معرفی و بررسی پردازنده های شرکت اینتل سری Xeon E5-2600 V4 یا Broadwell-EP

شرکت اینتل پردازنده‌های سروری خود را با معرفی سری Xeon E5-2600 v4 که با نام زئون‌های برودولی یا Broadwell EP نیز شناخته می‌شود، بروز کرد.

در سری جدید حداکثر تعداد هسته‌ها به ۲۲ عدد افزایش یافته لذا می‌توان با استفاده از مادربردهای دو سوکتی، ۴۴ هسته را در یک سیستم تجربه کرد. در ادامه به معرفی زئون‌های سابق و سری جدید و معرفی مدل‌های متنوع چند صد الی چند هزار دلاری می‌پردازیم.

در سال ۲۰۱۳ معماری آیوی بریج که تقریباً همان سندی بریج است، در سری Xeon E5-2600 v2 به کار رفت و با توجه به لیتوگرافی برتر آیوی بریج (سری ۳۰۰۰) نسبت به سندی بریج، تعداد هسته‌ها از ۸ عدد به ۱۲ عدد افزایش پیدا کرد. این سری Ivy Bridge EPP نامیده شد.

در سال ۲۰۱۴ هم Xeon E5-2600 v3 یا همان Haswell-EP معرفی شد. معماری این پردازنده‌ها Haswell است، درست همانند سری ۴۰۰۰ و تعداد هسته‌ها به ۱۸ عدد رسید.

—-لیتوگرافی ۱۴ نانومتری به جای ۲۲ نانومتری Haswell و افزایش تعداد هسته‌ها

معماری Broadwell اینتل مشابه Haswell است اما لیتوگرافی ۲۲ نانومتری Haswell ، به لیتوگرافی بهینه‌تر ۱۴ نانومتری تبدیل شده و لذا ابعاد تراشه، توان مصرفی و سرعت کلاک بهبود پیدا کرده و در نتیجه اینتل می‌تواند سرعت کلاک یا به جای آن تعداد هسته‌ها را افزایش دهد. طبعاً افزایش سرعت کلاک کاربری خاص خود را دارد و افزایش هسته‌ها و در نتیجه تردهای پردازشی، در موازی‌سازی بیشتر، به کار می‌رود. نام سری جدید همان‌طور که پیش‌بینی می شد، Broadwell-EP است و سری جدید Xeon E5-2600 v4 نام دارد. تعداد هسته‌ها این بار از ۱۸ عدد به حداکثر ۲۲ عدد افزایش پیدا کرده که افزایشی ۲۲ درصدی است.

—-مشخصات عمومی Xeon E5-2600 v4 یا Broadwell-EP اینتل

سرعت کلاک در حالت توربو بوست، مثل قبل حداکثر ۳٫۶ گیگاهرتز است و سرعت کلاک معمولی یک یا دو پله (با ضرب در سرعت کلاک پایه معادل ۱۰۰ و ۲۰۰ مگاهرتز) سقوط کرده است. معماری هسته‌ها شبیه Haswell است و با بهینه‌سازی‌های انجام شده، عملکرد در حد ۵۵ درصد بهینه‌تر است، لذا در مجموع عملکرد هر هسته‌ی Broadwell-EP مشابه عملکرد Hasswell-EP است و در حالت بوست ممکن است پیشرفت  ۵۵ درصدی دیده شود.

ویژگی همه‌ی زئون‌ها این است که نسبت به پردازنده‌های معمولی اینتل، بزرگ‌تر، دارای هسته‌های بیشتر، کش بیشتر، پهنای باند حافظه‌ی بیشتر و قابلیت‌های خاصی برای کاربری سرور هستند، مثل ECC یا کد تصحیح خطا برای تصحیح داده‌های حافظه‌ی رم و طبعاً پشتیبانی از حافظه های ECC. در واقع پردازنده‌های زئون برای عملیات موازی طراحی شده‌اند و در نتیجه نرم‌افزارهای معمولی را با سرعت کمتری نسبت به پردازنده‌های معمولی اجرا می‌کنند.

—-باز هم سوکت آشنای LGA2011-v3

خوشبختانه اینتل در پردازنده‌های سروری، سوکت را مرتب تغییر نمیدهد. تصمیمی منطقی است چرا که یک مادربرد سروری ، چیپ‌ست ارزانی ندارد و با وجود دو سوکت برای نصب دو پردازنده و تعداد زیادی درگاه برای حافظه رم، هزینه‌ی خرید مجدد مادربرد حین ارتقای سیستم، بسیار بالا خواهد بود.

