編者按：以云計算為代表的信息化手段對于當(dāng)下疫情的防控工作有著卓然的成效，無論是遠程視訊、病毒分析、疫情風(fēng)控分析、視頻監(jiān)控、前端如體溫和人臉采集分析等都離不開后端數(shù)據(jù)中心的支持。這勢必牽扯到海量的數(shù)據(jù)處理能力，而這海量的數(shù)據(jù)處理能力則依托的是服務(wù)器集群所提供的計算能力。

　　沒有技術(shù)能夠一勞永逸地解決所有問題，當(dāng)年的主機如是，現(xiàn)今的PC Server如是，代表未來的云計算更如是。于是，我們也只能邊用邊改、邊總結(jié)邊探索。

　　雖然我們已經(jīng)推開了數(shù)字時代的門扉，看到了數(shù)字技術(shù)給商業(yè)和社會帶來的巨大改變。但在數(shù)字基礎(chǔ)架構(gòu)層面，問題還遠遠沒有結(jié)束。甚至可以說，即使最先進的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心也同樣有著自己的近憂和遠慮。

　　近憂是數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和運維成本;而遠慮則是全新計算類型不斷出現(xiàn)所帶來的架構(gòu)性挑戰(zhàn)。

　　　　成本——數(shù)據(jù)中心永遠在翻越的山峰

　　即便將數(shù)據(jù)中心選址在地價、電價相對便宜的地區(qū)，數(shù)據(jù)中心仍是IT建設(shè)中最顯而易見的重資產(chǎn)項目，其建設(shè)與運營都需要巨量的資本。由于需要大量土建工程和基礎(chǔ)設(shè)備的支持，數(shù)據(jù)中心內(nèi)每一平米能夠留給IT設(shè)備的面積都需要五位數(shù)乃至六位數(shù)的價格。

　　面對堪比北上廣房價的數(shù)據(jù)中心建設(shè)費用，計算的密度就成為了任何數(shù)據(jù)中心建設(shè)者都會關(guān)心的核心設(shè)備指標(biāo)。而在對于計算密度的極致追求之下，Olympus、Open19、ODCC天蝎項目、OpenRack等定制服務(wù)器項目的不斷出現(xiàn)也就不足為奇了。

　　當(dāng)然，除了在設(shè)備結(jié)構(gòu)上精雕細(xì)琢，對于絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心而言，提升計算密度和效率還有另外一條更直接的道路可選——擁有更多核心、更高性能的計算平臺。

　　　　AMD第二代EPYC平臺：巔峰性能且更具性價比

　　繼2017年推出代號為“那不勒斯”的第一代EPYC處理器后，AMD于2019年發(fā)布了代號為“羅馬”的第二代EPYC處理器。

　　代號為“羅馬”的AMD第二代EPYC系列處理器

　　作為業(yè)界首款基于7nm工藝的處理器，第二代EPYC處理器最高內(nèi)置64核128線程，256M三級緩存，八通道DDR4-3200內(nèi)存(單路4TB)、128條PCIe 4.0等一系列新特性。根據(jù)AMD公布的數(shù)據(jù)，其雙倍核心數(shù)量加上針對提升周期指令數(shù)進行的優(yōu)化，其浮點性能相較上一代產(chǎn)品提升約4倍。同時，引入7nm制程工藝帶來了更高能效;這也意味著第二代EPYC的能效比是上一代產(chǎn)品的2倍。第二代EPYC處理器在多種業(yè)內(nèi)性能基準(zhǔn)測試中領(lǐng)先，迄今為止保持超過了 140項世界紀(jì)錄。

　　得益于Chiplets設(shè)計，第二代EPYC平臺在較短的時間內(nèi)完成了產(chǎn)品的迭代升級。相比較單片SoC的方式，采用Chiplets設(shè)計更具靈活性，因為在許多場景下如果將功能都集成在一顆die上，其性能、功耗、面積通常難以做到最優(yōu)。而采用Chiplets還可以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，并從一定程度上降低設(shè)計風(fēng)險。AMD將其稱為“AMD Infinity”混合多芯片架構(gòu)，這種架構(gòu)在第二代EPYC處理器中的應(yīng)用達到了新的高度。

　　在第二代EPYC平臺上，AMD采用了最新的7nm工藝設(shè)計了Core Chiplet Die(簡稱CCD)部分，而每個CCD部分均包含兩個CPU Complex(簡稱CCX)，每個CCX整合了四個core。而在內(nèi)存、PCI-e以及磁盤控制器等I/O處理的部分，則采用了14nm的工藝來降低成本與開發(fā)周期。每個I/O核心最多可與8個CCD核心相連，即最高64核的設(shè)計。

　　在2月份舉行的SSCC2020大會上，AMD方面談到了采用7nm+14nm工藝對比單純7nm工藝設(shè)計有效降低了成本：如果將64核產(chǎn)品作為基準(zhǔn)比較，在48核、32核、24核、16核產(chǎn)品上有著最高約兩倍的節(jié)省，其中核心數(shù)量越大，所節(jié)約的成本越多。

　　而采用臺積電7nm工藝封裝的核心部分不僅大幅提升了能效比，相比第一代EPYC還有效降低了CCD的面積，這使得在第二代EPYC平臺中的CCD部分可以塞入更多的內(nèi)核。同時，改進了的分支預(yù)測器，優(yōu)化過的 L1 指令緩存，兩倍的浮點單元數(shù)據(jù)寬度，指令存儲隊列，兩倍的 L1 數(shù)據(jù)緩存讀寫帶寬。單個CCX兩倍的 L3 緩存等多種改動使得 Zen 2 相對于 Zen1 有超過 15% 的 IPC 提升。最終使得Zen 2相較Zen 1有了約兩倍的能效比提升。值得一提的是，由于采用這種非一體化的芯片設(shè)計有效地縮短了產(chǎn)品設(shè)計周期，AMD還將推出代號“米蘭”的第三代EPYC，采用臺積電7nm+工藝有望進一步提高能效比。

