Naples à Rome: nouveaux processeurs AMD EPYC

Le 7 août, la gamme AMD EPYC ™ de deuxième génération a été lancée dans le monde entier. Les nouveaux processeurs sont basés sur la microarchitecture Zen 2 et sont construits sur un processus à 7 nm.

Caractéristiques

"Ils sont accueillis par des vêtements, escortés par l'esprit", lit la sagesse populaire. Nous allons donc commencer par les «vêtements» de la nouvelle génération. Le marquage des processeurs a subi des changements mineurs: le quatrième chiffre indiquant la génération est passé de 1 à 2 . Le premier chiffre, comme précédemment, indique la série, et les deuxième et troisième - le modèle. AMD n'a pas abandonné les processeurs avec l'index P, qui ne prennent pas en charge les systèmes multi-socket.

La deuxième génération a hérité du socket SP3 de la première génération sans modifications, ce qui permet d'utiliser de nouveaux processeurs sans mettre à jour la carte mère, mais cela ne pourra pas révéler pleinement leur potentiel. Il est possible d'atteindre des performances complètes avec l'utilisation de nouvelles cartes mères prenant en charge 3200 MHz pour la mémoire DDR4.

Le «remplissage» du processeur a été transformé au-delà de la reconnaissance: le processus technologique a changé, la nouvelle microarchitecture Zen 2 a été appliquée et un nouveau contrôleur de mémoire haute vitesse est apparu.

Performances

La transition vers le processus à 7 nm a conduit au compactage du cristal et à une augmentation du nombre de noyaux à 64 , ce qui est deux fois plus élevé que dans la première génération. La fréquence de base des processeurs de deuxième génération est comprise entre 2,00 et 2,90 GHz . A titre de comparaison, la base de la première génération ne dépassait pas 2,30 GHz . Une augmentation du nombre de cœurs et de la fréquence de base du processeur a entraîné une augmentation de la dissipation thermique jusqu'à 120 watts dans les versions économiques et jusqu'à 225 watts dans les versions supérieures.

L'amélioration des processus n'est pas la seule innovation. Une nouvelle microarchitecture appelée Zen 2 a contribué à l'amélioration des spécifications du processeur. Les améliorations visent à interagir avec les caches: la vitesse d'échange de données avec L1 a doublé, la vitesse de transfert de données entre caches a été augmentée, la taille du cache L3 a été augmentée.

Les spécifications détaillées de la ligne sont présentées dans le tableau.
Rome bénéficie d'une amélioration dans le travail avec des périphériques externes: pour la première fois, il est devenu possible de travailler avec un contrôleur d' interruption x2APIC externe, et prend également en charge les voies DDR4-3200 et 128 PCIe . La nouvelle génération de processeurs inclut la prise en charge de la technologie Virtualized IOMMU , avec laquelle les machines virtuelles ont un accès direct aux périphériques physiques.

L'augmentation de la capacité et l'amélioration des conditions de virtualisation entraînent une augmentation du nombre d'applications exécutées simultanément. Les applications fonctionnent avec des données confidentielles qui nécessitent une protection renforcée.

La sécurité

Dans la gamme de processeurs mise à jour, les problèmes de sécurité n'étaient pas les derniers. À l'intérieur du système, un processeur est installé sur une puce appelée AMD Secure Processor basée sur ARM® Cortex® A5 , qui stocke les clés et crypte le contenu de la RAM en utilisant l' algorithme AES-128 .

AMD Secure Processor propose deux types de chiffrement de la mémoire (ces méthodes nécessitent la prise en charge du système d'exploitation):

• SME (Secure Memory Encryption);
  
  SME crypte la mémoire avec une seule clé et protège contre les attaques physiques telles que les attaques de démarrage à froid. L'utilisation de ce type de cryptage ne nécessite pas de modifier les applications utilisateur: le système d'exploitation marque les pages mémoire qui doivent être cryptées.
  
• SEV (Secure Encrypted Virtualization).
  
  SEV est conçu pour assurer la sécurité lorsque vous travaillez avec des machines virtuelles (VM). La mémoire utilisée par l'hyperviseur et chaque machine virtuelle est chiffrée avec sa propre clé. Cette approche isole cryptographiquement l'hyperviseur et la VM les uns des autres.
  

