Cерверы на базе процессоров Intel Xeon E3v5 Skylake24.12.2015 14:18

Спешим сообщить: в наших дата-центрах доступны для заказа выделенные серверы новых конфигураций на базе процессоров Intel Xeon E3 v5 Skylake. Следуя сложившейся традиции, Intel обкатывает новейшую архитектуру серверных процессоров на «младших» E3. В этой статье мы подробно расскажем о новых процессорах, их технических характеристиках и возможностях.

Новые процессоры: основные технические характеристики

Для своих серверов мы выбрали наиболее оптимальные, на наш взгляд, модели процессоров: Intel Xeon E3–1230 v5 и Intel Xeon E3–1270 v5. Их основные характеристики представлены ниже.

Характеристика	Intel Xeon E3–1230 v5	Intel Xeon E3–1270 v5
Технологический процесс	14 нм	14 нм
Микроархитектура	Skylake	Skylake
Сокет	1151	1151
Память	Двухканальная DDR4/DDR3L, поддержка ECC	Двухканальная DDR4/DDR3L, поддержка ECC
Ядра/потоки	4/8	4/8
Кэш L3	8 MБ	8 МБ
Базовая частота	3,4 ГГц	3,6 ГГцБ
Максимальная частота Turbo (1 ядро)	3,8 ГГц	4 ГГц
TDP (thermal design power)	80 Вт	80 Вт

Микроархитектура Skylake: основные нововведения

Стандартный набор компонентов процессора Skylake состоит из двух или четырёх вычислительных ядер (CPU), графической подсистемы (опционально), общей кольцевой коммуникационной шины, блока платформенных контроллеров PCH на многоканальной шине DMI/OPI, шины PCI Express x16, а также встроенного модуля системных блоков System Agent.

skylake
Иллюстрация: Intel

Процессоры на базе микроархитектуры Skylake соответствуют стадии «так» (Intel «tick-tock»). Они выпускаются по тому же технологическому процессу, что и процессоры предыдущего поколения — Broadwell. При этом микроархитектура претерпела значительные изменения. В числе важнейших нововведений стоит в первую очередь выделить следующие:

Новые процессоры поддерживают как память DDR3(L), так и DDR4. Если процессоры Broadwell поддерживали до 32 Гб оперативной памяти, в Intel Xeon Skylake эта цифра увеличена вдвое — до 64 Гб.
Улучшена удельная производительность на ватт.
Улучшена кольцевая архитектура; при прежнем уровне энергопотребления пропускная способность кольцевой шины увеличена вдвое.
Благодаря углублению внутренних буферов были улучшены блоки предсказания ветвлений и увеличено окно внеочередного исполнения инструкций.
Улучшен механизм предварительной выборки, что в свою очередь позволило повысить энергоэффективность.
Размер кэша L3 был увеличен с 1,5 до 2 Мб на ядро.
Скорость шины DMI, используемой для соединения процессора с PCH, увеличилась c 2 до 4 Гб/с, или до 8 гигатранзакций в секунду.
В процессорах отсутствует преобразователь питания — теперь он вернулся на материнские платы.
На смену технологии Intel SpeedStep пришла технология Intel Speed Shift, которая предоставляет процессору больше возможностей по управлению питанием и ускооряет выход из энергосберегающего режима.

Кроме того, в процессоры Skylake были добавлены новые наборы инструкций — AVX-512, SGX и MPX. О них мы более подробно расскажем ниже.

Набор инструкций AVX-512

Повысить производительность вычислительных операций в процессорах Skylake удалось благодаря использованию нового набора инструкций AVX-512. Он расширяет 32-битные и 64-битные AVX инструкции с использованием 512-битных векторов.

Программы теперь могут упаковать или 8 чисел с плавающей запятой с двойной точностью, или 16 чисел с плавающей запятой с единичной точностью, или 8 64-битных целых чисел, или 16 32-битных целых чисел внутри 512-битного вектора. Это позволяет увеличить количество обрабатываемых элементов данных за одну инструкцию в два раза по сравнению с Intel AVX/AVX2 и в четыре раза — по сравнению с Intel SSE.

