A terceira geração da plataforma escalável Intel Xeon: tecnologias que podem surpreender

A terceira geração do Intel® Xeon® escalável inclui duas famílias de processadores, codinome Cooper Lake-SP e Ice Lake-SP. Mas se o primeiro é criado para construir sistemas de múltiplos soquetes e é focado principalmente em tarefas de negócios específicas, Ice Lake-SP está focado em plataformas de massa de dois soquetes e é soluções verdadeiramente universais que cobrem todo o espectro de aplicações possíveis – de Edge a HPC .

Como já mencionado em nossa análise, o Xeon Ice Lake-SP é tecnicamente muito superior à segunda geração do Xeon Escalável (Cascade Lake-SP), embora em alguns aspectos sejam inferiores ao rival EPYC Milan. O número máximo de núcleos em Ice Lake-SP cresceu de 28 para 40 e, graças à nova tecnologia de processo, o potencial de frequência aumentou: por exemplo, o Xeon Gold 6300 de 32 núcleos pode operar em até 3,6 GHz para todos núcleos.

Todos os processadores Ice Lake-SP receberam duas unidades de processamento de instrução AVX-512, e seu conjunto foi mais uma vez expandido: novas extensões são projetadas para otimizar o trabalho com bancos de dados, (des) compactação e criptografia. Suporte mantido para extensões Intel® DL Boost para tarefas de IA. Além disso, o esquema de gerenciamento de energia e frequência foi redesenhado, de modo que Ice Lake-SP pode reivindicar ser o líder em termos de tempo de resposta quando a carga muda.

Os novos processadores apresentam um controlador de memória DDR4-3200 de oito canais que também suporta módulos Intel® Optane ™ PMem 200 de segunda geração. Isso permite não apenas configurar o subsistema de memória de maneira flexível, mas também obter um recorde de 6 TB de memória por soquete, que atualmente está inacessível a qualquer outra CPU. Por fim, os novos itens também receberam suporte total para PCI Express 4.0 – cada Ice Lake-SP possui 64 pistas PCIe 4.0, que em plataformas típicas de dois soquetes oferece 128 pistas para conectar os mais modernos aceleradores, drives, adaptadores e controladores.

A gama Intel Xeon Ice Lake-SP é bastante rica. Inclui modelos de processador otimizados para desempenho máximo por núcleo, versões para sistemas em nuvem ou processamento de multimídia, opções para aplicativos de rede, bem como modelos projetados para uma vida extremamente longa ou originalmente planejados para uso com refrigeração líquida.

Separadamente, vale a pena observar novas soluções no campo da proteção de dados. Portanto, havia suporte para criptografia DRAM completa, e o escopo de aplicação de enclaves de computação protegidos SGX (tecnologia Intel® Software Guard Extensions) em novos processadores foi significativamente expandido – o volume de enclaves pode chegar a 512 GB em alguns modelos. Isso, em combinação com a tecnologia DL Boost, permite, por exemplo, trabalhar com aprendizagem federada de modelos de IA.

Igualmente importante, a plataforma Ice Lake-SP da Intel oferece aos clientes soluções flexíveis, modulares e personalizáveis. A terceira geração do Xeon Escalável não só permite selecionar o processador mais adequado, mas também configurar o subsistema de memória (com ou sem Optane), atualizar a plataforma com SSDs e controladores de rede Intel, bem como vários aceleradores baseados em Habana, Xe ou FPGA.

Essa flexibilidade do Ice Lake-SP não passou despercebida pelos principais players do mercado de HPC e hardware de servidor: por exemplo, o desenvolvedor russo de HPC, RSK, já está usando a nova plataforma Intel em suas soluções de supercomputador RSK Tornado, que aumentou sua desempenho em quase 40% por rack.

A novidade já foi testada por muitas organizações científicas russas: por exemplo, ao modelar objetos astrofísicos com extrema liberação de energia no P.I. A.F. Ioffe relatou um aumento de 76% na produtividade, e os cientistas do JINR anunciaram um aumento de duas vezes na velocidade de processamento de dados obtidos do Large Hadron Collider.

E o suporte para AVX-512 pode dar ainda mais: por exemplo, pesquisadores do Instituto de Matemática Computacional e Matemática do Ramo Siberiano da Academia Russa de Ciências, ao simular processos de formação de estrelas usando o novo código de autovectorização para AVX-512, alcançaram um aumento de 16 vezes no desempenho em comparação com kernels clássicos sem suporte para extensões de vetor de 512 bits!

Se otimizado corretamente para AVX-512, o ganho pode ser muito substancial

Não é preciso dizer qual é a importância da segurança da informação ao desenvolver algoritmos de aprendizado de máquina projetados para gerenciar processos críticos? O desenvolvedor russo de sistemas de inteligência de máquina, oneFactor, já anunciou o teste de novos algoritmos de IA na nova plataforma Intel. Suporte para enclaves volumétricos SGX proporcionou segurança de hardware para o treinamento de modelos, uma vez que é executado exclusivamente dentro de tal enclave.

