Идея интеграции классического процессора с графическим не нова — очень многие клиентские CPU/APU сегодня построены именно по такой схеме. В мире серверов и HPC эта концепция внедряется не так быстро, но на мероприятии Financial Analyst Day 2022 компания AMD рассказала о планах по созданию своего первого 5-нм гибридного APU MI300. Этот чип, запланированный на 2023 год, должен объединить в себе архитектуры Zen 4 и CDNA 3.

MI300 Источник: AMD

Как известно, текущее поколение ускорителей Instinct MI200 использует вторую версию архитектуры CDNA, и теперь мы знаем о планах «красных» по внедрению следующей версии. В отличие от других планов AMD, касающихся графических процессоров и завязанных на двухгодичный цикл обновления, серверные варианты ускорителей будут обновляться раз в год. Компания также раскрыла часть деталей, относящихся к CDNA 3.

Источник: AMD

Во-первых, весь «кремний» CDNA 3 будет производиться с использованием 5-нм техпроцесса (TSMC N5/N5P), и, как и CDNA 2, он будет базироваться на чиплетной компоновке с отдельными кристаллами для памяти, кешей и вычислительных ядер. При этом AMD называет свою технологию 3D chiplet, то есть, речь идёт о плотной вертикально-горизонтальной компоновке. Так, чиплеты кеша будут располагаться под процессорными, а на самый верх «стопки» компания вынесет чиплеты логики, как наиболее прожорливые и горячие.

Источник: AMD

Самым важным новшеством в CDNA — четвёртое поколение Infinity Architecture, позволяющее, в числе прочего, сделать подсистему памяти полностью унифицированной и когерентной — в MI200 реализована только когерентность, но не единое адресное пространство. Иными словами, если старшие варианты MI200 всё ещё выглядят как пара ускорителей, то решения на базе CDNA 3 с точки зрения системы будут выглядеть и функционировать как единый чип, несмотря на чиплетную компоновку.

Источник: AMD

Что касается памяти, то это, конечно же, общая для всех HBM. Тип не уточняется, но можно с достаточной степенью уверенности предположить, что это будет HBM3. Об архитектурных улучшениях в сценариях машинного обучения известно пока немного, известно, что в CDNA 3 появится поддержка новых смешанных типов вычислений, зато AMD уверенно обещает более чем в 5 раз поднять производительность на Вт в такого рода задачах. Надо полагать, что достигнуто это будет существенным увеличением качества и количества движков для матричных вычислений.

Источник: AMD

Но самое интересное в свежих планах AMD — проект MI300. Об интеграции классических CPU с ускорителями говорилось давно, однако недостаточно тонкие и энергоэффективные техпроцессы не позволяли создать чип, укладывающийся в разумные рамки энергопотребления и тепловыделения. С 5-нм оптимизированным техпроцессом это, похоже, становится возможным.

Источник: AMD

MI300 должен объединить в себе архитектуры CDNA 3 и Zen 4, причём, благодаря Infinity Architecture они смогут равноправно пользоваться всеми ресурсами памяти (и, возможно, кешей), имеющимися на чипе, что исключает копирование одного и того же набора данных между пулами памяти, лишь снижающего общую эффективность. Не исключено также, что отпадёт нужда во внешней DRAM благодаря наличию на борту этого монстра собственного объёмного пула HBM. Впрочем, новый вариант Infinity получил поддержку CXL 2.0, что упростит работу с внешними пулами DRAM.

Источник: AMD

Пока неизвестно, сколько процессорных ядер и сколько ядер CDNA 3 получит MI300, но AMD заявляет, что новинка более чем в 8 раз превзойдёт MI250X в задачах обучения ИИ-моделей. В целом, планы AMD хорошо укладываются в современную тенденцию гибкой компоновки ресурсов в рамках чипа: этим же путём идут NVIDIA со своим проектом Grace Hopper (процессорные ядра Grace + H100) и Intel, разрабатывающая XPU Falcon Shores (x86 + Xe). Сама AMD также планирует интегрировать CPU и FPGA.

Вместе с анонсом ускорителей Instinct MI200 и процессоров Milan-X компания AMD также похвасталась успехами на серверном рынке — заказчикам поставлено уже более 200 млн ядер в составе EPYC — и немного рассказала о будущих серверных процессорах Genoa и Bergamo на базе ядер следующего поколения Zen 4.

