Обзор семейства процессоров AMD EPYC Embedded

Содержание:

• Введение
• Зачем нужны AMD EPYC Embedded?
• Технические характеристики AMD EPYC Embedded
• Поддерживаемые технологии AMD EPYC Embedded
• Сравнение AMD EPYC Embedded и Intel Xeon D
• AMD EPYC Embedded 9004
• AMD Ryzen Embedded
• Заключение

Введение

Компания AMD заслужила свой авторитет благодаря своим сериям десктопных процессоров Ryzen и серверных чипов EPYC, предоставляя надежные и производительные решения как для потребительского, так и для коммерческого рынка. Несмотря на то, что именно эти линейки продуктов пользуются наибольшим спросом, компания выпускает процессоры и для других сегментов рынка, например, для обширной сферы встраиваемых систем. Речь идет о линейке SoC чипов AMD EPYC Embedded на BGA сокетах SP42r и SP4, построенные на легендарной архитектуре Zen. Сегодня мы расскажем вам, в чем заключаются особенности и характеристики каноничной линейки чипов AMD EPYC Embedded 3000, затронем процессоры Ryzen Embedded и очень странного представителя встроенного семейства EPYC Embedded 9004, а также объясним, почему выбор этой серии процессоров может оказаться не лучшим решением.

Зачем нужны AMD EPYC Embedded?

EPYC Embedded — это процессоры, ориентированные на интеграцию в такой узкой сфере, как встраиваемые системы. EPYC Embedded используются в IoT устройствах, телекоммуникационных системах, промышленном оборудовании для автоматизации и многих других системах где от вычислительных решений требуется максимальная отказоустойчивость в тяжелых условиях эксплуатации. Высокая отказоустойчивость чипов EPYC Embedded обеспечивается двумя факторами — способом упаковки SoC и BGA сокетами. Особенность сокетов BGA заключается в том, что интегрированные с ними процессоры припаиваются к материнской, в результате чего увеличивается их отказоустойчивость в экстремальных условиях, однако это перечеркивает возможность замены чипов в случае необходимости. Такие же сокеты используются в прямом конкуренте семейства EPYC Embedded — Xeon D. Система SoC также увеличивает надежность процессоров, поскольку интеграция системной логики на одной подложке с кристаллом снижает риск выхода из строя компонентов.

Технические характеристики AMD EPYC Embedded

Процессоры EPYC Embedded являются чем-то средним между линейками Ryzen и EPYC, сочетая в себе особенности обоих семейств чипов. AMD EPYC Embedded серии 3000 построены на архитектуре Zen 1 с ядрами Snowy Owl. AMD EPYC Embedded имеют до 4-х каналов памяти DDR4 ECC REG с частотой до 2666 Mhz. Встроенный контроллер памяти способен адресовать вплоть до 1TB RAM, что значительно превосходит чипы потребительских линеек. Помимо этого, EPYC Embedded имеют до 64 линий PCIe 3.0, что выгодно выделяет их на фоне аналогов. Топовый процессор линейки AMD EPYC Embeded 3451, как сказано на сайте AMD, имеют встроенный 10 гигабитный сетевой адаптер Ethernet. Однако, тема сетевого адаптера не так проста, как кажется, поэтому мы раскроем ее в отдельном пункте.

Характеристики моделей AMD EPYC Embedded 3000:

Модель	Ядра/потоки	TDP	Тактовая частота	Сокет	Подсистема памяти
AMD EPYC Embeded 3451	16/32	80-100W	2.15 — 3 GHz	SP4	4 канала DDR4-2666
AMD EPYC Embeded 3351	12/24	60-80W	1.9 — 3 GHz	SP4	4 канала  DDR4-2666
AMD EPYC Embeded 3255	8/16	25-55W	2.5 — 3.1 GHz	SP4r2	2 канала  DDR4-2666
AMD EPYC Embeded 3251	8/16	55W	2.5 — 3.1 GHz	SP4r2	2 канала  DDR4-2666
AMD EPYC Embeded 3201	8/16	30W	1.5 — 3.1 GHz	SP4r2	2 канала  DDR4-2133
AMD EPYC Embeded 3151	4/8	45W	2.7 — 2.9 GHz	SP4r2	2 канала  DDR4-2666
AMD EPYC Embeded 3101	4/8	35W	2.1 — 2.9 GHz	SP4r2	2 канала  DDR4-2666

Встроенный сетевой адаптер

AMD старается не отставать от своего конкурента в лице Intel Xeon D, поэтому в чипах EPYC Embeded 3000 также встроен сетевой адаптер, распаянный с на одной подложке с кристаллом процессора. Однако, сетевой адаптер есть не у всех представителей линейки Embeded 3000, а только у старшей модели Embeded 3451, причем обещанные 8 каналов 10 GbE доступны только на материнской плате Wallaby от компании AMD. На материнках с поддержкой EPYC Embeded 3451 от сторонних производителей доступны лишь 2 SFP+ порта с пропускной способностью 10 Gbit/s. Это решение AMD вызвало тонну негодования у потребителей, так как они ожидали увидеть полноценный сетевой адаптер на 8 портов 10 GbE для всех материнских плат, поддерживающими чип EPYC Embeded 3451. Но даже при такой конфигурации, сетевой адаптер в процессорах EPYC Embeded 3451 не сможет конкурировать с адаптерами Intel Xeon D, пропускная способность которых достигает 100 Гбит/с. Одним из важнейших преимуществ встроенного адаптера Intel Xeon D является интеграция сетевой технологии для кластеризации RDMA, которая не предусмотрена в EPYC Embeded 3451.