A empresa afirma que a nova plataforma escalável Intel Xeon melhorou a detecção de fraudes em 20-30%. Com a ajuda dos algoritmos Ice Lake-SP e oneFactor, os sistemas bancários serão capazes de resistir melhor a todos os tipos de fraude, desde “telefone” até tentativas de obtenção de dados não autorizados em pedidos de empréstimo.

O enclave seguro SGX pode funcionar mesmo com BIOS / VMM / SMM comprometidos

Aggregion, um desenvolvedor de sistemas confiáveis ​​descentralizados que podem ser compartilhados por empresas amigáveis, observa o mesmo recurso da nova plataforma. Qualquer parceria envolve a troca de dados, e esses dados costumam ser confidenciais. Em versões mais antigas das plataformas Xeon, a confiança só poderia ser garantida para as menores quantidades de dados, o que claramente não é o caso hoje. Mas os enclaves SGX em novas CPUs não têm essa desvantagem e são muito adequados para implementar o software Aggregion.

A plataforma descentralizada Aggregion depende de enclaves SGX (Enclaves protegidos no diagrama)

Outra empresa russa, a GridGain, especializada em soluções corporativas em memória, aproveitou as outras vantagens do Ice Lake-SP – seu subsistema de memória flexível com suporte para módulos Optane PMem 200. Os próprios módulos DCPMM são conhecidos por não serem tão rápidos quanto os convencionais DRAM. Mas muito mais barato. Em várias tarefas, esses sistemas híbridos praticamente não são inferiores aos sistemas DRAM puros e, ao mesmo tempo, podem fornecer um volume significativamente maior de dados ou serão mais baratos para volumes iguais.

Junto com o suporte para Intel® AVX-512, isso permitiu que a GridGain criasse a primeira plataforma de computação in-memory da indústria com recursos exclusivos. Optane PMem 200s são perfeitos para tarefas de análise de máquina: eles alcançaram um aumento de dez vezes em comparação com o armazenamento de dados convencional em um SSD Intel DC 4510 e, em combinação com a otimização das soluções GridGain para AVX-512, o desempenho pode ser aumentado em um pedido de magnitude.

Os principais componentes da plataforma GridGain

Memhive está trabalhando em uma direção semelhante. O núcleo de suas soluções in-memory é PostgreSQL, que é otimizado para suportar os novos módulos Intel Optane PMem 200. cache tradicional e reduzir o custo de propriedade em 50%. E, lembre-se, os novos processadores escaláveis ​​Xeon suportam extensões que aceleram o trabalho com bancos de dados, portanto, devemos esperar ainda mais ganho.

ITV, o criador do sistema de vigilância por vídeo inteligente Axxon Next, também testou a nova plataforma escalável Intel Xeon. As soluções Intel foram usadas ativamente pela ITV no passado, em particular, aceleradores baseados no Intel® Movidius ™ e kit de ferramentas de software OpenVINO. A terceira geração do Xeon Escalável, por ser mais eficiente e energeticamente eficiente, é excelente para implantar o Axxon Next – de acordo com os testes, a nova microarquitetura possibilitou aumentar a velocidade dos algoritmos de rede neural para detecção de pessoas e carros em 16%.

A versão mais recente do Axxon Next 4.5 suporta a maioria das tecnologias oferecidas pela Intel, tanto no nível de coleta e análise, quanto no nível de apresentação de dados. No último caso, os recursos do sistema cliente, incluindo Intel Quick Sync Video, são usados ​​para decodificar fluxos de vídeo. Uma das principais inovações na versão 4.5 é uma nova rede neural que pode reconhecer padrões com rapidez e confiança na maioria das situações padrão sem treinamento adicional.

O Xeon escalável de terceira geração pode ser considerado um líder na flexibilidade de configuração para uma tarefa específica

As vantagens da nova plataforma também foram apontadas pelo Grupo Mail.ru. O diretor de desenvolvimento de infraestrutura do Mail.ru Group disse que a plataforma Ice Lake-SP sob cargas de trabalho típicas de Mail.ru demonstra desempenho 1,5 vezes maior em comparação com a geração anterior Xeon Escalável. E entre os provedores de nuvem doméstica, a Selectel foi a primeira a oferecer aos clientes servidores dedicados baseados em Ice Lake-SP, e em várias versões ao mesmo tempo.

É claro que gigantes como Hewlett Packard Enterprise, Lenovo, Dell Technologies e Cisco, assim como outros players importantes no mercado de servidores, não puderam deixar de apresentar suas soluções baseadas na nova plataforma. Mas os desenvolvedores russos também não se afastaram. Assim, a Trinity apresentou um servidor universal 2U de dois soquetes E420R-M7, que permite a configuração flexível do subsistema de memória e armazenamento, bem como a instalação de adaptadores rápidos de 100GbE.

Outro desenvolvimento doméstico, em muitos aspectos único, é o servidor OCP de dois soquetes Delta Computers Butterfly, que não só oferece opções de configuração de sistema muito flexíveis, mas também tem seu próprio BIOS / UEFI, bem como firmware BMC proprietário registrado no Unified Register de programas russos …

Para obter detalhes sobre os novos processadores escaláveis ​​Intel Xeon de 3ª geração e suas histórias de sucesso, visite o site da Intel.