Здесь и ниже изображения AMD

Во время весеннего анонса EPYC Milan компания заявила, что новые на тот момент процессоры уже успели поставить более 200 рекордов производительности в различных нагрузках. Сейчас же их на четверть больше. Но, что гораздо важнее, теперь вся первая десятка крупнейших в мире гиперскейлеров использует процессоры EPYC. Последней присоединилась Meta* (бывшая Facebook*), которая долгие годы использовала решения Intel, включая специфические Cooper Lake-SP. Ещё одна значимая победа — адаптация SAP S4/HANA, в том числе в облачном варианте.

В отличие от грядущих Milan-X, которые в большей степени ориентированы на HPC-сектор, именно облачный сегмент станет одним из ключевых для следующего поколения EPYC. Для него AMD готовит отдельные чипы. В дополнение к более традиционным Genoa появится семейство Bergamo, которое будет заметно отличаться в «кремнии». И это важный шаг для компании, поскольку ранее именно унификация ядер как строительных блоков позволяла AMD эффективно масштабировать свои решения без лишних трат.

И Genoa, и Bergamo будут использовать 5-нм техпроцесс TSMC, который должен вдвое повысить плотность размещения транзисторов и энергоэффективность по сравнению с текущим 7 нм. Оба семейства получат «джентльменский набор» из DDR5, PCIe 5.0 и CXL 1.1. Более того, они будут совместимы по сокету, и даже базовая архитектура у них будет одинаковая — Zen4. А вот максимальное количество ядер разнится.

AMD EPYC Genoa будут иметь до 96 «обычных» ядер Zen4, а вот Bergamo — аж до 128, но «облачных» Zen4с (суффикс c как раз и означает cloud). Функционально оба типа ядер должны быть идентичны, но чтобы упаковать большее их число в один и тот же объём, наверняка придётся пойти на какие-то ухищрения. Пока прям говорится лишь об оптимизированной с точки зрения плотности иерархии кешей и повышенной энергоэффективности. Вероятнее всего, изменения коснутся I/O-чипа, а также общего теплопакета.

У облачных провайдеров свои требования к энергопотреблению, производительности, плотности размещения вычислительных мощностей, возможностям масштабирования (в первую очередь горизонтального), отказоустойчивости и т.д. Возможно, на открытый рынок Bergamo никогда не попадут. В конце концов, вендоры и сейчас выпускают особые SKU по заказу гиперскейлеров. Как оно будет на самом деле, скоро узнаем. AMD EPYC Genoa появятся в 2022 году, а выход Bergamo запланирован на первую половину 2023-го.

* Внесена в перечень общественных объединений и религиозных организаций, в отношении которых судом принято вступившее в законную силу решение о ликвидации или запрете деятельности по основаниям, предусмотренным Федеральным законом от 25.07.2002 № 114-ФЗ «О противодействии экстремистской деятельности».

Во время презентации на конференции HPC-AI Advisory Council UK компания AMD раскрыла довольно много деталей касательного следующих поколений серверных процессоров EPYC, которые будут построены на архитектурах Zen 3 и Zen 4. И судя по всему, AMD очень серьёзно настроена на конкуренцию с Intel в серверном сегменте.

Итак, как и было известно ранее, компания AMD планирует выпустить процессоры EPYC Milan (Zen 3), которые придут на смену актуальным EPYC Rome (Zen 2), во второй половине 2020 году. Судя по «дорожной карте», уже сейчас выпускаются инженерные и тестовые образцы данных процессоров. А уже им на смену в 2021 году придут процессоры EPYC Genoa (Zen 4), которые сейчас находятся ещё на довольно ранних стадиях разработки.

Ключевым отличием AMD EPYC Milan от актуальных Rome станет переход на более свежую архитектуру Zen 3 и на усовершенствованный 7-нм техпроцесс (7nm+). По словам AMD, в новых процессорах она хочет главным образом сосредоточиться на повышении производительности на единицу потребляемой энергии. Но это не отменяет и других улучшений, и по словам AMD, архитектура Zen 3 обеспечит общее повышение быстродействия.

Другое интересное отличие архитектуры Zen 3 будет заключаться в структуре кеш-памяти. Восьмиядерный кристалл Zen 2 имеет два отдельных кеша третьего уровня по 16 Мбайт, по одному на каждый из двух блоков ядер. В свою очередь Zen 3 предложит общие 32 Мбайт кеша третьего уровня, к которому сможет обращаться любое из восьми ядер кристалла. Данные изменения затронут не только серверные, но и настольные процессоры.

