如果说Ryzen在桌面上完美归来，为重塑公司和产品形象奠定了基础，那么今天发布的EPYC(霄龙)服务器平台，就是AMD全面扭转竞争态势的天王山战役。多年前，AMD因为各种原因离开了利润丰厚的、广阔的x86服务器市场，现在终于回来了!

EPYC服务器处理器和桌面、移动领域的Ryzen一样，都是基于全新的Zen架构，但是针对服务器、数据中心做了大量的针对性设计和优化，毕竟这些领域对于软硬件的要求都太高了。

AMD也毫不吝啬地公布了有关EPYC平台的大量细节，其中凝聚了众多工程师的心血，值得细细品味，当然很多细节技术性都比较强，我们也不会过多地深入，就带着大家大致了解一下。

【服务器版的Zen架构】

Zen架构在设计之初，就充分考虑了不同市场领域的适应性，桌面、移动、服务器(数据中心)都要靠这一套架构拿下，这和Intel近些年的理念也是类似的。

Zen微架构设计，EPYC、Ryzen是相通的，包括核心与缓存配置，AMD从数据中心应用角度做了重新梳理介绍，也可以参考我们此前的解析。

当然，Zen架构也有诸多面向服务器和数据中心的针对性设计，比如大数据负载、虚拟化增强、安全加密增强。

除了标准指令集，EPYC还增加了大量新的指令集，更好地优化数据中心应用，其中既有和Intel通用的，也有两条AMD独有的：CLZERO(清理缓存行)、PTE Coalescing(4K页表合并为32K)。

虚拟化方面也加入了不少新指令集，包括Data Poisoning内存错误处理、AVIC高级虚拟化中断控制器、Nested Virtualization嵌套虚拟化、SME安全内存加密、SEV安全加密虚拟化。

虚拟化延迟，可比推土机架构降低50%。

52% IPC(每时钟周期指令集)的架构性能提升，EPYC同样是适用的。

【数据中心优化】

EPYC的设计原则有四个方向，包括每路能力、Fabric互连、内存、IO，接下来都会涉及到。

AMD认为，现有的双路系统存在诸多局限，比如IO扩展有限、配合第二路CPU才能有完整IO、CPU间专用链接无法拥有其他IO、平台需要PCI-E切换和芯片组等。

EPYC重点改进了这些方面，无需PCI-E每双路系统就能提供多达128条PCI-E，整合芯片组为SoC单芯片设计，支持全新的Infinity Fabric互连。

即使是单路EPYC，扩展性依然充足，包括128条PCI-E、所有链接都能用于IO、四个IO Hub、完整支持PCI-E P2P。

EPYC每颗处理器都能提供128条PCI-E，单路系统中可全部用于外部IO，双路系统中各拿出64条用于两颗CPU互连，然后各有64条对外IO，总计还是128条。相比之下，Intel单路平台仅40条，双路也才80条。

EPYC集成了一套独立的安全子系统，整合的AMD安全协处理器(ARM Cortex-A5架构的32位控制器)，运行于安全的系统/内核，可以确保固件数据等片外非易失性存储的安全，提供安全加密功能，并可实现硬件验证启动。

SME安全内存加密是基于硬件的，可以保护物理内存免受攻击，单个安全密钥，操作系统/虚拟器管理器可以自己选择需要需要加密的页面，而网络、存储、显卡等硬件设备可以无缝访问加密页面。

SEV安全加密虚拟化则可以保护虚拟机免受其他虚拟你、非法管理员、不信任虚拟机管理器的伤害，每个虚拟机和管理器都有独立的秘钥，彼此加密隔离，并与AMD现有的AMD-V虚拟化技术整合。

针对虚拟化，EPYC在二三级缓存、核心间延迟、缓存和内存拓扑方面都做了优化。

企业级的RAS(可靠性/可用性/可服务性)也是一应俱全。

Infinity Fabric总线串联起了EPYC系统的几乎所有部分，具备低延迟、可伸缩性、可扩展性等特点，并有SCF、SDF两层控制与管理结构，将处理器、显卡、加速器、内存等有机地结合起来。

SCF可以提供SoC和系统级的连接与控制，并提供安全增强、电源管理、远程管理等。

EPYC的有效内存带宽可以达到290GB/s，相比于Broadwell Xeon高出多达150%。

同时从单路到双路的性能扩展几乎完美，可以提升多达98%。

【IO与互连】

内存方面，EPYC每路支持八个DDR4通道，每通道最多两条，也就是每路可以搭配最多16条内存，包括RDIMM、LRDIMM、NVDIMM-N、3DS DIMM等各种类型，频率最高2667MHz，容量最高2TB

EPYC每颗内部都有四个独立内核，彼此之间如何通信是个大问题，这同样仰仗张Infinity Fabric，每两个内核之间都可以直连(共六条)，双向带宽42GB/s，并且延迟很低(具体多少没说)。

而在两颗EPYC处理器之间，也有四条Infinity Fabric，每个内核与另一颗处理器内的配对内核相连(单个带宽38GB/s总计152GB/s)，这样任意两个内核彼此通信，最多只需要两跳。

单路和双路EPYC都可以对外提供八个x16链接(总计128 PCI-E)，能任意拆分组合，每链接双向带宽32GB/s，合计256GB/s，支持各种PCI-E特性并整合了SATA。

单路扩展性都能完胜Xeon。

EPYC是一个SoC单芯片设计，整合了芯片组(SCH)，可提供平台时钟发生器、计时器、实时时钟、中断、UART、四个USB 3.0、两个SMBus、六个I2C、SPI、GPIO等等。

AMD很大方地公布了各处互连的带宽数据，不过延迟只是说很低，没有具体指标。

双路系统：64核心、4TB内存、128条PCI-E。

单路系统：32核心、2TB内存、128条PCI-E。

【电源管理】

在一套典型的双路服务器系统中，处理器的功耗占了整体的53%，当然是首要的优化对象，排第二的内存也只占14%。

EPYC集成了先进的电源管理系统，整个处理器内部遍布上千个传感器，32个核心都能以1毫秒的间隔实时调节状态。

全方位的功耗和温度监控，可以根据工作负载，实时适应性调整运行状态，尤其是频率，以确保不超过功耗限制。

精细的电压和频率控制，可以根据功耗分布，让处理器运行在最佳状态，活跃核心较少的时候可以自动提高频率。

我们知道，每颗处理器的体质都不一样，包括温度、漏电率等都会有差异，而有的环境需要在各种条件下保持性能一致，有的则要求始终发挥最高性能，为此EPYC可以在启动时选择任何一种运行状态。

EPYC的热设计功耗也是可以根据需要调节的，需要高性能的就加强，需要低功耗的就削弱一些，比如180W的最高可以到200W，最低则可以到165W。

服务器应用基本都可以让所有核心都跑起来，但此时无论负载高低，默认各个核心都会运行在高频率，造成浪费，AMD则加入了新的算法，可以根据负载程度动态优化，能效可提升最多10%。

EPYC虽然可以提供充裕的带宽，但并不是所有应用都需要全部带宽，EPYC就可以进行适应性调节，能将能效再提升最多8%。

EPYC每一个内部都有四个内核，总计32个核心，如何让它们平衡地运行在最佳状态，难度是极大的，AMD能针对每一个核心进行管控，避免不同核心负载失衡，并降低功耗。

结果呢，反正就是比Intel更高的性能、更低的功耗。

本文作者：上方文Q

来源：51CTO