Fino a 28 core, AVX 512 e architettura mesh invece di bus ad anello. Queste sono alcune delle innovazioni dei nuovi processori Xeon di Intel con architettura Skylake-SP. Intel ha anche cambiato la nomenclatura: Invece di E3, E5 ed E7, ora ci sono bronzo, argento, oro e platino.
Intel ha terminato la sostituzione dei suoi precedenti processori Xeon con Broadwell. Le CPU, sviluppate sotto il nome di Skylake-SP, sono ufficialmente chiamate "Intel Xeon Scalable Processors", che probabilmente vuole indicare che tutti i nuovi modelli Xeon presentati si adattano allo stesso socket P3 con 3647 pin. Intel divide i nuovi Xeon nelle classi Bronze, Silver, Gold e Platinum. I modelli bronze e silver possono funzionare solo su schede madri dual-socket, i modelli gold anche in sistemi quad-socket e le varianti platinum finalmente anche su sistemi con otto socket per processori. La differenza tra Bronze e Silver è che i modelli Bronze mancano di Hyperthreading e Turbo Boost 2.
In contrasto con i processori Core X introdotti di recente, tutti i nuovi modelli Xeon sono basati sulla stessa architettura Skylake SP. Le CPU sono prodotte nel processo a 14 nanometri ulteriormente sviluppato da Intel. Rispetto agli Xeon della generazione precedente diretta, i processori Skylake SP si dice che forniscano un aumento medio delle prestazioni di un fattore 1,65. Rispetto a un sistema Xeon di quattro anni fa basato su Sandy Bridge, un nuovo server Xeon della stessa classe dovrebbe addirittura fornire quattro volte le prestazioni. Per ottenere questo, Intel ha anche messo un po' di impegno in Skylake-SP.
Rete invece di anello: la microarchitettura
Con Skylake-SP ora si arriva fino a 28 core nei modelli di punta Platinum. Con Broadwell-SP, il capolinea è stato ancora raggiunto a 24 core. Poiché il concetto di bus ad anello introdotto con Nehalem-EX ha già raggiunto i suoi limiti qui - la CPU ha accoppiato due anelli con 12 core ciascuno - Intel ora utilizza una struttura a rete per collegare i core con i due controller di memoria, i controller PCI Express e i collegamenti UPI. In linea di principio, è anche adatto per più di 28 core, come dimostra già l'attuale processore HPC Xeon Phi di Intel: Knights Landing ha 72 core collegati tramite una rete, mentre l'Epyc di AMD ha 32 core. Tuttavia, sono divisi in quattro unità con otto core di processore ciascuna.
Intel ha anche cambiato l'architettura della cache. Negli Xeon Skylake SP, la cache di livello 2 per core è ora un MB invece di 256 KB. Intel ha praticamente flangiato i 768 KB aggiuntivi al core Skylake originale. La cache condivisa di livello 3 è ora solo 1,37 MB per core nella maggior parte dei modelli. Tuttavia, alcuni modelli con un minor numero di core hanno anche cache L3 significativamente più grandi con dimensioni fino a 4,125 MB per core.
Con Broadwell, la dimensione minima era di 2,5 MB. Tuttavia, ora è esclusivo con Skylake-SP. Secondo Intel, il cambiamento nell'architettura della cache con la cache L2 più grande e più veloce dovrebbe beneficiare in particolare le applicazioni tipiche del centro dati, come i carichi di lavoro con molti thread. Anche le prestazioni o il numero di macchine virtuali che possono girare sul server dovrebbero aumentare.
Inoltre, Intel ha fatto alcune ottimizzazioni alla microarchitettura rispetto a Broadwell, che può elaborare circa il dieci per cento in più di istruzioni intere per clock. AVX-512 dovrebbe portare un significativo aumento di velocità. Per le applicazioni che utilizzano le nuove istruzioni AVX-512 di Intel, il produttore di CPU promette una performance del 60% superiore a quella che era possibile con le precedenti istruzioni AVX a 256 bit. AVX-512 è uno dei punti in cui ci sono differenze tra le varie classi di Xeon: I modelli delle serie Bronze, Silver e Gold 5100 hanno solo un'unità FMA (fused multiply add) per nucleo, mentre i modelli Gold 6100 e Platinum hanno un'altra unità FMA flangiata al nucleo. Tuttavia, i core sono passati a un clock ancora più basso di prima per alcune istruzioni AVX-512 particolarmente complesse.
