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英特尔至强E5 v3系列处理器解析与评测

2014-09-09 12:00    it168网站原创  作者: 刘策 编辑: 刘策

        【IT168 评测】毫无悬念的,至强E5 v3来了。按照英特尔所奉行的摩尔定律,英特尔在2012年的3月推出了至强E5,在2013年的9月推出了至强E5 v2,也理所应当在18个月后才推出新品。而这次至强E5 v3的出现仅仅过去了一年的时间,在许多人的心目中这一代产品来得似乎有些“积极”。而根据Tick-Tock战略,至强E5 v3属于Tock产品(改变微架构),从原有的IvyBridge-EP升级到Haswell-EP,保持22nm制程不变。

英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲从左至右分辨是至强E5、至强E5 v2和至强E5 v3英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲从左至右分辨是至强E5、至强E5 v2和至强E5 v3

  从至强E5到至强E5 v3,英特尔在外观上并没有进行太多的改进,都采用的是LGA2011接口。不过因为平台的原因至强E5 v3只能应用在最新的C610芯片组中,这一点我们后面会有介绍。而从背面来看,可以看到几款处理器在核心设计上的不同,给人的直观感觉就是电容越来越少了。

英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲指令集方面的提升

  除了外观及硬件的变化,在软件方面至强E5 v3也有了很大的改进,比如在指令集方面增加了对于AVX2.0的支持。自从至强E5增加对于AVX的支持以来,至强系列处理器就从原本的128位指令集提升到了256位,这在强调并行化和多核心协作的今天显得尤为重要。


  一脉相承的处理器微架构

  按照惯例,在介绍处理器之前,我们首先要介绍它的架构。特别是对于这一代的至强E5 v3来说,它是微架构更新的产品,但同样采用的是E5系列招牌化的环形总线。

英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲至强E5 v3架构示意图

  从上面的示意图来看,这次至强E5 v3的更新主要有以下几个特点:

英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲至强E5 v3与至强E5 v2特性对比

  1、18个处理器核心——新一代的至强E5 v3具备了18个物理处理器核心,相比上一代的至强E5 v2来说核心数量提升了50%,从12个到18个。与此同时带来的是三级缓存的容量也有了响应的变化,从原来的30MB提升到了45MB。

  2、支持四通道DDR4内存——在原本的至强E5系列处理器中,支持的都是DDR3内存,而在这一代至强E5 v3中内存升级到了DDR4,最高频率支持到2133MHz。不过与至强E5 v2的情况一样,这个频率并非是固定的,而是与内存通道中的内存数量有关,这一点我们后面将有具体的分析。

  3、QPI通道带宽略有提升——从至强E5开始,英特尔引入了QPI通道的概念,代替了原来的前端总线。而从至强E5 v2开始,英特尔将QPI通道数量从1条增加到了2条。这次,对于至强E5 v3,英特尔在保持2条QPI通道的基础上,将通道的带宽从原来的8.0GT/s提升到了9.6GT/s,提升率达到了20%。

  4、TDP功耗与指令集更新——指令集升级到了AVX2.0,并支持16DP。而在功耗方面,至强E5 v3的TDP功耗分别提升到了145W(服务器)和160W(工作站),相比至强E5 v2所具备的135W(服务器)和150W(工作站)略有提升,如果考虑到核心数量的增加,这些功耗的只能更加也不足奇。

  5、全新的核心功耗管理——这是至强E5 v3非常重要的一个项目,也是功耗控制的关键。在原本的至强E5处理器中,只有对于处理器整体核心的管控功能;而在至强E5 v3开始,软件可以针对处理器的每一个物理核心单独进行管理,甚至在睿频的情况下也可以针对不同的物理核心制定不同的频率,我们觉得这一点对于云计算的应用或许有帮助。


  至强E5 v3关键革新内容解读

英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲环形总线演进示意图英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲至强E5 v3的环形总线模式

  在至强E5 v3中,新增了一个名为Buffered Switch的内容,中文译为缓冲交换区。我们可以看到,在至强E5 v2中,对于12核心的处理器采用了3条环形总线进行互联,而对于至强E5 v3的18个核心来说,难以通过使用更多的总线数量还实现。所以英特尔在这里设置了2个缓冲交换区,用于连接10个核心以上的处理器(10核心以下处理器不受影响)。

