Компания Intel – дата-центрам: второе поколение Xeon Scalable, технология DL Boost и многое другое

Процессоры Intel Xeon Scalable доросли до второго поколения, и по такому случаю компания не только модернизировала все существующие модели, но и добавила к ним для ровного счета несколько новых SKU. Кроме того, этот выпуск отличают такие высокотехнологичные решения, как схема SoC Xeon D-1600, поддержка технологии глубокого обучения Intel DL Boost, расширенное применение возможностей Optane и даже FPGA.

Может быть, это не вполне очевидно, но компания Intel за последнее время совершила серьезный рывок. На фоне обострения конкуренции, которое имело место в последние несколько лет, представители Санта-Клары убедительно доказали, что способны оперативно отреагировать на ситуацию и предложить новую продукцию – будь то улучшенные модификации текущих серий, рассчитанные на новый виток конкурентной борьбы, или принципиально новые технологические решения, которые должны усилить позиции компании сразу во многих сегментах рынка.

В первом поколении процессоров Intel Xeon Scalable были SKU категории «для всех», а с выходом второго поколения стало ясно, что оно будет представлено в очень широком ценовом диапазоне, причем с большими разрывами между процессорами начального уровня и топовыми. К последним относятся процессоры с числом ядер, превышающим лимит предыдущего поколения, равный 28 ядрам. “Царем горы” становится Xeon Platinum 9282 – процессор, при одной мысли о котором текут слюнки у всех пользователей, готовых платить за электричество: 56 ядер (112 потоков) и 12-канальный контроллер памяти способны обеспечить вам высокий счет.

Сегодня поистине великий день Intel – не только потому, что они выпустили второе поколение процессоров Xeon Scalable, но и потому, что эти новые процессоры несут в себе новые технологии. Все, что связано с направлением развития технологий Intel для дата-центров (“Data Centric”), относится не только к обработке данных, но и к их распределению наиболее эффективным и экономичным способом. Об этом можно говорить долго – даже слишком долго – поэтому давайте перейдем непосредственно к обсуждению наиболее значительных заявлений компании.

Процессоры второго поколения Xeon Scalable

Сначала мы хотели составить общую таблицу с основными техническими характеристиками текущих процессоров Intel Xeon Scalable, но если вы посмотрите на приведенные ниже слайды, то поймете, почему мы все-таки решили опубликовать их в оригинальном виде, тем более что они достаточно наглядны. Здесь перечислено много моделей чипов, каждая из которых относится ко второму поколению – на это указывает цифра 2 во второй позиции номера (наименования) модели.

Некоторые из этих чипов говорят сами за себя, но в целом данное поколение процессоров Intel отличается специализацией моделей в зависимости от потребностей клиента. Некоторые новые SKU предназначены главным образом для поисковых приложений, другие позволяют повысить плотность виртуальных машин. Далее идут модели, оптимизированные под сетевые приложения, а также три модели класса Speed Select со специализированной поддержкой технологии управления тактовой частотой. Специализированные SKU помогут Intel более четко определять целевую аудиторию для каждого случая, а с учетом скорого начала повсеместного распространения сетей 5G становится понятно, почему этому аспекту уделяется много внимания (тем более что Intel инвестировала довольно много собственных средств непосредственно в 5G).

На первом (верхнем) слайде перечислена вся линейка, а на втором отсутствуют процессоры серии 9200. То есть цены на самые большие чипы пока не определены, но поскольку Intel обещает скорое поступление в продажу большинства моделей из этого списка, то цены мы тоже скоро узнаем. 28-ядерный Xeon Platinum 8280 оценен в $10009, и можно с уверенностью предположить, что модель 9282 с удвоенными числом ядер и объемом кэша будет стоить значительно дороже.

Этими новыми чипами 9200-й серии Intel наносит решительный удар по верхней части линейки AMD EPYC, в которой топовая модель имеет только 32 ядра. Конечно, AMD недавно поддразнила всех вторым поколением EPYC “Rome”, где будет 64-ядерный процессор, поэтому 56-ядерный чип Intel, вероятно, недолго пробудет лидером по числу ядер, но в конечном счете все решит общая производительность и эффективность новых технических решений. На данный момент Intel предложила, по-видимому, максимально агрессивный вариант из возможных, так что будет интересно посмотреть, чем ответит AMD.

Прежде чем идти дальше, остановимся подробнее на номенклатуре процессоров Intel Xeon Scalable. Первая цифра в наименовании модели обозначает номер серии: 9 и 8 – Platinum, 6 и 5 – Gold, 4 – Silver, 3 – Bronze. Третья и четвертая цифры обозначают градации моделей внутри серии, а буква в конце, если она там есть, обозначает специализацию процессора, например: L – поддержка памяти 4,5 ТБ, M – поддержка памяти 2,0 ТБ, Y – поддержка технологии Intel Speed Select и т.д.

