双龙腾云霄 AMD EPYC及Ryzen Pro处理器的到来意味着什么？

　　对于今年的PC市场而言，AMD Zen架构Ryzen处理器无疑画下了浓墨重彩的一笔。凭借不负用户期待的性能表现，AMD在上半年打的这场翻身仗可谓精彩。而对于数年磨一剑的14nm全新Zen架构，AMD所能开发的难道仅限于消费级处理器？当然不是，面向数据中心服务器的EPYC（霄龙）处理器和商用PC的Ryzen Pro紧随消费级Ryzen处理器的步伐正向我们走来。

　　重返数据中心：EPYC（霄龙）处理器公布

　　还记得著名的AMD Opteron皓龙处理器吗？在服务器处理器市场，AMD曾经是主要的参与者，2004年AMD Opteron处理器占据x86服务器处理器市场25%的市场份额。但近年来AMD在服务器市场的市场份额一度降到可以忽略不计的程度，也是不争的事实。暌违数年，这只一度离开大众视野的服务器处理器之龙以全新的面貌重返大众视线。当地时间6月20日，AMD在美国德克萨斯州奥斯汀正式发布了全新数据中心处理器品牌EPYC（霄龙）。

　　EPYC（霄龙）：服务器之龙EPYC（霄龙）7000系列处理器和消费级的锐龙处理器一样基于14nm制程Zen架构，但针对数据中心服务器等高性能计算做了针对性的加强和优化设计，尤其注重性能（整体性能及内存带宽与IO）、优化（资源平衡以适合各种计算负载）、安全（行业领先的x86嵌入式芯片级安全）三个方面。不可否认的是，x86处理器依然是目前应用最为广泛的数据中心、服务器处理器。在利用锐龙打响了“翻身”第一仗后，AMD趁热打铁，以多款霄龙处理器来抢滩数据中心、服务器这一不容忽视的巨大商业战场。

　　本次AMD发布的霄龙处理器具体为EPYC 7000系列，型号众多，最高端的EPYC 7601拥有高达32核、64线程Zen核心，同时每颗CPU都有8个DDR4内存通道（每颗CPU最高支持2TB内存）以及128条PCIe通道！不仅如此，同时还有和下一代处理器匹配的Socket SP3r2插槽设计（LGA4094）。为了能够快速达成更多核心规模，EPYC采取了特殊的设计方式，在一块芯片内、一块基板上，并排放置最多四颗芯片，每颗芯片内部为8核心，总计达到32核心，这样做的好处是大大提高了产品的良品率；为了提高各个芯片、核心之间以及与外围扩展之间的通信效率，AMD还开发了全新的Infinity Fabric互连总线，这也是EPYC系统的通信基础。

　　据统计，如今市场上80%的市场份额都是双插槽的服务器，AMD针对双插槽和单插槽的解决方案有不同的价格区间。以售价4000美元级别的高端型号为例，在AMD最新展示的SPEC整体性能测试结果中，EPYC 7601的性能要比对标的竞争对手（至强E5v42699A）高出47%；而在双路浮点计算测试中EPYC7601更是高出了75%。同时，由于内存通道数整整多了100%，加上频率的提升，EPYC的内存带宽最多可达竞品的2.5倍。AMD EPYC双路系统最高可配置64核心128线程、4TB内存、128条PCIe通道，而单路系统最高可配置32核心64线程、2TB内存、128条PCIe通道。其中，超多的PCIe通道对于目前可搭配多块异构计算加速卡（如本次一同揭晓的RadeonInstinct MI25）的计算环境而言十分有用。凭借其单芯片上的高核心数量、高内存带宽和海量的I/O通道，EPYC不仅志在彻底改革双插槽服务器市场，并提供性能上不作妥协的单插槽服务器。