AVX-512 полностью совместим с набором инструкций AVX. Это, в частности, означает, что оба набора инструкций можно использовать в одной программе, и это не приведёт к снижению производительности (такая проблема наблюдалась при совместном использовании SSE и AVX). Регистры AVX (YMM0—YMM15) cсылаются на младшие части регистров AVX-512 (ZMM0—ZMM15) по аналогии с SSE и AVX регистрами. Поэтому в процессорах с поддержкой AVX-512 инструкции AVX и AVX2 выполняются на младших 128 или 256 битах первых 16 регистров ZMM.

Новые технологии безопасности: SGX и MPX

Ещё одним важным нововведением процессоров Intel Xeon E3v5 является поддержка новых технологий безопасности, реализованных при помощи наборов инструкций SGX и MPX.

Аббревиатура SGX означает Software Guard Extensions (расширения для защиты программ). Этот набор инструкций позволяет создавать в памяти безопасную зону (в официальных документах Intel она называется анклавом — англ. enclave), недоступную для внутренних и внешних атак. Такую зону можно создать для любого приложения и хранить в ней важные данные. Её содержимое будет полностью закрыто для несанкционированного копирования или изменения.
Добавление набора инструкций SGX позволило решить следующие задачи:

предоставить разработчикам приложений возможность защиты важных данных от несанкционированного доступа и от изменения вредоносными программами, работающими с административными привилегиями;
обеспечить защиту конфиденциальных данных, не оказывая никакого влияния на работу других приложений и потребление ими системных ресурсов;
предоставить пользователям повышенный контроль за работой систему и свободу устанавливать/удалять любые приложения и службы по своему усмотрению;
реализовать возможность проверки запускаемого кода на надёжность и безопасность;
разрабатывать с помощью привычных инструментов приложений с повышенным уровнем надёжности и конфиденциальности;
масштабировать производительность доверенных приложений одновременно с увеличением производительности процессоров;
предоставить вендорам ПО возможность распространять приложения и обновления для них надёжным и безопасным способом;
позволить приложениями выделять защищённые области кода и данных даже в случаях, когда злоумышленник обладает физическим контролем над платформой и может атаковать её память напрямую.

С более подробной информацией о наборе инструкций SGX можно ознакомиться в этой статье.

Набор инструкций MPX (Memory Protection Extensions, расширения для защиты памяти) предназначен для защиты от атак путём переполнения буфера. Всякий раз, когда при выполнении программы происходит разыменовывание указателя, специальные инструкции следят, чтобы программа не выходила за пределы диапазона памяти, выделенного именного для этого конкретного указателя.
Поддержка MPX уже реализована в Windows (начиная с Windows 8.1) и в Linux (начиная с версии ядра 3.19).

Сравнение производительности

Приведём результаты тестов Sysbench для процессоров Intel Xeon E3 1230v5 (чем меньше цифра, тем лучше результат):

CPU	cpu, sec	threads, sec	mutex, sec	memory, sec
Intel Xeon E3–1230 (4 ядра 3.2ГГц)	87.963	24.117	1.646	23.242
Intel Xeon E3–1230v5 (4 ядра 3.4ГГц)	68.9	9.65	1.26	16.25

Как видно по результатам тестов, скорость у нового поколения процессоров значительно возросла, а стоимость и энергопотребление при остались на уровне предыдущих поколений.

Доступные конфигурации

Мы предлагаем следующие конфигурации серверов на базе Intel Xeon E3 v5:

Процессор	Память	Диски	Цена, руб./мес.
Xeon E3–1230v5	32 ГБ DDR4	2 × 240 ГБ SATA	9500
Xeon E5–1270v5	64 ГБ DDR4	2 × 480 ГБ SSD	11500

Новые серверы уже доступны для заказа в дата-центрах Петербурга и Москвы. В ближайшее время появится возможность сборки произвольных конфигураций на базе процессоров Intel Xeon E3 v5.

Читателей, которые по тем или иным причинам не могут оставлять комментарии здесь, приглашаем в наш блог.