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AMD Epyc 7002-Baureihe

Rom ist erreicht: AMD-Server-CPUs mit bis zu 64 Cores

| Autor: Klaus Länger

Mit seinen bis zu 64 Cores soll der AMD Epyc die doppelte Leistung seines Vorgängers liefern und auch die Xeon-Prozessoren von Intel weit hinter sich lassen. Zudem bietet der Zen2-Prozessor acht Speichercontroller und 128 PCI-Express-4.0-Lanes.
Mit seinen bis zu 64 Cores soll der AMD Epyc die doppelte Leistung seines Vorgängers liefern und auch die Xeon-Prozessoren von Intel weit hinter sich lassen. Zudem bietet der Zen2-Prozessor acht Speichercontroller und 128 PCI-Express-4.0-Lanes. (Bild: AMD)

Mit den Epyc-Prozessoren der 7002-Baureihe bringt AMD nun Server-Prozessoren auf Basis der Zen-2-Architektur. Die unter dem Codenamen „Rome” entwickelten Prozessoren mit bis zu 64 Cores finden viel Resonanz bei Server-Herstellern und den großen Cloud-Anbietern.

Mit dem Epyc-Prozessor der ersten Generation, der Codename war „Naples”, konnte AMD zwar einen leistungsstarken und technisch interessanten Server-Prozessor auf den Markt bringen, der große Durchbruch blieb aber aus. Mit „Rome”, dem Epyc der zweiten Generation, könnte das nun anders werden. Denn bereits eine ganze Reihe von Herstellern hat Server beziehungsweise Barebones-Systeme und Mainboards für die neuen AMD-CPUs angekündigt. Der Grund dafür liegt darin, dass es AMD geschafft hat, auf der neuen CPU mit Zen-2-Architektur bis zu 64 Cores auf einer CPU unterzubringen und dabei sogar noch zum bisherigen Sockel kompatibel zu bleiben. Intel hat mit dem Cascade-Lake-Prozessor Xeon Platinum 9282 zwar immerhin eine CPU mit 56 Cores im Programm. Er ist aber extrem teuer und nur als komplettes Dual-CPU-System erhältlich, da die Prozessoren mit dem Mainboard verlötetet sind. Dagegen sind die AMD-Prozessoren mit maximal 6.950 US-Dollar sogar relativ preisgünstig.

64 Cores und PCI-Express 4.0

Bei der ersten Epyc-Generation verfügten die Spitzenmodelle über 32 Cores, verteilt auf vier Dies mit jeweils acht Cores. Die insgesamt acht Speicherkanäle sind dabei auf die vier Dies verteilt, die durch eine Die-to-Die-Infinity-Fabric verbunden sind. Für die neuen Zen2-Epyc-Prozessoren hat AMD einen verfeinerten Chiplet-Ansatz entwickelt, der einen zentralen I/O-und-Memory-Die mit bis zu acht kleinen CPU-Dies kombiniert, die ebenfalls über ein Infinity-Fabric angebunden sind.

Beim Epyc 7002 mit 64 Cores sitzen in jedem der acht Dies insgesamt acht Cores mit 2-fach-SMT und damit 16 Threads. Insgesamt kommt die CPU so auf 64 Cores und 128 Threads. CPUs mit einer geringeren Anzahl an Cores lassen sich so einfach herstellen, indem eine geringere Anzahl an CPU-Chiplets verwendet wird. Zudem spart das Konzept Kosten, da nur die CPU-Chiplets im kostspieligen 7-nm-Verfahren hergestellt sind. Das I/O-Chiplet ist dagegen ein 14-nm-Baustein. Der Konzentration der Speichercontroller in I/O-Chiplet senkt zudem die NUMA-Komplexität in Dual-CPU-Systemen und so die Latenz bei Zugriffen auf die entfernte NUMA-Domain.

Die einzelnen Kerne sind laut AMD zudem schneller geworden. So können AVX2-Operationen nun in einem Takt verarbeitet werden. Was der Zen2-Architektur aber im Gegensatz zur aktuellen Cascade-Lake-Generation von Intel fehlt, sind spezielle Instruktionen für KI-Anwendungen oder eine Persistent-Memory-Unterstützung.

AMD nutzt beim Epyc 7702 ein Chiplet-Design mit einem zentralen Die für I/O und die acht Speicherkanäle sowie bis zu acht CPU-Dies mit jeweils acht Cores.
AMD nutzt beim Epyc 7702 ein Chiplet-Design mit einem zentralen Die für I/O und die acht Speicherkanäle sowie bis zu acht CPU-Dies mit jeweils acht Cores. (Bild: AMD)

Die Epyc-7002-Baureihe kommuniziert ebenso wie der Naples-Epyc über acht Speicherkanäle mit den DDR4-ECC-Modulen, unterstützt aber mit bis zu 4 TB pro Sockel doppelt so viel Speicher. Einen erheblichen Verteil gegenüber den Xeon-Prozessoren von Intel stellen die 128 PCI-Express-Lanes dar, die zudem noch PCIe 4.0 mit verdoppelter Geschwindigkeit unterstützen. Bei Intel stehen selbst in einem Dual-CPU-System mit gesockelten Prozessoren nicht mehr als 96 PCIe-3.0-Lanes zur Verfügung. Damit kann der AMD-Prozessor mehr GPUs oder mehr NVMe-SSDs unterstützen, und das auch noch mit höherer Performance.

