Intel Skylake-SP im Überblick

Neu im Serversegment: Intel® Xeon® Processor Scalable Family (Codename Skylake SP)

Kurz nach dem Launch der neuen AMD EPYC™ Server Prozessoren hat Intel nachgezogen und präsentiert die neue Serverplattform Purley mit einer neuen Prozessor Serie unter dem Codenamen Skylake-SP. Die Neuerungen und Änderungen gegenüber der alten Plattform sind sehr umfangreich – wir möchten Ihnen hier eine Zusammenfassung anbieten, vom kompakten Überblick bis hin zu technischen Details der Intel® Xeon® Processor Scalable Familie.

Kurz und knapp – was gibt’s Neues mit Intel Skylake-SP

• neuer einheitlicher Prozessor Sockel LGA 3647 für die gesamte Skylake-SP Serie
• Unterteilung in 4 Leistungsklassen: Platinum, Gold, Silber und Bronze
• bis zu 8 Prozessor Sockel pro Server System, bis zu 28 Cores pro Prozessor
• optimierte Prozessor Cache Architektur
• 6 Speicherkanäle je Prozessor im Vergleich zu 4 bei Broadwell-EP
• DDR4 RDIMM/LRDIMM bis 2666 MHz, bis zu 3 TB je Prozessor
• 48 PCIe 3.0 Lanes je Prozessor für mehr I/O Bandbreite
• Intel® Ultra Path Interconnect (Intel® UPI) löst Intel® Quick Path Interconnect ab und ermöglicht schnellere Kommunikation zwischen den Prozessor Cores und Prozessoren
• Intel® Advanced Vector Extensions 512 und in einigen Modellen integrierte Schnittstellen für Omni-Path (Intel® OPA – Host Fabric Interface) bieten wesentliche Performance Steigerungen für den HPC (Cluster) Bereich
• Hot-Plug für U.2 NVMe SSDs durch Intel Volume Management Device (Intel VMD)
• Intel® Virtual RAID on Chip (Intel® VROC) ermöglicht das Erstellen von NVMe-RAID Sets welche ohne Umwege an die Prozessoren angebunden sind und somit sehr niedrige Latenzen versprechen

Neuer Prozessor Sockel

Die Intel Skylake-SP Server Prozessor Serie basiert auf einem neuen Sockel: LGA 3647. Wie der Name schon verrät, hat sich die PIN Anzahl im Vergleich zur Broadwell-EP Plattform deutlich erhöht. Die macht sich auch in den deutlich größeren Abmessungen der Prozessoren bemerkbar. Innerhalb der Skylake-SP Produktfamilie ist der Sockel immer baugleich, egal ob zwei, vier oder acht Prozessor System.

Die Intel Xeon Scalable Prozessoren werden, anders als Ihre Vorgänger, über den Prozessor Kühler montiert. Der Prozessor wird nun in eine Vertiefung im Kühler eingebracht, und durch das Verschrauben des Kühlers auf dem Prozessor Sockel fixiert.

Neue Intel Xeon Namensgebung und Leistungsklassen

Die Produktfamilie wird in vier Leistungsklassen eingeteilt, nach Edelmetallen benannt, wobei die Intel® Xeon® Gold Serie noch einmal in zwei Segmente unterteilt wurde.

Intel® Xeon® Platinum Prozessor (8000er Serie)

• max. 28 Cores bei 2.50 GHz
• max. 3.6 GHz mit 4 Cores
• max. 205 Watt TDP
• max. 1.5 TB DDR4 Arbeitsspeicher bei max. 2666 MHz
• für bis zu 8 Prozessor Sockel Server Systeme

Intel® Xeon® Gold Prozessor (6000er Serie)

• max. 22 Cores bei 2.1 GHz
• max. 3.5 GHz mit 8 Cores
• max. 200 Watt TDP
• max. 1.5 TB DDR4 Arbeitsspeicher bei max. 2666 MHz
• für bis zu 4 Prozessor Sockel Server Systeme

Intel® Xeon® Gold Prozessor (5000er Serie)

• max. 14 Cores bei 2.2 GHz
• max. 3.6 GHz mit 4 Cores
• max. 105 Watt TDP
• max. 768 GB DDR4 Arbeitsspeicher bei max. 2400 MHz
• für bis zu 4 Prozessor Sockel Server Systeme

Intel® Xeon® Silver Prozessor (4000er Serie)

• max. 12 Cores bei 2.1 GHz
• max. 2.6 GHz mit 4 Cores
• max. 85 Watt TDP
• für bis zu 2 Prozessor Sockel Server Systeme
• max. 768 GB DDR4 Arbeitsspeicher bei max. 2400 MHz

Intel® Xeon® Bronze Prozessor (3000er Serie)

• max. 8 Cores bei 1.7 GHz
• max. 1.7 GHz mit 8 Cores
• max. 85 Watt TDP
• für bis zu 2 Prozessor Sockel Server Systeme
• max. 768 GB DDR4 Arbeitsspeicher bei max. 2133 MHz

Vereinfacht lässt sich sagen, dass Intel Xeon Platinum im Kern der Nachfolger von Intel Xeon E7 ist, während die Gold-Serie zum überwiegenden Teil die Nachfolge von Intel Xeon E5 antritt. Intel Xeon Silver und Bronze sind dann der Einstieg und teilweise sogar der Nachfolger bzw. das Bindeglied zum Xeon E3.