Настраиваемый TDP

Старшие модели серии EPYC Embeded 3000, а именно процессоры 3451, 3351 и 3255 имеют интересную отличительную особенность — конфигурируемый TDP. AMD решила предоставить возможность клиентам менять TDP процессоров в зависимости от текущих потребностей. Эта функция особенно актуальна для сферы встраиваемых систем, чтобы снизить энергопотребление процессора или увеличить его производительность. Также настройка TDP может предотвратить выход устройства из строя, так как в периферийных системах не всегда удается обеспечить стабильное охлаждение процессора. Поменять TDP процессоров можно через настройки BIOS. У компании Intel также есть собственная технология с похожим функционалом — Intel Speed Select. С ее помощью можно переконфигурировать процессор на использование меньшего числа ядер, тем самым увеличив тактовую частоту и снизив TDP.

Поддерживаемые технологии AMD EPYC Embedded

Передовые процессоры линейки AMD EPYC Embedded поддерживают несколько уникальных технологий, благодаря которым эти чипы обеспечивают эффективную работу встраиваемых систем:

• SEV (Security Encryption Virtualization). Шифрование оперативной памяти, выделенной под виртуализацию, которая позволяет обезопасить конкретные виртуальные машины от хакерских, нацеленных на повышение прав доступа несанкционированным пользователям;
• SME (Secure Memory Encryption). Технология шифрования всех данных, которая препятствует к несанкционированному физическому доступу к памяти процессора, что актуально для уязвимых систем, расположенных не под постоянным наблюдением;
• RAS (Remote access service). Набор функций, позволяющих получить удаленное управление над процессором, что особенно полезно для периферийных систем, таких как вышки LTE связи, системы видеонаблюдения или датчики неисправностей на объектах тяжелой промышленности.

Несмотря на поддержку интересных технологических решений, AMD EPYC Embedded все равно уступают своему аналогу в лице Intel Xeon D во многих аспектах, поэтому потребители чаще всего выбирают устройства от Intel для своих встраиваемых систем. Источник: ServeTheHome.

Сравнение AMD EPYC Embedded и Intel Xeon D

Серии процессоров AMD EPYC Embedded и Intel Xeon D являются прямыми конкурентами, так как обе занимают сегмент встраиваемых систем. Несмотря на это, линейки сильно отличаются друг от друга, и совсем не в пользу EPYC Embedded. В момент выпуска в 2018-ом году, EPYC Embedded 3000 действительно навязывали серьезную конкуренцию Intel Xeon D1500, обгоняя их по производительности на 50%. Однако, в то время как Intel продолжила развивать сегмент встроенных серверных решений, AMD сконцентрировалась на развитии серии Ryzen Embedded, прекратив выпускать новые чипы EPYC Embedded, поэтому сейчас разрыв между актуальными сериями процессоров EPYC Embedded 3000 и Xeon D 2800 весьма велик, а AMD занимает позицию отстающих.

Вот наглядное сравнение передовых моделей двух семейств процессоров — AMD EPYC Embedded 3451 и Intel Xeon D-2899NT.

Модель	EPYC Embedded 3451	Xeon D-2899NT
Ядра/потоки	16/32	22/44
Тактовая частота	2,15 — 3 Ггц	2,2 — 3,1 Ггц
TDP	100 Вт	135 Вт
Кэш	32 МБ	30 МБ
Память	DDR4-2666 1 ТБ	DDR4-3200 1 ТБ
Сокет	SP4 (BGA)	BGA2579
Год выпуска	2018-й год	2023-й год

Как мы видим, на фоне Xeon D-2899NT процессор EPYC Embedded 3451 выглядит не просто как уступающая модель, а как отстающая линейка, которую превосходят по всем техническим характеристикам, не считая незначительного превосходства кэша на 2 МБ.

Embedded не смогли обойти Xeon D и в стеке технологий. Арсенал EPYC Embedded 3000 состоит лишь из технологий, обеспечивающих безопасность и удаленное управление. В свою очередь, Xeon D не только имеют технологии защиты данных QAT и AES-NI — Intel активно адаптируется под текущие рыночные тенденции и внедряет в свои процессоры актуальные технологии для сектора EDGE-computing, например, поддержку Intel Deep Learning, которая особенно полезна в сфере периферийных систем, поскольку ускоряет работу с искусственным интеллектом и машинным обучением, поэтому Xeon D можно применять в сложных системах, применяющих ИИ при эксплуатации.