Serveurs de test

Maintenant que la théorie de la nouveauté est connue, nous allons effectuer des tests pratiques. AMD EPYC ™ 7452 sera le représentant de la deuxième génération. AMD EPYC ™ 7551 est choisi comme adversaire de la première génération. L'adversaire du camp «bleu» est Intel® Xeon® Gold 5218 dans le cadre d'un système à deux sockets. Le choix de ces systèmes se justifie par la similitude de leurs caractéristiques techniques.

Dans les tests, les processeurs sont placés sur un pied d'égalité: la même mémoire, les mêmes disques et des systèmes d'exploitation identiques avec des paramètres identiques.

Pour des performances maximales, tous les canaux du contrôleur de mémoire du processeur doivent être activés. Les processeurs Intel® ont six canaux et les processeurs AMD ont huit canaux. Compte tenu de cette différence, il est difficile de créer des conditions identiques, un compromis a donc été trouvé: les systèmes avec processeurs AMD ont 8 modules de 16 Go chacun, et un système à double socket avec Intel® Xeon® a 12 modules de 8 Go chacun. Tous les modules RAM fonctionnent à une fréquence de 2666 MHz .

Le système d'exploitation (OS) est hébergé sur des disques SSD pour réduire l'impact du sous-système de disque sur les tests. Tous les tests ont été effectués sur CentOS version 7.

Les tests

Les tests doivent être aussi objectifs que possible, d'autant plus qu'il s'agit de comparer les processeurs Intel® et AMD. Par conséquent, nous n'utiliserons pas de compilateurs d'optimisation pour créer des tests fournis sous forme de codes source.

GeekBench 4

GeekBench est un test de performance de processeur multiplateforme populaire avec sa propre base de données en ligne de résultats. Le test est fourni sous forme de fichiers exécutables prêts à l'emploi, c'est pourquoi l'optimisation pour des processeurs spécifiques n'est pas fournie.

Pour nous, les métriques générales des groupes GeekBench sont importantes:

• Score Crypto;
• Score entier;
• Score en virgule flottante;
• Score de mémoire.

Les groupes de tests indiqués sont lancés en deux modes: dans un seul thread et lorsqu'ils sont exécutés simultanément sur tous les cœurs. Sur la base des résultats, GeekBench met les notes finales: Score Single-Core et Score Multi-Core .


La bataille principale se situe entre AMD EPYC ™ 7452 et Intel® Xeon® Gold 5218, tandis que la première génération EPYC ™ est inférieure à la seconde dans tous les tests.

Envisagez des tests à un seul thread. Rome montre d'excellents résultats lorsque vous travaillez avec des tâches cryptographiques et de la mémoire, mais perd lorsque vous effectuez des calculs d'entiers. En conséquence, la deuxième génération EPYC ™ marque 4893 points et devient la gagnante de la nomination Single-Core . Les deuxième et troisième places sont occupées par Xeon et EPYC de première génération avec respectivement 4695 et 3981 points.


Dans les tests multithreads, l'équilibre des puissances change considérablement. EPYC ™ 7452 fait un excellent travail informatique, mais perd du terrain dans les tâches cryptographiques et le travail avec la mémoire , ce qui ne l'empêche pas de devenir un leader avec 96009 points dans la nomination Multi-Core .

SPEC CPU 2017

SPEC CPU 2017 est un ensemble de tests de performances reconnus par les fabricants de processeurs. Les tests de cet ensemble sont distribués sous forme de codes sources, ce qui vous permet de les optimiser pour des équipements spécifiques sur un système d'exploitation spécifique.

Le CPU SPEC se compose de quatre suites de tests:

• int_rate;
• int_speed;
• fp_rate;
• fp_speed.

La première partie du nom du test détermine le type de calcul sur le processeur: entiers (int) ou au-dessus des nombres à virgule flottante (fp). La deuxième partie détermine le type de test: monocœur (taux) ou multicœur (vitesse).

Nous avons effectué les quatre suites de tests. Les tests sont compilés au troisième niveau d'optimisations à l'aide de la suite de compilateurs GNU 4.8.5 . Les tests multicœurs se sont déroulés sur 64 threads et les tests monocœurs sur 32 copies.