Mesh Interconnect statt Ringbus System

Der Trend geht klar zu mehr Cores je Prozessor und mehr Prozessoren je Server System. Um den steigenden Anforderungen der Kommunikation zwischen Cores und Prozessoren gerecht zu werden, setzt Intel bei den neuen Skylake-SP Prozessoren mit der Intel® Mesh Architektur auf eine neue Lösung, ähnlich wie bei den Xeon® Phi Prozessoren. Über das Mesh-Interconnect tauschen die Kerne, die L3-Cache-Segmente, die nunmehr sechs Speichercontroller und die I/O-Interfaces für Intel® Ultra Path Interconnect (Intel® UPI, der Nachfolger von QPI) sowie PCIe 3 Ihre Daten aus. Je nach Lage der miteinander kommunizierenden Komponenten auf dem Prozessor, können die benötigten Taktzyklen für den Datentransfer sehr unterschiedlich ausfallen.

Neues Cache Design

Mit 1024 KByte gegenüber 256 KByte bei Broadwell-EP wurde der L2 Cache wesentlich vergrößert. Dafür wurde der L3 Cache auf 1,375 verkleinert. Durch das neue Cache Design sollen laut Intel L2 Cache Misses gegenüber der Broadwell-EP Plattform deutlich reduziert werden.

Intel® Ultra Path Interconnect (Intel® UPI)

Intel UPI ersetzt Intel QPI, und soll neben besseren Datenraten (max. 10,4 GT/s) besonders während Idle Power Phasen der Systeme deutlich weniger Strom verbrauchen als sein Vorgänger. Auch der Speicher-Controller wurde überarbeitet und verfügt nun über 50% mehr Speicherkanäle. Die maximal unterstützte Taktfrequenz für DDR4 Memorys steigt auf 2666 MHz bei Gold und Platinum Prozessoren. Ein weiteres neues Feature ist die Adaptive Double Device Data Correction (ADDDC) zur Fehlerkorrektur. Intel spricht von einer Gesamt-Steigerung der Speicherbandbreite von ca. 60 % gegenüber Broadwell-EP.

Intel® Advanced Vector Extensions 512 (Intel® AVX-512)

Von der Erweiterung der Intel AVX Architektur sollen optimierte Anwendungen, wie zum Beispiel wissenschaftliche Simulationen, Finanzanalysen, künstliche Intelligenz (KI) bzw. Deep Learning, 3D-Modellierung und – Analyse, Bild- und Audio/Video-Verarbeitung, Verschlüsselung und Datenkompression profitieren. Laut Intel können bei den entsprechenden Programmen bei jedem Takt 32 Fließkommaoperationen mit doppelter Genauigkeit und 64 mit einfacher Genauigkeit innerhalb der 512-bit-Vektoren sowie acht 64-bit- und sechzehn 32-bit-Integer-Werte mit bis zu zwei 512 bit breiten FMA-Einheiten (Fused-Multiply Add) verarbeitet werden. Wobei im Vergleich zu den Intel® Advanced Vector Extensions 2.0 (Intel® AVX2) die Datenregister doppelt so breit, doppelt so viele Register vorhanden und die FMA-Einheiten ebenfalls doppelt so breit sind. Device Data Correction (ADDDC) zur Fehlerkorrektur. Intel spricht von einer Gesamt-Steigerung der Speicherbandbreite von ca. 60 % gegenüber Broadwell-EP.

Um die maximal mögliche Leistung der AVX-512 Erweiterung abrufen zu können, ist jedoch eine zusätzliche FMA-Einheit (Fused-multiply-add) erforderlich. Diese ist nur bei Intel Skylake-SP Gold und Platinum Modellen verfügbar. Weiterhin ist zu beachten, dass vektorisierter AVX-Code die Leistungsaufnahme des Prozessors deutlich erhöht, so dass die maximale Taktrate bei stark AVX-Code verwendenden Anwendungen im Boost-Modus geringer ausfällt.

Intel® Volume Management Device (Intel® VMD)

Intel® VMD ist ein Prozessor integrierter Device für die Anbindung von NVMe SSDs als Storage Volume und ermöglicht weitere Storage Features wie RAID über Intel® Virtual RAID on Chip (Intel® VROC) oder Hot-plug Support für U.2 SSD Laufwerke. Jeder Prozessor stellt 3 Intel VMD Domains zur Verfügung, welche jeweils 16 Lanes verwalten. Die Intel VMD Funktionalität kann über das BIOS mit einer Auflösung von 4 Lanes je nach Anwendungsfall aktiviert oder deaktiviert werden.

Neue Intel C620 Chipsatz-Familie alias Lewisburg

Mit insgesamt sieben Varianten kommt der neue Intel Chipsatz für die Scalable Plattform. Die Unterschiede liegen allerdings hauptsächlich in den unterstützten Netzwerk- und Kryptographie Funktionalitäten. Als Feature gegenüber AMD Epyc stellt Intel auch die Zusammenarbeit mehrerer Chipsätze auf Mehrsockelsystemen heraus. Auf einem 8-Sockel Skylake-SP System können bis zu vier Lewisburg Chipsätze zusammenarbeiten und sollen eine bisher unerreichte Konnektivität erreichen ohne dabei PCI Express Lanes der Prozessoren zu belegen.
Je nach Ausführung bietet die Intel C620 Chipsatz Familie Unterstützung für bis zu 14 SATA3 Ports, 10 USB 3.0 und 14 USB 2.0 Ports, DMI 3.0, bis zu 20 PCI Express Lanes, integriertes 10-Gigabit LAN (bis zu 4 Ports), NVMe Unterstützung, die neuen Intel QuickAssist Kryptographie Funktionen und TPM 2.0.

 
Infomaterial

 Xeon Scalable Präsentation
 Xeon Skylake-SP Produktbrief
 Xeon Scalable Architektur im Detail

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