英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲全新的电源管理技术英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲不同核心的睿频示意图

  正如我们之前所提到的那样,全新的处理器供电方式带来的是不同核心的主频可以自由调节。上面两张图表现的就是这种不同的应用情况,即便是对于服务器内的同一款处理器来说,不同核心之间也可以实现频率的不同,对于不同负载来说这样的方式显然更能够优化功耗。

  我们大胆的设想了一下这项技术的应用场景——在未来强调云计算应用的情况下,服务器中不同处理器的负载可以让那些占用处理器更多的应用达到更快的运行速度,进行实现更快的处理效果。如果云服务的收费模式依然按照核心数量作为考量的话,这项技术无疑让用户更为受益。

英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲至强E5 v3支持DDR4内存英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲不同内存数量导致的不同的内存运行频率

  在全新的至强E5 v3平台中,支持高达2133MHz的内存频率,但是刚刚我们介绍过这一频率并非是固定的。来自英特尔的资料显示,对于同一条内存通道来说,插的内存数量越多,占据的内存插槽数量越多,内存的频率越低。通过对比我们可以发现,在同一通道内,使用1条内存插槽的情况下,内存频率可以达到2133MHz的峰值。但是如果使用2条内存插槽,对于低电压版的内存并没有影响,但是普通的DDR4内存将下降到1866MHz。当使用3条内存插槽的时候,无论是普通版内存还是低电压版内存,都只能运行在1600MHz。


  英特尔评测样机介绍

  以上我们只是讲解了一下至强E5 v3最重要的特性,相信大家已经迫不及待要看看我们的新机器了。本次我们收到的送测样品来自英特尔,送测的处理器型号为顶级的至强E5-2699 v3,并且服务器搭配了英特尔最新的DC P3700和DC S3500固态盘。

英特尔至强E5 v3系列处理器解析英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲送测的至强E5 v3平台前后面英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲英特尔DC S3500固态盘英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲服务器内部一览英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲至强E5-2699 v3处理器,这是服务器处理器的最高型号

英特尔至强E5 v3系列处理器解析英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲来自三星的DDR4内存,单条容量为16GB英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲时代变化快,现在连英特尔的白牌机都可以使用这种热插拔的风扇组了英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲板载USB3.0接口,USB3.0最终攻陷了服务器这一最后的处女地英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲板载的2个万兆网卡英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲服务器标配的80Plus铂金版电源,功耗为1100W英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲送测服务器提供的英特尔DC P3700固态盘

  从配置来看,这款服务器的配置相当不错,并且前所未有的将最新发布的DC P3700置入其中,使其具备了更强大的I/O处理能力。处于对比的考虑,我们在下面的测试中还将以上一代的至强E5 v2作为对比,对比平台的处理器则是上一代最强大的E5-2697 v2。


  至强E5 v3处理器软件识别信息

英特尔至强E5 v3系列处理器解析

英特尔至强E5 v3系列处理器解析

英特尔至强E5 v3系列处理器解析

英特尔至强E5 v3系列处理器解析

英特尔至强E5 v3系列处理器解析

  我们使用了最新的CPU-z,但是依然不能识别出芯片组的具体型号。这里我们看到,处理器被识别为Haswell-EP,与之前的至强E5系列相同,它还有Haswell-EN的代号,但这并非在我们本文提及的范围之内。


  评测项目介绍与结果分析(一)

  CineBench是基于Cinem4D工业三维设计软件引擎的测试软件,用来测试对象在进行三维设计时的性能,它可以同时测试处理器子系统、内存子系统以及显示子系统,我们的平台偏向于服务器多一些,因此就只有前两个的成绩具有意义。和大多数工业设计软件一样,CineBench可以完善地支持多核/多处理器,它的显示子系统测试基于OpenGL。

英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲至强E5 v2与v3对比成绩

  多核心带来性能提升不仅仅在于核心数量上,从CineBench的测试中我们发现即便是单核心性能E5 v3也有了不小的提升。甚至如果考虑到主频的差异,E5-2697 v2的主频高达2.7GHz,而E5-2699 v3的主频只有2.3GHz。考虑到这些因素,我们认为至强E5 v3的性能提升甚至要超过数据上显示的30%以上。