Les tests compilés avec des optimisations montrent des résultats incohérents avec GeekBench. La deuxième génération d'AMD EPYC ™ est supérieure au système à double socket avec des processeurs Intel® dans tous les tests sauf intspeed, mais avec une marge nettement plus petite que dans GeekBench.

Phoronix Test Suite

Phoronix Test Suite (PTS) - logiciel qui vous permet d'exécuter des tests à partir d'une grande base de données de tests de performances utilisateur. Cette solution vous permet d'exécuter automatiquement les tests souhaités sur plusieurs serveurs expérimentaux simultanément avec l'agrégation des résultats sur le serveur maître.

Nous avons développé notre propre ensemble de 21 tests, notamment:

• Test de bande passante du cache (CacheBench);
• tester la bande passante de la RAM (RAMspeed, Stream, MBW);
• solution de tâches cryptographiques (Botan, OpenSSL, John the Ripper);
• rendu d'image utilisant le lancer de rayons (C-Ray, POV-Ray, Smallpt);
• émulation du serveur NGINX en charge;
• conversion audio / vidéo.

	EPYC 7452	EPYC 7551	2 x Xeon 5218
RAMspeed SMP - Type: Ajouter - Indice de référence: Entier	32476.9	26531.49	28942.2
RAMspeed SMP - Type: Copie - Indice de référence: Entier	30325,76	23419.86	27165.75
RAMspeed SMP - Type: Echelle - Indice de référence: Entier	30429,76	22011.08	28629.12
RAMspeed SMP - Type: Triade - Indice de référence: Entier	31482.6	18208.58	28299.14
RAMspeed SMP - Type: Moyenne - Indice de référence: Entier	31060.8	31745.71	28432.31
RAMspeed SMP - Type: Ajouter - Indice de référence: virgule flottante	32434.26	37939,5	28445.26
RAMspeed SMP - Type: Copie - Indice de référence: virgule flottante	30386.99	35209.97	27119.9
RAMspeed SMP - Type: Balance - Repère: Virgule flottante	30 097,11	30509.05	26508.4
RAMspeed SMP - Type: Triade - Indice de référence: virgule flottante	32473.04	38458,6	28385.89
RAMspeed SMP - Type: Moyenne - Indice de référence: Virgule flottante	31295.5	34393,3	27 637,44
Stream - Type: Copier	107.192,8	110 996,94	126 257,4
Stream - Type: Échelle	72 434,42	87 300,88	105633,7
Stream - Type: Triade	77729,72	97735.96	115100.86
Stream - Type: Ajouter	77021.16	97 204,36	114907.6
MBW - Test: copie mémoire - taille de la baie: 8192 Mio	16888.52	12 402,32	4845.29
MBW - Test: copie mémoire, taille de bloc fixe - taille de la baie: 8192 Mio	10752.12	7410.17	2982.56
CacheBench - Test: lecture	2312.41	2079,62	3286,28
CacheBench - Test: écriture	24357.4	20329.21	27520.75
CacheBench - Test: lecture / modification / écriture	24920.3	21 598,98	28966.95
GNU MPC - Benchmark multi-précision	7143	5810	8950
NAMD - Simulation ATPase - 327 506 atomes	0,80079	0,94119	0,77091
Botan - Test: KASUMI - Crypter	69,69	61,74	78,69
Botan - Test: KASUMI - Déchiffrer	67.16	58,57	74,85
Botan - Test: AES-256 - Crypter	4575,94	4 173,76	3687,71
Botan - Test: AES-256 - Décryptage	4552.92	4152.07	3704,3
Botan - Test: Twofish - Crypter	279,59	247,38	325,1
Botan - Test: Twofish - Déchiffrer	281,87	249,85	333,97
Botan - Test: Blowfish - Crypter	247,76	217.14	282,4
Botan - Test: Blowfish - Décryptage	249.19	217,89	283,61
Botan - Test: CAST-256 - Crypter	116,150	101,470	124 690
Botan - Test: CAST-256 - Décryptage	116,68	101,95	125,75
John The Ripper - Test: Blowfish	49851	40568	39555
Compression 7-Zip - Test de vitesse de compression	163202	107009	135458
C-Ray - Temps total - 4K, 16 rayons par pixel	23,41	26,65	29,48
POV-Ray - Trace Time	18,67	23,3	20,46
Smallpt - Global Illumination Renderer; 128 échantillons	15.06	5,52	58,97
dav1d - Entrée vidéo: Summer Nature 4K	17,67	28,37	20,98
Encodage audio FLAC - WAV vers FLAC	12,22	14.17	11,43
FFmpeg - H.264 HD à NTSC DV	9.14	10,85	11,46
Hackbench - Nombre: 1 - Type: Fil	3.9	5.82	3,35
Hackbench - Nombre: 8 - Type: Fil	10,9	18.11	8.73
Hackbench - Nombre: 1 - Type: Processus	3,78	5,43	3,15
Hackbench - Nombre: 8 - Type: Processus	9,66	13,31	8.14
Hackbench - Nombre: 32 - Type: Processus	39.02	32,25	27,74
OpenSSL - Performances RSA 4096 bits	6825,9	4351.47	6809.23
ctx_clock - Heure de changement de contexte	211	220	160
NGINX Benchmark - Service de page Web statique	26991.79	17497.02	28274.97
Schbench - Fils de messages: 2 - Travailleurs par fil de messages: 2	42	204	101
Schbench - Fils de messages: 8 - Travailleurs par fil de messages: 8	4624	4704	7009
Schbench - Fils de messages: 32 - Travailleurs par fil de messages: 32	156416	157952	167509
Radiance Benchmark - Test: Série	807,01	783,48	1102.24
Radiance Benchmark - Test: SMP Parallel	260,47	238,69	333,32