　　电源管理与I/O

　　在一套典型的双路服务器系统中，处理器的功耗占了整体的53％，其电源管理能力不容忽视。EPYC集成了先进的电源管理系统，整个处理器内部遍布上千个传感器，32个核心都能以1毫秒的间隔实时调节状态。EPYC每一个内部都有4个内核，总计32个核心，如何让它们平衡地运行在最佳状态，难度是很大的，AMD能针对每一个核心进行管控，避免不同核心负载失衡，并降低功耗。同时精细的电压和频率控制、可调节TDP也没有缺席。

　　AMD认为，现有的双路系统存在诸多局限，比如I/O扩展有限、配合第二路CPU才能有完整I/O、CPU间专用链接无法拥有其他I/O、平台需要PCIe切换和芯片组等。因此，8通道DDR4 2666内存（竞品为四通道）、128个PCIe通道（竞品为40个）对于每一颗EPYC处理器而言都能得到一样的支持。本次发布会上AMD展现出了一如既往的性价比优势—简而言之是EPYC处理器在性能上超过了同价位段对标的至强E5 v4处理器，单路的EPYC处理器在TCO成本上比双路E5 v4服务器明显更低，同时单路EPYC服务器可具备更高的内存带宽、I/O接口。不难看出，AMD在EPYC处理器上依然会采用“田忌赛马”的策略，用核心更多、I/O接口更多、内存更大、带宽更高的32核EPYC处理器单路产品去跟英特尔E5双路产品正面比拼。这样一来成本更低，有助于吸引企业客户。

　　专门优化：面向数据中心

　　对于服务器和数据中心而言，安全性是至关重要的。EPYC在这方面提供了独立安全协处理器（Cortex-A5 32位微控制器）、安全加密虚化（SEV）、完全内存加密等等特性。Zen架构本身有诸多面向服务器和数据中心的针对性设计，比如大数据负载、虚拟化增强、安全加密增强。虚拟化方面也加入了不少新指令集，包括Data Poisoning内存错误处理、AVIC高级虚拟化中断控制器、Nested Virtualization嵌套虚拟化、SME安全内存加密、SEV安全加密虚拟化。除了标准指令集，EPYC还增加了大量新的指令集，更好地优化数据中心应用，其中既有通用的，也有两条AMD独有的：CLZERO（清理缓存行）、PTECoalescing（4K页表合并为32K）。

　　EPYC集成了一套独立的安全子系统，整合的AMD安全协处理器（ARM Cortex-A5架构的32位控制器），运行于安全的系统或内核中，可以确保固件数据等片外非易失性存储的安全，提供安全加密功能，并可实现硬件验证启动。SME安全内存加密是基于硬件的，可以保护物理内存免受攻击，单个安全密钥，操作系统或虚拟器管理器可以自己选择需要加密的页面，而网络、存储、显卡等硬件设备可以无缝访问加密页面。SEV安全加密虚拟化则可以保护虚拟机免受无谓伤害，每个虚拟机和管理器都有独立的密钥，彼此加密隔离，并与AMD现有的AMD-V虚拟化技术整合。

　　此外，数据中心服务器系统的生态支持也很关键，AMDEPYC得到了从操作系统、开发工具到主板、整机的全方位支持，比如操作系统有微软Windows Server、Canonical Ubuntu、RedHatrHEL、Citrix XenServer、VMWarev Shere、Xen、KVM，开发工具有VisualStudio、GCC、Java、LLVM，硬件支持厂商则有慧与科技（惠普拆分出来的企业业务）、英业达（Inventec）、泰安、戴尔（EMC）、联想、技嘉、超威、微软、曙光、华硕。

　　综合来看，EPYC的应用范围是广阔的，高性能计算、云计算、大规模分布式、虚拟化、机器学习、大数据与分析、存储等等，几乎任何企业和数据中心应用都不是问题。毫无疑问，目前已经上市的数据中心、服务器专用EPYC（霄龙）系列处理器宣告AMD正信心满满地杀回x86服务器处理器市场。