بنابراین اینتل تلاش خود را می‌کند که در گروه سروری، تغییرات حداقل باشد. سوکت پردازنده‌های Xeon برودولی مثل زئون Haswell است، ظاهر پردازنده تغییراتی دارد اما سوکت یکسان است. LGA2011-v3 نام سوکت این پردازنده‌هاست.

زئون‌های برودولی اینتل مزایای جالبی نسبت به نسل‌های پیشین دارند. به عنوان مثال کنترل کردن کش و پهنای باند حافظه‌ای که به برنامه ها اختصاص داده شده، دقیق‌تر است و در نتیجه در مجازی‌سازی، می‌توان برنامه هایی با اولویت کم را محدودتر کرد. لذا سرعت اجرای برنامه های مختلف توسط سرور، متعادل‌تر و بهینه‌تر است.

—-پیشرفت سرویس‌های ابری، مهم‌ترین هدف اینتل

بیشتر تغییرات اعمال شده در  حوزه مجازی‌سازی کاربرد دارد. نرم‌افزارهای سروری که از ورودی خروجی‌ها و در واقع وسایل ذخیره‌سازی داده بسیار استفاده می‌کنند، به کمک مجازی‌سازی اجرای راحت تری خواهند داشت. در واقع برنامه هاییکه توسط ماشین مجازی (نرم‌افزار شبیه‌سازی یک سیستم عامل و پلتفرم) در سرویس ابری مثل آمازون، Azure مایکروسافت و … اجرا می‌شود، از مزایای زئون‌های جدید بهره‌مند خواهند شد و هدف اصلی اینتل بهبود سرویس‌های ابری امروزی است.

هدف دیگر اینتل بهبود محاسبات سنگین است. محاسبات نرم‌افزارهای شبیه‌سازی و علمی مهندسی با تغییرات نسبتاً کمی که اعمال شده، سریع‌تر انجام می‌شود.

در کنار پیشرفتی که اینتل در مقال سخت‌افزار ایجاد کرده، پلتفرم‌های نرم‌افزاری هم بهینه‌تر از پهنای باند حافظه رم و حافظه‌های ذخیره‌سازی و شبکه استفاده می‌کنند. به عنوان مثال Apache Spark در پردازش چند ترابایت داده، به مراتب بهینه‌تر از Hadoop سابق است و از رم سیستم استفاده‌ی بهینه‌تری می‌برد.

—-معرفی مدل‌های متنوع Xeon E5-2600 v4 یا زئون‌های برودولی

زئون‌های جدید بسیار متنوع هستند. ۲۷ مدل مختلف معرفی شده که از نظر تعداد هسته و سرعت کلاک و توان مصرفی متفاوت هستند.

گروه سریع‌تر برای کاربری نرمال طراحی شده و سرعت کلاک حداکثر است، در مقابل تعداد هسته‌ها کمتر و کش بیشتر است. مقدار کش سطح سوم متناسب با هسته‌ها افزایش پیدا می‌کند و برای هر هسته ۲٫۵ مگابایت است، اما در این گروه که با رنگ سبز در تصویر زیر مشخص شده، مدل ۴ هسته‌ای ۱۵ مگابایت کش L3 دارد و مدل ۸ هسته‌ای، ۲۵ مگابایت، بنابراین کش به ازای هر هسته بیش از ۳ مگابایت است. دقت کنید که کش L3 به صورت مشترک و البته هوشمندانه بین هسته‌ها توزیع می‌شود و جداگانه کاربرد ندارد.

در گروه دیگر تعداد هسته‌ها و سرعت کلاک متعادل است و گران‌ترین گروه بیشترین تعداد هسته و پایین‌ترین سرعت کلاک را دارد، در نتیجه برای سرورهای گران‌قیمت که موازی‌سازی پیشرفته‌ای دارند، به کار می‌روند.

مدل ۲۲ هسته‌ای توان طراحی حرارتی ۱۴۵ وات دارد و با وجود تعدد هسته‌ها، بسیار کم‌مصرف به نظر می‌رسد.

.

.

در اغلب مدل‌ها هایپرتردینگ اینتل فعال است و لذا یک هسته‌ی واقعی یا فیزیکی، ۲ ترد پردازشی را اجرا کرده و در محیط سیستم عامل در صورت پشتیبانی، یک هسته‌ی منطقی یا اصطلاحاً هسته‌ی مجازی نیز ظاهر می‌شود.

در مقالات بعد فقط به معرفی و بررسی مشخصات این نوع پردازنده ها می پردازیم.