AMD Epyc: con Zen si ritorna sulla scena server

Per offrire una indicazione di quale possa essere il livello prestazionale ottenibile da questa nuova famiglia di processori AMD propone un confronto tra il modello Epyc 7601 (le caratteristiche le ritrovate in tabella alla pagina precedente) e il processore Intel Xeon E5-2699A v4, ovvero una CPU anch'essa dual-socket con frequenza operativa di base di 2,40GHz (Turbo Boost 3,60GHz) con 22 core e capace di gestire fino a 44 thread, TDP di 145W, controller memoria Quad-Channel in grado di supportare fino a 1,54TB di memoria DDR4 2400MHz e fino a 40 linee PCIe. La scelta di questo processore Intel è avvenuta sulla base della similitudine di prezzo, che tuttavia non è stato ufficialmente comunicato. In uno scenario di calcolo ad interi con precisione doppia AMD dichiara il 47% in più di prestazioni rispetto all'avversario Intel scelto come confronto, un vantaggio che sale fino al 75% in più per i calcoli in virgola mobile a precisione doppia, storicamente un campo dove le CPU Intel si sono sempre comportate molto bene. Chiaramente si tratta di test interni eseguiti da AMD, da prendere quindi cum grano salis e che non mancheremo di approfondire in futuro.

L'attenzione verso il secondo pilastro di Epyc, ovvero il concetto di ottimizzazione, si ha con la presentazione di tre processori processori Epyc 7000 destinati nello specifico a configurazioni single-socket, ideali per conseguire il miglior bilanciamento tra costo -anche in termini di consumi e non solo di investimenti - e prestazioni per quelle installazioni server di piccole dimensioni o ancora per sistemi di storage o di computazione eterogenea. Anche in questo caso i processori Epyc per le installazioni single socket sono in grado di offrire le medesime funzionalità delle controparti dual socket: la differenza in questo caso è il prezzo, in grado di meglio rispondere alle esigenze di coloro i quali troverebbero eccessivo l'acquisto di una piattafroma dual-socket.

Nel complesso AMD promette un vantaggio prestazionale significativo a tutti i livelli di prezzo in confronto alle soluzioni Intel "Broadwell" attualmente disponibili sul mercato. L'incremento prestazionale in diversi casi appare essere particolarmente sensibile, e a tal proposito la società di Sunnyvale dichiara senza nascondere un certo orgoglio: "Abbiamo progettato Epyc per competere con ciò che ancora deve arrivare e non con ciò che già esiste". Insomma, il guanto di sfida al rivale di sempre è stato lanciato. Intel è chiamata a rispondere, e lo farà nel corso delle prossime settimane quando i nuovi processori Xeon basati su architettura Skylake faranno il loro debutto ufficiale sul mercato.

Ma al di là dei semplici "risultati da benchmark" AMD sottolinea come la concezione di Epyc sia stata portata avanti pensando nello specifico a quelli che sono gli scenari applicativi moderni che oltre ai già noti casi di High Performance Computing, Cloud e Virtualizzazione comprendono anche Machine Learning, analitica Big Data e il paradigma del Software Defined Storage. Scenari per i quali anche le macchine single socket devono essere in grado di rimanere competitive con AMD che a tal proposito cita un esempio su tutti: un sistema single-socket con CPU Epyc è in grado di gestire senza problemi fino a 6 GPU per scopi di Machine Learning.

Per quanto riguarda invece il pilastro della sicurezza, AMD si affida a due nuove soluzioni tecnologiche chiamate SME e SEV, rispettivamente Secure Memory Encryption e Secure Encrypted Virtualization. La prima consente di applicare una completa protezione crittografica all'ambiente memoria, in maniera totalmente trasparente poiché non richiede l'intervento del sistema operativo o di un hypervisor ma viene abilitata semplicemente spuntando un'opzione da BIOS. La seconda soluzione prevede invece l'assegnazione di una chiave crittografica univoca ad ogni macchina virtuale, che la rende in questo modo crittograficamente isolata da altre macchine virtuali e dai livelli di OS/Hypervisor/amministrazione.