　　剑指商用桌面：Ryzen Pro处理器曝光

　　稍早些时候，AMD旗下基于14nm制程Zen架构的全新桌面处理器—Ryzen Pro便已见诸部分媒体，但当时大家对于该系列处理器新品的具体定位、特性仍没有进一步的认知。6月下旬，《微型计算机》在美国的一场技术会议上进一步掌握了RyzenPro的更多信息。简而言之，Ryzen Pro是一个具备“工作站级性能”的商用处理器系列产品，与如今市售的Ryzen锐龙处理器一样采用新一代Zen架构，但具备针对商用PC的大量特性。具体产品线划分上，Ryzen Pro分为Ryzen 7 Pro、Ryzen 5 Pro、Ryzen 3 Pro三大级别，从数字上便不难看出与竞品的对垒之势。

　　其实AMD公司早在2010年左右曾发布采用45nm处理器、搭配785G芯片组使用的商务桌面平台—研发代号为“Kodiak”，提供DAS1.0支持。所谓DAS，实际上是多项行业标准和技术的总和，包括四大方面：虚拟化、管理化、高能性和安全性。而Kodiak平台包括了多款B系列Phennom Ⅱ和Athlon Ⅱ处理器。数年后，AMD推出具备“商业级性能表现”的A系列APU以全面取代B系列商用处理器，采用当时颇具创新性的HSA结构以满足商用PC的计算性能需求。时至本文发稿时，A系列APU依然是AMD商用处理器的主打产品系列。

　　随着商用、工作站用户群体的交叉，同时也随着用户对PC性能、功耗等方面的有了更高的期望值，AMD如今再次发力，推出Ryzen Pro这一商用解决方案，它的的许多特性跟EPYC有些相似。

　　从AMD内部包含PCMark 10、3DMark 11、SPECviewperf等多个软件的性能测试结果来看，新一代Ryzen 7 Pro 1700处理器（8核16线程）与竞争对手（Core i7-7700，四核八线程）相比有2%至73%不等的优势，Ryzen 5 Pro、Ryzen 3 Pro与各自对标的竞品相比也呈现出接近上述水平的优势。在价格方面，我们了解到RyzenPro也将会有显著的优势。

　　在性能、价格之外，对于商用处理器而言，还需要具备更多“看家本领”。从目前已知的信息来看，Ryzen Pro至少还包含了如下特性—芯片级安全模块、覆盖全系列产品的企业级可管理性和可靠性保证（包括入门级的Ryzen 3 Pro在内）、适配Windows 10企业版安全特性。目前Ryzen Pro的信息公布得并不算太多，但已经足够我们一窥AMD来势汹汹之势—为传统商用机带来工作站级性能、覆盖全系列产品的企业级特性、值得期待的价格优势，对于商用客户而言都是好消息。据悉，今年8月份，AMD将公布Ryzen Pro的更多信息，而搭载Ryzen Pro的产品也将在今年下半年发布，对此我们将保持关注。

　　写在后面

　　近一年，在一如既往兼顾好半定制化芯片业务的同时，AMD在市场上的表现比以往更加活跃。从去年推出第七代APU、北极星架构显卡，到今年3月发布AMD锐龙7系列处理器，4月推出锐龙5系列处理器、Radeon RX 500系列显卡，AMD一次次用产品证明，其在技术方面已经实现“翻身”。

　　在不久前的ComputeX 2017上，AMD又展示了下一波即将推向市场的产品，包括基于RadeonRX Vega架构的高端显卡，全新AMD锐龙Threadripper处理器以及AMD锐龙笔记本处理器……AMD EPYC及Ryzen Pro处理器的到来，意味着AMD在消费级、商用级、数据中心级这三大领域处理器的市场布局已经全面明朗。AMD于2017年5月2日公布了2017年第一季度财报，得益于市场对高性能的锐龙AMD Ryzen处理器及图形处理器的强大需求，营业额实现了18%的同比增长，EPYC（霄龙）及Ryzen Pro处理器的“吸金”能力如何？我们拭目以待。而关于EPYC及Ryzen Pro处理器的进一步性能测试及深度解析，《微型计算机》评测室也将争取尽快为大家送上。

　　文/刘忆冰

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