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英特尔至强E5 v2处理器解析与初步评测

        【IT168 技术】相信大多数人第一次听到IvyBridge-EP这个名字是来自天河二号。在今年6月进行的德国莱比锡举行的ISC2013大会上,使用IvyBridge-EP架构的天河二号成为了世界业内知名的超级计算机。尽管那时候IvyBridge-EP还没有正式发布,但TOP1的排名无疑是一大新闻,也是给IvyBridge-EP创造了最引人注目的应用案例。今天,在美国旧金山的英特尔秋季信息技术峰会上,IvyBridge-EP终于正式发布了。

进击的巨人 英特尔至强E5 v2处理器解析
Tick-Tock计划 从Sandy到Ivy的革新
E5 v2晶圆示意图

  谈到英特尔的处理器规划路线图,我们总是提到一个名词“Tick-Tock”。作为最出名的嘀嗒计划,每一次“Tick”代表着一代微架构的处理器芯片制程的更新,意在处理器性能几近相同的情况下,缩小芯片面积、减小能耗和发热量;而每一次“Tock”代表着在上一次“Tick”的芯片制程的基础上,更新微处理器架构,提升性能。如此说来,继承了SandyBridge-EP优秀血统的IvyBridge-EP属于嘀嗒计划其中的“嘀”,也就是Tick部分,将处理器的制程从32nm转换成为22nm。

进击的巨人 英特尔至强E5 v2处理器解析
Tick-Tock计划 从Sandy到Ivy的革新
天河二号单节点部署示意图

  直到如今,英特尔还秉承着创始人所提出的摩尔定律,从去年3月推出SandyBridge-EP到今年月推出IvyBridge-EP,刚好18个月。不过作为Tick部分,主要带来的是制程的改进,而在微架构方面则不会有太大的变化。如果您了解SandyBridge-EP,那么对于IvyBridge-EP也不会感到陌生。不过对于许多人不熟悉的人来说,了解SandyBridge-EP的基本架构能够帮助您更好的理解IvyBridge-EP所带来的新改变。有兴趣的可以点击下面的链接:

英特尔至强E5服务器深度解析与首发评测

   下面我们就一起进入IvyBridge-EP的架构解析,看看新一代的产品能够带来哪些惊喜。

  即便你刚刚看到了SandyBridge-EP架构的特点,我们这里还是要重复一下:

IvyBridge-EP架构的特色之处

  这个是SandyBridge-EP架构图,我们可以看到8核心处理器、双QPI总线、DDR3支持及PCI-E 3.0四个最为突出的特点。OK,我们来看看IvyBridge-EP的进化之处。

IvyBridge-EP架构的特色之处
对比图

  新一代的IvyBridge-EP提供了更多的核心,有4-12个多种偶数核心规格供选择。而在最多的12核心处理器中,我们可以看到几个明显的特点:更多的环形总线、双内存控制器和更大的L3缓存。

IvyBridge-EP架构的特色之处

  这是三种不同核心数量的IvyBridge-EP架构图。前两张图都比较好理解,事实上除了核心数量和缓存容量的变化之外,它们与SandyBridge-EP在外观上的差别不大。关键是第三张10-12核心处理器的图片,这里我们看到3条环形总线、2个三级缓存和2个内存控制器。自所以增加了更多的缓存和内存控制器,英特尔的解释是希望能够让每个核心到达缓存的距离一致,降低延迟。而在环形总线方面,通过一条巨大的总线实现了所有核心部件之间的连接,这主要是实现核心之间通信的便捷。虽然这看起来有点怪异,像不像北京地铁2号线和10号线?

IvyBridge-EP架构的特色之处

  核外架构的这张图看起来更明显一些,3条环形总线实现了低延迟和高吞吐量。另外需要注意到的是,新增加的L3缓存并非与原来的缓存等量分配,也就是说并非两个缓存各占15MB的容量。事实是这样的:左侧的缓存负责其周边8个核心的需求,而其容量为20MB;右侧的缓存只负责右侧4个核心的需求,容量为10MB。如此一来,当12个核心全部共组的时候,可以最大限度保证每个核心的效能。

  除此之外,新生的2个内存控制器各负责2个DDR3内存通道,共同组成4通道规格。而增加这些控制器的好处是提升了数据的命中率,而相应的IvyBridge-EP所支持的内存规格也由上一代的DDR3 1600提升到了DDR3 1866。