У процессоров EPYC Milan по-прежнему останется до 64 ядер, на каждое из которых будет приходиться два потока, а вовсе не четыре как сообщалось ранее. Сохранится и нынешняя упаковка Socket SP3, так что вполне можно ожидать, что новые процессоры будут совместимы с актуальными материнскими платами. Новые процессоры будут работать с памятью DDR4 и интерфейсами PCIe 3.0 и PCIe 4.0.

А вот процессоры AMD EPYC Genoa принесут гораздо больше изменений. Во-первых, данные чипы будут иметь новое исполнение — Socket SP5. Смена сокета может быть обусловлена необходимостью обеспечить поддержку новой памяти и интерфейсов. Да, уже в 2021 году компания AMD может выпустить процессоры с поддержкой памяти DDR5 и скоростного интерфейса PCIe 5.0. Впрочем, у Intel планы те же. А коль скоро поддержка новой памяти будет заложена в саму архитектуру Zen 4, можно ожидать, что и потребительские чипы Ryzen на ней смогут работать с памятью DDR5.

К сожалению, об архитектурных изменениях компания AMD пока что говорить не готова, что, собственно, и не удивительно. Отмечается лишь, что кристаллы с ядрами Zen 4 буду производиться по некоему техпроцессу, который придёт на смену нынешним 7 нм. Возможно, речь идёт о 5 нм.

К концу минувшей недели AMD выложила на всеобщее обозрение не только запись трансляции с анонса 7-нм процессоров EPYC Rome, но и официальные презентации, которыми руководство компании иллюстрировало свои выступления. Последние несколько минут трансляции были посвящены планам компании на будущее. Разработка архитектуры Zen 3 уже завершена, но и Zen 4 упоминалась на мероприятии несколько раз.

О том, что серверные процессоры с архитектурой Zen 4 будут носить условное обозначение Genoa в честь итальянского города Генуи, в одном из ранних интервью уже признавался старший вице-президент AMD Форрест Норрод (Forrest Norrod), но до сих пор в презентационных материалах это имя открыто не упоминалось.

Источник изображения: AMD

Подтвердить наличие у компании планов выпускать серверные процессоры Genoa с архитектурой Zen 4 руководители AMD решили в момент формального анонса процессоров Rome с архитектурой Zen 2. Если посмотреть на шкалу времени, то она на этом слайде впервые захватывает 2022 год, ранее далее 2021 года компания старалась не заглядывать. Тем самым AMD старается подчеркнуть, что пришла в серверный сегмент с новыми силами и твёрдыми намерениями укреплять свои позиции в последующие годы. Этот тезис нашёл подтверждение и в словах Лизы Су, которыми она закрывала мероприятие.

К слову, сами процессоры Genoa наверняка выйдут уже в 2021 году, поскольку их предшественники по имени Milan должны появиться к середине 2020 года, как мы знаем из предыдущих заявлений представителей AMD. Выпуск процессоров Milan с архитектурой Zen 3 будет налажен по второму поколению 7-нм техпроцесса.

Когда Лизу Су во время недавнего интервью изданию TheStreet спросили, в какие сроки компания готова будет предложить 5-нм продукты, она ушла от прямого ответа, предложив вернуться к теме ближе к моменту анонса этих продуктов. На мероприятии, посвящённом анонсу Rome, глава AMD выразила особую гордость тем, что компании удалось вывести на рынок процессоры с архитектурой Zen и Zen 2 в полном соответствии с намеченным заранее графиком. По всей видимости, избранную периодичность выпуска новых процессоров в серверном сегменте компания будет поддерживать и дальше.

Источник изображения: AMD

Кстати, Форрест Норрод в своём интервью ранее заявлял, что процессоры Milan с архитектурой Zen 3 сохранят конструктивное исполнение Socket SP3 и поддержку памяти типа DDR4. При переходе на DDR5 конструктивное исполнение процессоров придётся сменить, как ожидает Норрод, но будет ли это сделано в рамках архитектуры Zen 4 в 2021 году, он уточнять не стал.

Лиза Су в своей завершающей речи призналась, что при создании процессоров с архитектурой Zen 3 и Zen 4 компания AMD пристально прислушивается к пожеланиям своих клиентов, и подобная обратная связь является одним из залогов рыночного успеха платформ данной марки.