Pour la première fois dans les tests, l'AMD EPYC ™ 7551 vient en premier. Les processeurs AMD, quelle que soit leur génération, sont meilleurs dans le travail monothread avec la mémoire, le rendu et le transcodage vidéo. Les processeurs Intel®, à leur tour, réussissent mieux avec les tâches cryptographiques et le travail multi-thread avec la mémoire, comme cela a été révélé plus tôt dans les tests GeekBench.

Conclusions

Malgré la variété des tests, le choix entre la première et la deuxième génération d'AMD EPYC ™ est évident: Rome est supérieure à son prédécesseur dans la grande majorité des tests. Cependant, la première génération ne perd pas de terrain en travaillant avec la mémoire et le rendu.

Comparaison des processeurs Intel® et AMD - une véritable bataille des titans, nécessitant une réflexion approfondie. Les solutions logicielles installées fonctionnent mieux en moyenne avec la deuxième génération d'AMD EPYC ™. En particulier, Rome montre d'excellents résultats dans l'informatique multithread et les tâches cryptographiques monothread. Lorsque vous travaillez avec un logiciel compilé à partir de codes sources, la préférence est donnée à la nouvelle génération de processeurs EPYC ™, qui mènent dans les tests en virgule flottante et ne sont que légèrement en retard dans les calculs d'entiers multithreads.

Intel® Xeon® Gold, quant à lui, donne de bons résultats en matière de cryptographie multi-thread, de transcodage audio et de gestion de la mémoire. Le système à double socket avec processeurs Intel® Xeon® a bien fonctionné lors du traitement des demandes de serveur Web.

En résumé, il convient de noter que les tests effectués sont synthétiques et les résultats sur les tâches réelles peuvent varier. Pour obtenir des résultats précis sur des tâches spécifiques, des tests supplémentaires sont nécessaires. Maintenant, quelques mots sur le coût. Le prix recommandé pour AMD EPYC® 7452 est de 2025 $, pour Intel® Xeon® Gold 5218 - 1250 $, soit 2500 $ pour un système à double socket.

Le nouveau AMD EPYC ™ 7452 sera bientôt disponible dans notre Selectel Lab.

Soyez le premier informé!

L'EPYC ™ de deuxième génération n'est qu'un autre tour dans la confrontation entre AMD et Intel. Vous pouvez en savoir plus sur la façon dont la rivalité entre les deux sociétés a commencé dans notre blog .

UPD Nouveaux processeurs AMD EPYC ™ de deuxième génération déjà disponibles.

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Les configurations suivantes sont disponibles pour les tests:

• 1 x AMD EPYC ™ 7402P / 128 Go DDR4 / 2 × 1920 Go SSD + 2 × 8 To HDD
• 1 x AMD EPYC ™ 7552/512 Go DDR4 / 2 × 1940 Go SSD + 2 × 8 To HDD