IvyBridge-EP架构的其他特色

  这个是内存延迟与内存带宽部分的数据。IvyBridge-EP相比上一代的SandyBridge-EP架构来说可以提供更快的内存速度,更好能效比和近似的延迟性能。我们可以看到,使用上一代SandyBridge-EP平台最高可以达到80GB内存带宽,而在新一代的IvyBridge-EP处理器中使用同频内存其带宽可以达到近90GB,如果使用DDR3 1866的内存带宽可以达到100GB。同时我们发现,近似在65GB带宽之前三者的也延迟都是差不多的。

IvyBridge-EP架构的其他特色

  每瓦性能也是大家所关系的。通过与上一代的对比可以看到,在达到相同性能的时候,IvyBridge-EP相比上一代的产品要节能33%(这里使用的是超低电压版的IvyBridge-EP),而在相同TDP处理器的对比中,IvyBridge-EP在实现25%的性能提升同时功耗还比上一代产品降低了9%;不过对于更高TDP的产品来说,性能的提升也伴随着功耗的大量增加。

  由此看来,是否意味着IvyBridge-EP的能效比或者每瓦性能更为出色呢?其实也并不完全是这样。英特尔也表示目前在至强家族产品中除了E5系列之外,还有E3和E7等规格的产品,正是多样的产品满足了客户的不同需求。

  以上我们只是简要介绍了 IvyBridge-EP一些重要的更新和特性变化,对于这些变化大家一定也非常好奇它们所带来的性能改变。下面我们就通过官方公布的数字简单解读一下。

IvyBridge-EP性能初步测试

  英特尔自己对于新一代E5 v2系列产品的定位如图。这张颇有Win8风格的图片表明英特尔为IvyBridge-EP提供了更多的核心,更快速的内存,全新的虚拟化应用,更低的能耗和更安全的解决方案。

IvyBridge-EP性能初步测试

  首先是Windows Server 2012系统的测试结果,这主要是表现IvyBridge-EP在节能方面有比较大的改进。

IvyBridge-EP性能初步测试

  在通用计算和能效比方面,E5-2660与E5-2660 v2在性能上的差距为33%,能效比上的差距为28%,初步证明新一代IvyBridge-EP处理器的性能提升非常明显。

IvyBridge-EP性能初步测试
这个大家都能看明白,三个测试分别是动态网络负载(云应用)、虚拟数据、Java
IvyBridge-EP性能初步测试
这张图再一次表现出SSD的强大,英特尔至强与固态盘的搭配
IvyBridge-EP性能初步测试
内存测试、科学计算和高性能计算
IvyBridge-EP性能初步测试

  总结一下上面所列出的计算谢列。通过初步对比我们发现,新一代的IvyBridge-EP处理器相比上一代的产品来说大约有30%左右的性能提升,部分项目的提升接近50%。作为一款Tick产品来说,仅仅是变更了制程和微调架构来说,这种提升还算是不错。

  刚刚我们介绍了太多关于IvyBridge-EP处理器的架构、特点、性能提升等信息,作为总结我们下面来看看新一代E5-2600 v2家族产品的规格和售价。

IvyBridge-EP处理器规格与售价
多种不同应用的E5 v2处理器
IvyBridge-EP处理器规格与售价

  这里我们使用红色方框标出了新旧两代产品在规格上的不同,包括了核心数量、缓存容量、内存支持、TDP功耗等内容。

IvyBridge-EP处理器规格与售价

  这是每千颗至强E5 v2处理器的售价,涵盖了从200-2600美元不同的价位。


IvyBridge-EP处理器规格与售价
配套的芯片组C604

  总结:作为主流应用的处理器来说,至强E5 v2本次的改进亮点很多,除了规格上的革新之外,侧重于应用的层面也有了不少改进,这个我们将在以后的文章中继续体提及。在当前数据中心市场变革的情况下,云南计算、大数据、BYOD等概念都促进了处理器的研发者越来越将产品与应用结合起来,这也是英特尔近期提出“重塑数据中心”的重要概念之一。

  不过作为英特尔在数据中心领域的主要盈利点,至强E5 v2依旧很孤独,虽然ARM进军数据中心的呼声越来越强烈,但至少在这个领域还没有出现真正意义上的竞争者。值得欣慰的是,E5 v2采用了与E5同样的Socket接口,用户可以实现平滑的升级,甚至在芯片组方面也无需更换。

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