Технология глубокого обучения Intel Deep-Learning Boost

В последние годы технологии искусственного интеллекта и/или глубокого обучения чаще всего упоминают, когда говорят о видеокартах, и на фоне этого свежо и оригинально выглядит тот факт, что Intel продвигает свою мощную технологию ускорения вычислений с применением ИИ вместе с новым поколением процессоров Xeon Scalable. Технология Intel DL Boost значительно ускоряет вычисления, и компания показывает нам (см. слайд ниже), насколько сильно они продвинулись менее чем за два года.

Вы видите здесь колоссальный рост производительности за указанный период времени на примере одного и того же процессора. «Железо» – не единственный компонент, влияющий на результат; многое зависит от программного обеспечения, и в данном конкретном случае прирост производительности показывает Caffe ResNet-50 – популярная программа, которая по совместительству служит популярным тестом для измерения производительности.

В 32-разрядных целочисленных операциях (INT8) с DL Boost эти новые процессоры демонстрируют заметный рост производительности, но еще более впечатляющие результаты получаются при преобразовании FP32 в INT8. Такой прогресс достигается за счет применения некоторых инструкций из пакета AVX-512, например, AVX512_VNNI (Vector Neural Network Instruction).

Технология памяти и хранения данных Intel Optane

Помимо линейки процессоров Xeon, Intel продолжает совершенствовать технологии хранения данных, потому что – отметим это еще раз – компания очень заинтересована в развитии индустрии дата-центров, а это направление требует не только высоких показателей вычислительной мощности, но и больших возможностей в части хранения и перемещения данных. Приведенный ниже слайд с пирамидой подсистем хранения данных, вероятно, один из самых любимых у Intel, причем не без оснований.

На вершине пирамиды располагается динамическая оперативная память (DRAM), и никто и ничто ее оттуда не подвинет – это для тех, кому нужна максимальная скорость, предлагаемая самым быстрым компонентом памяти. Но для тех, кто не хочет жертвовать частью производительности ради повышения показателей ROI и увеличения пространства для хранения данных, наиболее привлекательным будет вариант с энергонезависимой памятью Optane DC, и мы надеемся, что со временем скорости здесь будут только расти.

В прошлом году, во время празднования в Сингапуре 15-летнего юбилея Acronis, мы пообщались с Майклом «Монти» Видениусом (Michael “Monty” Widenius), создателем MySQL и MariaDB, и он высоко отозвался о технологии Optane и ее будущем, отметив, что значительно более низкие по сравнению с традиционными накопителями задержки и в целом более совершенные характеристики Optane могут стать источником революционных изменений в работе баз данных. Неудивительно, что сама компания Intel в качестве основного примера применения своих новых решений приводит именно вариант с базами данных.

Память Optane DC занимает в пирамиде место между DRAM и быстрыми SSD-накопителями, которые подразумевают использование интерфейса PCIe. Обычные SSD представляют в пирамиде «теплый уровень», где находятся важные данные, которые могут понадобиться в любой момент. Под ними располагаются SSD с флэш-памятью QLC (4 бита на ячейку), а в самом низу – самые медленные накопители, механические HDD и магнитные ленты, представляющие «холодный уровень».

В Intel говорят, что энергонезависимая память Optane DC, используемая в восьмисокетных системах, может добавить к системной памяти до 36 ТБ – это в три раза больше по сравнению с исходной серией Xeon Scalable.

Дальнейший интерес к Optane подогревает новый SSD Optane DC D4800X, двухпортовый накопитель с дополнительным резервированием на тот случай, если один из портов (на диске или на материнской плате) вдруг выйдет из строя. Случай довольно редкий, но когда вы имеете дело с особо важными данными, дополнительное резервирование позволит вам чувствовать себя увереннее при работе с диском. Кроме того, Intel выпускает новый SSD-накопитель с PCIe – D5-P4326, рассчитанный на интенсивную нагрузку в направлении чтения данных; в нем используется флэш-память QLC NAND, благодаря чему он стоит дешевле. В системах корпоративного класса память QLC может показаться несколько неуместной, но когда актуальные задачи подразумевают интенсивное чтение, ее применение может быть очень даже целесообразным.

Intel Xeon D-1600

Для серверных систем с ограниченным пространством, не предъявляющих слишком высоких требований к производительности, Intel предлагает новую модификацию чипа Xeon D-1600. Эта «система на кристалле» (SoC) наилучшим образом подходит для условий ограниченного пространства, а также для тех случаев, где есть ограничения на энергопотребление. Эти чипы содержат от двух до восьми ядер и имеют TDP от 27 до 65 Вт.

