейчас Intel готовит очень сильную линейку продукции для каждого сегмента рынка: массовые восьмиядерные Nehalem EX для "критически важного" верхнего сегмента, шестиядерные Westmere-EP для систем среднего уровня и Lynfield Xeon для сегмента с низким энергопотреблением. Но AMD не отстаёт: она ломает все правила сегментов рынка и разрушает некоторые (искусственные?) границы. Это приведёт к весьма интересным возможностям для покупателей серверов в 2010 году.