Но у линейки EPYC Embedded 3000 все же есть преимущество, которое положительно выделяет эти чипы на фоне Xeon D, но лишь в некоторых сценариях использования — гарантийный срок Embedded 3000 достигает 10-ти лет, что вдвое больше, чем у процессоров Xeon D. За счет этого чипы Embedded 3000 идеально подойдут для интеграции в удаленные периферийные системы, обслуживание которых происходит крайне редко, например, в серверы на вышках сотовой связи. Но, к сожалению, на этом преимущества EPYC Embedded 3000 заканчиваются, так как AMD перестала обновлять линейку еще в 2018-ом году и в ней до сих пор используется архитектура Zen первого поколения, из-за чего эти встроенные процессоры по всем параметрам отстают от более современных решений, вроде Intel Xeon D-2700, которым отдает предпочтение основная часть потребителей.

AMD EPYC Embedded 9004

У семейства Embedded есть очень интересный представитель — линейка процессоров AMD EPYC Embedded 9004. В отличие от других представителей этого же семейства, Embedded 9004 практически полностью идентичны по характеристикам с серверными EPYC 9004 и имеют обычный LGA-сокет несмотря на систему SoC. По сути, они являются теми же серверными процессорами, но с расширенным функционалом под встроенные системы. Вот несколько из них:

• NTB (Non-Transparent Bridging). Обновленный дизайн системы резервирования, благодаря которому два процессора внутри одной системы могут обмениваться друг с другом данными через особый контроллер PCI Express. В случае, если один процессор отключится, второй процессор будет продолжать эксплуатироваться, не прерывая работу всей системы;
• Dual SPI (Serial Peripheral Interface). Двойной последовательный периферийный интерфейс, который позволяет подключать до двух встроенных ROM для обеспечения безопасной загрузки и верификацию образов BIOS/UEFI;
• CXL (Compute Express Link). Интерфейс, который объединяет и распределяет оперативную память между несколькими подключенными устройствами, благодаря чему увеличивается производительность системы;
• NVDIMM. Гибридный формат энергонезависимой памяти, являющийся комбинацией RDIMM и флеш-памяти. Благодаря нему, сохраняется вся оперативная память системы даже после сбоя или сброса, поскольку при отключении питания начинается резервное копирование данных с DRAM на NAND.

Тем не менее, EPYC Embedded 9004 нельзя назвать подходящим для большинства встраиваемых систем, поскольку в краевых вычислениях часто требуется компактность и пониженный TDP. Embedded 9004 слабо соответствует этим параметрам, поскольку размер этих чипов практически сопоставим габаритам материнских плат встраиваемых устройств, а TDP этой линейки достигает более 300 Вт. Конечно, есть расширенные Edge-системы для которых важна максимальная производительность и именно для них могут подойти EPYC Embedded 9004, но они занимают лишь очень малую часть рынка встраиваемых систем.

AMD Ryzen Embedded

Вместе с выпуском процессоров EPYC Embedded 3000, компания AMD также представила чипы Ryzen Embedded. В отличие от линейки EPYC Embedded, которая интегрируется только в периферийные вычислительные устройства, процессоры Ryzen Embedded также можно использовать в сегменте медицинского оборудования, тонких клиентов и сферы цифровых азартных игр, что обуславливается сочетанием высокопроизводительной архитектуры Zen и встроенной графики Vega. Наиболее актуальная линейка процессоров Ryzen Embedded серии 3000V построена на архитектуре Zen 3, число ядер достигает 8 штук, есть встроенный сетевой адаптер 10 GbE и поддерживается память DDR5. Кроме того, их гарантийный срок также достигает 10-ти лет, как и у серверных Embedded чипов от AMD. Однако, десктопные чипы уступают серверным собратьям по количеству линий PCI-E — у топовых чипов Ryzen Embedded 3000V всего 20 линий, в то время как серверных EPYC Embedded 3000 их количество достигает 64-х. Скорее всего, AMD нашла отдельный рынок встраиваемых систем со сниженными требованиями к процессорам, поэтому компания решила развивать именно линейку Ryzen Embedded, оставив серию EPYC Embeded в стагнации. Подробнее об этой серии встраиваемых процессоров мы поговорим в отдельной статье.

Заключение

Серия AMD EPYC Embedded изначально подавала очень большие перспективы в начале своего пути. Первой и последней успешной серией аналогов серверных процессоров для встраиваемых систем стали модели EPYC Embedded 3000, однако, на них активное развитие линейки и закончилось. За 4 года Intel перехватила преимущество, продолжив развивать свою линейку встраиваемых процессоров, поэтому сейчас EPYC Embedded 3000 отстают от Xeon D по всем параметрам. Тем не менее, SoC-чипы EPYC Embedded остаются пригодными для таких направлений, как IoT, промышленные системы, телекоммуникация и других ниш, где нужны компактные, надежные процессоры с долгим сроком эксплуатации и не требующие регулярного обслуживания. Однако, вместо серверной встроенной линейки, AMD начала усиленно развивать другое семейство встроенных чипов — AMD Ryzen Embedded. Именно эти процессоры стали идейными продолжателями EPYC Embedded и начали широко использоваться во многих направлениях периферийных систем, активно конкурируя с линейкой Xeon D за счет более бюджетного ценника и высокой производительности.