Interfaccia di memoria e UPI invece di QPI
I due controller di memoria DDR4 sui processori Skylake SP hanno ora tre canali di memoria ciascuno, che sui modelli Platinum e Gold 6100 supportano anche la memoria DDR4 2.666. I processori Gold 5100 e Silver sono limitati qui a DDR4-2.400, i processori Bronze a DDR4-2.133. Sono supportate due DIMM per canale. L'Epyc di AMD ha un totale di otto canali di memoria e un massimo di due TB di RAM, quindi ha ancora un vantaggio qui.
La dimensione massima della memoria nei nuovi processori Xeon dipende dal modello specifico del processore: con Platinum e Gold, ci sono modelli speciali che supportano fino a 1,5 TB di RAM, la regola è 768 GB per socket.
Intel, d'altra parte, può segnare punti con il numero di processori per scheda madre: mentre AMD supporta un massimo di due CPU, sistemi con fino a otto processori sono possibili con gli Xeon Platinum. Per la connessione tra i processori, Intel utilizza Ultra Path Interconnect (UPI), una nuova tecnologia che sostituisce Quick Path Interconnect (QPI). Secondo Intel, i collegamenti UPI dovrebbero usare meno energia e fornire anche prestazioni di trasmissione più elevate. Xeon Bronze, Silver e Gold-5100 hanno due collegamenti UPI, Gold-6100 e Platinum hanno tre collegamenti UPI. Con tre collegamenti, si possono realizzare anche connessioni più veloci quad-CPU con anello e barra trasversale. La velocità dei collegamenti UPI è limitata a 9,6 GT/s per gli Xeon Bronze e Silver, gli Xeon Gold e Platinum possono trasmettere 10,4 GT/s.
Con Skylake-SP, il controller PCI Express non è più concentrato in un solo posto, ma diviso in tre unità collegate a rete, ciascuna con 16 corsie PCI Express 3.0. Questo elimina un collo di bottiglia nel sistema. Tutti i nuovi processori Xeon hanno 48 corsie. Una delle tre unità PCI-E è anche responsabile della connessione tramite quattro corsie DMI3 al chipset.
Chipset con accelerazione di rete e crittografia veloce
Oltre al processore Skylake SP, il secondo componente della piattaforma Purley di Intel è il chipset, cui Intel ha dato il nome in codice Lewisburg. Ci sono sei diverse varianti di modello con diverse gamme di funzioni. Il modello base è il C621, che, oltre alla dotazione di base con 20 corsie PCIe 3.0 e 24 corsie I/O ad alta velocità (HSIO), ha quattro porte GBit Ethernet. Le porte (HSIO) possono essere utilizzate dal produttore della scheda madre per entrambe le porte SATA e USB 3.0. Gli SSD PCEe e gli acceleratori Optane di Intel sono collegati direttamente al processore via PCIe. Con Volume Management Device, l'hot-swapping degli SSD NVMe è ora possibile senza un controller di terze parti.
Nei modelli con chipset di livello superiore, vengono aggiunte due o quattro porte 10 GbE e, dal C625 in poi, la tecnologia QuickAssist di Intel. Questo può essere usato per accelerare e comprimere i carichi di lavoro crittografici. Il produttore di chip nomina VPN, routing sicuro o applicazioni di stoccaggio come aree di applicazione oltre alla crittografia dei dati.
Intel Memory Protection Extensions, un Boot Guard esteso e BIOS Guard 2.0 dovrebbero fornire ulteriore sicurezza per i server Xeon stessi. I modelli top Xeon della classe Gold 6100 e Platinum offrono anche la tecnologia Intel Run-Sure con caratteristiche RAS aggiuntive
Soprattutto per le applicazioni HPC, Intel offre speciali varianti F dei processori Gold e Platinum con interfaccia Omni-Path Architecture Host Fabric integrata. Questa connessione ad alta velocità a 100-GBit con cavi e switch speciali è usata per costruire cluster massicci con bassa latenza.