Мы помним, как пару месяцев назад в интернете ходил слух, что кто-то будто бы заявил о прекращении выпуска четырехъядерных процессоров; однако тот факт, что Intel только что анонсировала новые двухъядерные Xeon’ы, этот слух решительно опровергает. Конечно, по сегодняшним меркам двухъядерные процессоры для настольных систем – это что-то из ряда вон выходящее, но в машинах со строго определенной нагрузкой, не требующей больших вычислительных мощностей, использование этих весьма экономичных с энергетической точки зрения процессоров вполне оправдано.

Кроме того, эти чипы тесно связаны с планами Intel в деле развития сетей 5G. Несмотря на более скромный потенциал платформы Xeon D-1600 по сравнению с Xeon Scalable, она все-таки содержит встроенный Ethernet-контроллер 4x10GbE и предлагает в 1,2-1,5 раза большую производительность по сравнению с первым поколением. Благодаря всему этому новые чипы станут отличным решением для переключателей, роутеров, устройств охранной сигнализации и многих других устройств, входящих в инфраструктуру 5G.

FPGA и сетевые решения

Об этих новых решениях в Intel говорили уже достаточно давно, причем так много, что собрать всю информацию здесь было бы крайне сложно; поэтому мы решили просто пройтись вкратце по основным пунктам, поясняющим, что представляет из себя новая продукция.

Один из анонсированных продуктов – FPGA-чип Agilex, новейшее решение Intel для тех, кто хочет сам настраивать чип с заказными микросхемами ASIC и программируемым ядром. В результате мы получаем чип с кэшем как у Xeon, высокой пропускной способностью и малыми задержками. Intel широко рекламирует гибкий функционал чипа, что вообще-то неудивительно для FPGA, но у Agilex это качество доведено до максимума, причем – не в ущерб производительности. На слайде видно, что Agilex уже укомплектован всеми необходимыми компонентами, обеспечивающими поддержку новейших технологий, в частности – DDR5 и PCIe 5.0.

Кроме того, для ускорения передачи данных по сети Intel предлагает новую серию сетевых адаптеров Ethernet 800 со скоростью 100 Гбит/с и поддержкой очередности подключения (Application Device Queues, ADQ) и динамической идентификации (Dynamic Device Personalization, DDP) устройств. Обе технологии подразумевают оптимизацию работы сетевого адаптера, которая обеспечивает равномерную скорость передачи данных, ни в коем случае не допуская возникновения «узких мест». Работа без «узких мест» в конечном счете означает повышение пропускной способности и, конечно, уменьшение задержек.

Возможно, вы не предполагали, что мы здесь будем говорить о прогнозах, но адаптеры серии Ethernet 800 могут значительно снизить прогнозируемую величину задержки. В качестве наглядного примера мы выбрали резидентную СУБД Redis, где получили 50%-ное увеличение производительности; это очень весомый показатель для тех ситуаций, когда мы имеем дело с десятками и сотнями пользователей. Технология DDP позволяет пользователям настраивать передачу пакетов оптимальным образом в соответствии со своими текущими потребностями. В отличие от ADQ, функция DDP доступна также в серии Ethernet 700.

Заключение

Если и оставались еще какие-то сомнения относительно решительных шагов, предпринятых Intel в направлении завоевания ключевых позиций на рынке корпоративных решений, сегодняшние анонсы должны окончательно их развеять. Здесь можно много о чем поговорить – просто потому, что Intel уделяет внимание многим отраслевым и ценовым сегментам рынка, предлагая самую разнообразную продукцию: от «теплых» подсистем хранения данных до близких по скорости к DRAM DIMM-модулей энергонезависимой памяти Optane; от процессоров Xeon, предназначенных для использования в относительно простых краевых серверах, до тех же Xeon’ов, несущих в одном чипе огромную вычислительную мощность. Просто потрясающе на данный момент.

Технологию Intel DL Boost должны высоко оценить те, кто работает с ИИ и алгоритмами глубокого обучения, как минимум с точки зрения уменьшения чисто технических препятствий для такой работы. 112 вычислительных потоков процессоров серии Xeon Platinum 9200 – это огромная мощность, которую можно еще увеличить, скомпоновав такие процессоры вместе в двухсокетной машине. Правда, мы даже думать не хотим о цене этой машины – можно однозначно заключить, что она будет высокой.

Итак, мы получаем FPGA Agilex, Ethernet-адаптеры со скоростью 100 Гбит/с, новую схему SoC Xeon, высокоспециализированные SKU Xeon Scalable и т.д. Будет очень интересно понаблюдать за тем, как эти новые продукты начнут покорять рынок, и, конечно, за реакцией конкурентов. Мы заранее предполагаем, что в скором будущем AMD попытается нанести ответный удар, ибо конкуренция – это круто.