La sinergia di SME e SEV consente di adottare un approccio di tipo multi-tenant alla sicurezza offrendo ampia flessibilità, per esempio, ai cloud provider di erogare servizi ad alto valore aggiunto ai clienti. E' importante precisare che AMD ha scelto una via differente rispetto ai concorrenti, basando l'approccio alla sicurezza non sul set di istruzioni ma sull'ambiente memoria. La principale ricaduta di questa scelta è l'implementazione delle misure di sicurezza senza dover ricorrere a cambiare o ricompilare gli applicativi così da garantire la compatibilità con ambienti operativi legacy.

Uno sguardo, infine, alle caratteristiche di gestione dei consumi. E' bene osservare anzitutto che il consumo energetico di un sistema server è da affrontare in maniera completamente differente rispetto a quanto può avvenire su un sistema desktop. Nell'ambito server, infatti, i consumi sono da considerare in maniera complessiva a livello di piattaforma con la CPU che rappresenta circa il 50% del consumo totale: pertanto le ottimizzazioni vanno pensate anche a livello di piattaforma e non solo di CPU. Tuttavia il mondo server vede la presenza di piattaforme molto eterogenee tra loro sia dal punto di vista della configurazione (impieghi distintii richiedono quantitativi di storage e memoria completamente differenti, con ricadute diverse sul profilo energetico), delle esigenze di raffreddamento e del form factor che può imporre anche limiti fisici e meccanici alla costruzione della macchina. Epyc viene realizzato tenendo presente tutto ciò, per offrire il miglior bilanciamento tra prestazioni e consumi a seconda del tipo di impiego che si trova a dover sostenere.

Grazie alla presenza di numerosi sensori integrati in ciascun core, il processore è in grado di delineare il profilo operativo ottimale e di regolare attivamente le impostazioni di tutti i core fino a 1000 volte al secondo. Ciò significa, in altri termini, di avere la capacità di adattarsi in tempo reale al mutamento del carico di lavoro della macchina e di modificare costantemente in relazione a ciò le frequenze operative così da mantenere i limiti termici previsti. Non solo: i processori Epyc hanno la possibilità di regolare la tensione operativa di ciascun core (e questa è una caratteristica molto importante in un processore che può arrivare fino a 32 core) così da poter ottenere un significativo risparmio energetico, senza impatto sulle prestazioni, in funzione dello specifico carico di lavoro richiesto.

La gestione energetica di Epyc, però, si concentra anche su un altro aspetto: il processore offre infatti una connettività I/O molto ampia, che ha ovviamente una incidenza diretta sui consumi complessivi. A tal proposito è bene osservare, tuttavia, che differenti carichi di lavoro richiedono una larghezza di banda che non necessariamente deve essere quella massima disponibile e la capacità di gestire questo aspetto offre la possibilità di limitare i consumi. La necessità di larghezza di banda delle interconnessioni Infinity Fabric presenti tra i socket viene monitorata grazie alla tecnologia Dynamic Link Width Modulation così da evitare sprechi: questo consente, secondo i dati dichiarati, di poter ottenere fino all'8% di guadagno in termini di performance per Watt a livello di socket.

Nel corso di questi mesi in preparazione al lancio di Epyc AMD ha lavorato a stetto contatto con i partner così da assicurare la disponibilità dell'intero ecosistema al momento del lancio. Coinvolti Microsoft, VMWare, Xilinx, Mellanox, Samsung e RedHat per quanto riguarda l'ambito degli ambienti applicativi, di virtualizzazione e di gestione memoria e storage, mentre HPE, Lenovo, Dell EMC, ASUS, Supermicron Inventec, Tyan, Sugon e Gigabyte hanno già approntato numerose piattaforme molto diversificate tra loro.

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Infine, ma non ultimo, un importante dettaglio: Epyc è progettato per essere compatibile con i socket di prossima generazione così da offrire ai partner che sviluppano oggi le piattaforme server e datacenter la possibilità di stabilire fin da subito un percorso di aggiornamento verso i processori di prossima generazione (Rome e Milan i loro nomi in codice), e ai clienti la possibilità di meglio far leva sugli investimenti di piattaforma.

Gli annunci odierni rappresentano una ulteriore spunta alla serratissima tabella di marcia che AMD si è imposta in questi ultimi mesi. Processori desktop: fatto. Processori server/datacenter: fatto. GPU consumer: fatto. Processori mobile: in arrivo. GPU per IA e Machine Learning: in arrivo (Radeon Instinct è stata annunciata oggi: qui ulteriori approfondimenti). Insomma, AMD è proprio tornata.