  评测项目介绍与结果分析(二)

  AIDA64是一款测试软硬件系统信息的工具,它可以详细的显示出PC的每一个方面的信息。AIDA64不仅提供了诸如协助超频,硬件侦错,压力测试和传感器监测等多种功能,而且还可以对处理器,系统内存和磁盘驱动器的性能进行全面评估。

英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲至强E5 v2与v3对比成绩

  在至强E5 v3中,使用了全新的DDR4内存,它所带来的提升是巨大的,甚至可以说是革命性的。如果说单单从频率的表现上看不出差异性的话,实际的测试才能说明这个问题。我们看到,在对比中,全新的至强E5 v3平台在内存读写和复制方面相比上一代均达到了2倍以上的性能提升,而内存延迟的下降只有5%不到,甚至可以忽略不计。

  另一方面,在缓存相关的测试项目中,L1缓存方面至强E5 v3的性能提升高达3倍,L2缓存与L3缓存的提升也在20%-50%不等。从这个角度来说,同样在四通道的情况下,全新的DDR4内存带来了更快的传输速率,在强调大数据应用的今天可谓是如虎添翼。


  评测项目介绍与结果分析(三)

  NetBench 7.03 Ent_dm.tst测试脚本模拟的是企业级文件服务器应用,它不但要求被测服务器的磁盘子系统可以提供足够的吞吐量,还需要其具有较高的IO处理能力,并且需要较为平衡的读取能力和写入能力。

英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲至强E5 v2与v3对比成绩

  对于NetBench这个测试来说,我们认为它很大程度上取决于被测服务器的I/O系统,与处理器的关系不大。但是在这次测试中我们发现,虽然使用的都是DC S3500固态盘,但至强E5 v3相比上一代的产品依然高了大约8%的成绩,这说明至强E5 v3对于文件存储系统也非常适合。


  不谋全局者,不足谋一域

  看过上面我们对于至强E5 v3的介绍和评测,如果你认为英特尔还在摩尔定律下坚定不移的推行它的处理器,那恐怕并不全面。没错,英特尔依然按照Tick-Tock战略推出更快更好的产品,但在另一方面,英特尔早已开始布局数据中心的整个领域。

  在2013年7月,英特尔就在美国旧金山举行了主题问“重塑数据中心”的大会。会上英特尔公司高级副总裁兼数据中心及互联系统事业部总经理柏安娜女士曾明确表示:“数据中心正在进入一个快速交付服务的新时代,横贯网络、存储和服务器等各个领域……我们需要采用新的方法来提供其所需的规模和效率,我们将通过今天公布的短期及长期的行动,来推动这一转变。”即便在这次至强E5 v3发布之时,英特尔也特别强调了数据中心应用的重要性。不仅仅是处理器,包括网络、固态盘和软件应用也是英特尔的发力方向,最终的结果是提供数据中心完善的解决方案。

英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲英特尔发力数据中心解决方案

  自涉及存储领域开始,英特尔一直在推出自己的SSD产品,这种产品被英特尔称为“固态盘”,以区别于固态硬盘的称呼。事实上,除了在消费级领域之外,英特尔最近几年正在不遗余力的推广面向企业级应用的固态盘,以最初的SSD710和910为雏形,英特尔很快推出了企业级DC系列固态盘,其代表产品也是我们本次评测中涉及到的DC S3500和DC P3700。

英特尔至强E5 v3系列处理器解析
▲英特尔固态盘应用案例

  从市场方面来说,除了最新推出的产品外,DC S3500在国内已经有了诸多应用案例,特别是在热门的互联网行业,以阿里巴巴、百度、腾讯为代表的BAT企业和盛大、优酷、奇虎360等许多我们耳熟能详的企业都在使用英特尔的固态盘,大大加速的企业的业务发展速度。

  而除了存储领域之外,连英特尔一向很少提及的网络内存也成为了重塑数据中心的重要领域。除了本次测试使用的万兆网卡之外,英特尔在以太网和Infiniband网络方面都有很多建树,未来我们也将看到越来越多的英特尔网络解决方案。

标签: 英特尔 , Xeon E5
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