　　目前，AMD EPYC平臺已經(jīng)得到了包括騰訊云、亞馬遜、微軟、甲骨文、谷歌等大型云服務(wù)提供商的青睞;此外，包括戴爾、HPE、H3C、聯(lián)想等頂級OEM合作伙伴也與AMD合作推出了豐富的基于第二代EPYC平臺的服務(wù)器產(chǎn)品。

　　從另一層面來看，在EPYC平臺從第一代到第二代的升級過程中，AMD并沒有更換處理器插座。這意味著，用戶可以通過升級固件并安裝新CPU的形式在不更換服務(wù)器整機的前提下就獲得更多核心及更多性能。顯然，這對于一些用戶來說是十分具有吸引力的。

　　回看文章最初的問題，構(gòu)建數(shù)據(jù)中心通常需要一個相對復(fù)雜的流程，實際情況根本沒有那么多推倒重來的可能。而在不改變原有風(fēng)火水電等配套設(shè)施的前提下，如何在持續(xù)提高計算性能的同時保證出色的能效比則是企業(yè)數(shù)據(jù)中心長期的追求。而縱觀AMD EPYC平臺的設(shè)計思路，則可以很大程度上對客戶的原有投資進行保護，滿足大多數(shù)用戶分批次升級的產(chǎn)品生命周期規(guī)劃。

　　　　Chiplets助力摩爾定律 開創(chuàng)更多可能

　　面對越來越豐富的計算類型，服務(wù)器也出現(xiàn)了計算場景化的趨勢。通過安裝GPU、FPGA、AISC等不同類型的計算核心，服務(wù)器往往能夠獲得在特定應(yīng)用場景中更好的計算效率。但與此同時，通過不斷增加計算卡的方式來實現(xiàn)算力多元化，也會對服務(wù)器的功耗、散熱、物理空間占用等方面提出更高要求。

　　面對這樣的矛盾， 由AMD在數(shù)據(jù)中心計算平臺中首先實踐的Chiplets則給出了令人期待的解決路徑。未來，通過將不同的晶片集成在同一基板之上，AMD及其合作伙伴則可以在Socket的方寸之間就解決算力多元化的大挑戰(zhàn)。而由于CPU在服務(wù)器內(nèi)往往有著最好的供電和散熱資源，通過計算卡形式進行算力多元化所帶來的多種問題也將因此迎刃而解。

　　換句話說，在已有的基板之上，AMD可以較為方便的對晶片數(shù)量進行增減。這就讓AMD可以用更低的成本和售價來推出面向中端或入門純處理器產(chǎn)品。當(dāng)然，在去掉一些CCD之后，空余的IO帶寬和總線還可以用來與同樣集成在基板上的其他類型晶片相接駁，從而打造面向特定應(yīng)用的“異構(gòu)”處理器。

　　順著這一思路想象，我們可以期待的未來將更加豐富多彩。例如，我們可以將CPU上的其中一個或多個CCD替換為GPU并增加相應(yīng)的HBM，從而獲得更好的ML/DL及推理應(yīng)用性能(而這種方式也很有可能是解決多GPU之間數(shù)據(jù)交換與同步的新方法);再比如，我們也可以將這些CCD替換為更有針對性的ASIC來增強CPU在其他特定算法中的性能表現(xiàn)，進而打造出更具場景化的計算平臺方案。

　　相對于以往的芯片整體設(shè)計思路，這種利用Chiplets技術(shù)打造異構(gòu)芯片的方法不僅能夠讓現(xiàn)有IP繼續(xù)發(fā)揮價值，更可以大幅降低新處理器或計算平臺的研發(fā)周期和成本，讓更多計算場景能夠以更低成本獲得大幅度的性能優(yōu)化和基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)簡化。

　　而從更宏觀的層面來看，Chiplets技術(shù)也很可能是延續(xù)摩爾定律的有效催化劑。

　　　　決戰(zhàn)方寸之間

　　作為服務(wù)器乃至整個數(shù)字基礎(chǔ)架構(gòu)的核心，處理器是一門相當(dāng)復(fù)雜的藝術(shù)。說它是藝術(shù)不僅因為它需要在設(shè)計、制程與工程之間不斷探索新的平衡，更因為一款處理器要應(yīng)對來自當(dāng)下和未來的雙重挑戰(zhàn)。

　　而一款優(yōu)秀的處理器所代表的計算平臺則要做到在為用戶提供可見的性能提升的同時，為用戶乃至行業(yè)的未來提供新的發(fā)展方向、新的發(fā)展思路。

　　從這兩方面來看，第二代EPYC處理器都具備獨特的意義。64核與7nm的組合為用戶帶來了肉眼可見的計算性能和密度提升，能夠幫助數(shù)據(jù)中心站上成本與性能的新高度。而Chiplets技術(shù)的應(yīng)用則為制程進步趨緩背景下摩爾定律的繼續(xù)生效提供了全新路徑。

　　能夠在幾百平方毫米的方寸之間將對技術(shù)和未來洞察演繹至此，幾年以來，這樣的產(chǎn)品的確罕見。

　　在這里我并不想著墨過多溢美之詞;并不是因為這款產(chǎn)品不值得，而是因為很快我們還會有全新的Milan可以期待。屆時在做品讀亦為時不晚。

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