Die Neuerungen und technischen Details des Epyc 7002 der Rome-Generation auf einen Blick.
Die Neuerungen und technischen Details des Epyc 7002 der Rome-Generation auf einen Blick. (Bild: AMD)

Ein weiteres Argument für die Epyc-Prozessoren sieht AMD in der höheren Sicherheit der neuen Prozessoren, die nicht nur Secure Memory Encryption und Secure Encrypted Virtualization bieten, sondern auch weniger anfällig gegen Seitenkanalangriffe sind. Zumindest war AMD bisher vor Lücken wie Meltdown, Zombieload oder Foreshadow verschont geblieben. Gegen Spectre sind die Zen2-CPUs prinzipiell geschützt.

Die zweite Epyc-Generation findet Anklang

Schon bei der Vorstellung der der Epyc-7002-Baureihe konnte die AMD-Chefin Lisa Su eine veritable Liste von Firmen präsentieren, die Rechner mit den neuen Server-AMD-Prozessoren anbieten, passende Plattformen herstellen oder sie in eigenen Rechenzentren einsetzen wollen. Komplette Server mit einem oder zwei Sockeln hat HPE angekündigt. Dabei soll der Single-CPU-Server HPE Proliant DL325 ein besonders gutes Preis-Leistungs-Verhältnis aufweisen und der Dual-CPU-Server Proliant DL325 der energieeffizienteste Server seiner Klasse sein.Weitere Epyc-2-Server sollen in den kommenden 18 Monaten folgen.

Lenovo schickt als Auftakt die Thinksystem-Modelle SR635 und SR655 als Single-Prozessor-Serverplattformen ins Rennen. Sie sollen sich ebenfalls durch eine sehr hohe Energieeffizienz auszeichnen. Das 2U-System SR655 nimmt bis zu sechs Grafikkarten mit einfacher Breite auf, um etwa als VDI-Server zu agieren. Alternativ können bis für Applikationen, die eine Storage-Lösung mit hohe Speicherbandbreite und niedriger Latenz benötigen, zu 32 NVMe-Drives in dem Server genutzt werden. Maximal 16 NVMe-SSDs fasst das SR635, belegt dafür aber nur eine Höheneinheit im Rack.

Die Basis für eigene Server mit Epyc-7002-Prozessoren finden Systemintegratoren bei Asus oder bei Supermicro. Asus hat mit den Modellen RS500A-E10-PS4, RS500A-E10-RS4 oder RS500A-E10-RS12U drei Rackserver-Barebones im 1U-Formfaktor angekündigt, die Ende September oder Anfang Oktober verfügbar sein sollen. Das PS4- und das RS4-Modell verfügen beide über vier 3,5-Zoll-Laufwerkseinschübe für SATA- oder SAS-HDDs beziehungsweise SSDs. Das RS4-Modell ist mit einem redundanten Netzteil ausgestattet. Das RS12U-Modell bietet Platz für bis zu 12 NVMe-SSDs. Ende September ist der Verfügbarkeitstermin für das Server-Mainboard KRPA-U16. Die Platine verfügt einen PCIe-4.0-Slot mit 24 Lanes und einen mit acht Lanes. Zusätzlich ist noch ein Anschluss für OCP-2.0-Mezzanine-Netzwerkkarten vorhanden, der ebenfalls über 16 PCIe-4.0-Lanes mit der CPU verbunden ist. Die H12-A+-Serie von Supermicro umfasst zwei 1U-Modelle für eine CPU der Epyc-7002-Serie sowie zwei 2U-Modelle, die jeweils zwei Nodes aufnehmen können. Beim Modell 2U TwinPro 4-Node finden pro Node sogar zwei Epyc-7002-Prozessoren und 16 Speicherslots Platz. Wer auf diese Ausstattungsmerkmale verzichten kann, der kann alternativ auch ein bereits existierendes H11-Boardvon Supermicro für ein Upgrade auf einen Epyc-Prozessor der zweiten nutzen. Der Sockel ist kompatibel.

Unter den Hyperscalern nutzen Microsoft Azure und AWS bereits Maschinen mit Epyc-Prozessoren der ersten Generation und werden auch die neue Generation in ihren Rechenzentren einsetzen. Google wird Server mit den neuen AMD-CPUs zunächst in den internen Datacentern einsetzen und zum Jahresende auch den Cloud-Kunden anbieten.

Die Palette der Epyc-2-Prozessoren ist mit 19 Modellen im Vergleich zu Intels Xeons ausgesprochen übersichtlich. Sie reicht vom Achtkerner 7232p bis hin zum 7702 mit 64 Cores und der Möglichkeit des Dual-CPU-Einsatzes. Die „P”-Modelle sind grundsätzlich nur für Single-CPU-Systeme geeignet.

Die Modellpalette der Epyc-Prozessoren der zweiten Generation reicht vom 7232P mit acht Cores bis hin zum 7702 mit 64 Cores. Der 7702P mit ebenfalls 64 Cores unterscheidet sich vom deutlich teureren 7702 durch die fehlende Unterstützung von Dual-Socket-Systemen.
Die Modellpalette der Epyc-Prozessoren der zweiten Generation reicht vom 7232P mit acht Cores bis hin zum 7702 mit 64 Cores. Der 7702P mit ebenfalls 64 Cores unterscheidet sich vom deutlich teureren 7702 durch die fehlende Unterstützung von Dual-Socket-Systemen. (Bild: AMD)

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