نگاهی جامع به مشخصات پردازنده‌ Xeon W-3175X اینتل؛ هیولای سرورها

اینتل همواره وجود بیشترین تعداد هسته‌ی ممکن را در پردازنده‌های سرور پرچم‌دارش تضمین کرده که در آن‌ها& چندین پردازنده در قالب سیستمی واحد عمل می‌کنند. کامپیوترهای سرور در زمره‌ی گران‌قیمت‌ترین تجهیزات پایگاه داده قرار دارند؛ از‌این‌رو، مشکل چندانی برای میزبانی از گران‌ترین تراشه‌‎های پردازنده‌ی تولیدشده نیز ندارند. بااین‌حال، بازار مصرف‌کنندگان حساسیت بسیاری روی قیمت‌ها دارد. پس، برای این گروه از مصرف‌کنندگان تراشه‌هایی درنظر گرفته شده که عموما تعداد هسته‌های کمتری دارد. باوجوداین، حتی مصرف‌کنندگان عام نیز همواره به‌دنبال راهی برای برخورداری از بیشترین تعداد هسته‌ی ممکن ترجیحا با قابلیت اُوِرکلاک بیشتر و نیز قیمت مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند. شرکت مشهور اینتل با ارائه‌ی پردازنده‌ی قدرتمند Xeon W-3175X مطالبه‌ی آنان را بی‌پاسخ نگذاشته است. ۲۸ هسته‌ی این پردازنده درکنار ۵۶ رشته‌ی پردازشی همواره و به‌طور پایدار فعال است و بهترین نتایج را در پردازش سنگین و موازی به‌بار می‌آورد. درادامه، نگاهی جامع می‌اندازیم به ویژگی‌های هیولای سرور جدید اینتل، یعنی Xeon W-3175X.

قوی‌ترین و سریع‌ترین پردازنده‌ی اینتل تاکنون

Xeon W-3175X پردازنده‌ای هیولا به‌معنای واقعی کلمه است. در این پردازنده، ۲۸ هسته‌ و ۵۶ رشته‌ی پردازشی به‌کمک بزرگ‌ترین طراحی تراشه‌ی Skylake اینتل از خانواده‌ی x86 در یک تراشه گِردهم آمده‌اند تا ناممکن‌ها را برای هواداران اینتل ممکن سازند. هسته‌های این تراشه قدرتمند برای کار در فرکانس پایه‌ی ۳.۱ گیگاهرتز برنامه‌ریزی شده‌اند و البته، حداکثر فرکانس تقویت‌شده‌ی این پردازنده‌ها ۴.۵ گیگاهرتز است. هسته‌های متعدد پردازنده‌ی توانمند اینتل با ۶ کانال حافظه‌ از نوع DDR4 در فرکانس ۲۶۶۶ مگاهرتز تغذیه می‌شوند و این پردازنده‌ها تبادل داده‌ها را در ۴۴ مسیر ارتباطی PCIe پشتیبانی می‌کنند. همه‌ی این ویژگی‌ها با توان حرارتی ۲۵۵ واتی عملیاتی می‌شود.

معمولا اینتل قیمت پردازنده‌های خانواده‌ی Xeon را با اصطلاح «قیمت طبق» (Tray Price) ذکر می‌کند؛ یعنی قیمتی که گردآورندگان سیستم‌های سرور برای خرید هر پردازنده در بسته‌‌ای ۱،۰۰۰ تایی باید بپردازند. درنتیجه، قیمت خُرده‌فروشی این محصولات برای مصرف‌کننده‌ای که خارج از این چرخه‌ قرار دارد، رقمی درحدود ۵ تا ۱۵ درصد بسته به میزان تقاضای بازار خُرد افزایش می‌یابد. برای این محصول اینتل قیمت مصرف‌کننده‌‌ی پیشنهادی ۲،۹۹۹ دلاری درنظر گرفته شده که البته جایگزین «قیمت طبق» آن می‌شود. این بدان معنا است که اینتل انتظار فروش ۱،۰۰۰ قطعه از این پردازنده را به قطعه‌ساز اصلی (OEM) واحد ندارد. قیمت ۲،۹۹۹ دلاری پردازنده‌ی سرور مخوف اینتل بسیار ارزان‌تر از ۸،۰۰۰ دلاری است که قطعه‌سازهای اصلی وقتی این پردازنده هنوز مراحل NDA خود را طی می‌کرد، برای آن متصور بودند. البته، بازهم ارزان‌تر از ۴،۰۰۰ دلاری است که خُرده‌فروشی‌ها چند هفته مانده به عرضه‌ی W-3175X پیش‌بینی می‌کردند.

پردازنده‌ی سرورِ جدید اینتل برای راه‌اندازی به مادربردی با سوکت جدید LGA3647 نیاز دارد. مدل‌های کنونی پردازنده‌های خانواده‌ی Xeon W که حداکثر ۱۸ هسته‌ی پردازشی دارند، از سوکت نام‌آشنای LGA 2060 پشتیبانی می‌کنند. اکنون سوکت پایه یک گام ارتقا یافته و دیگر پذیرای پردازنده‎های قدیمی‌تر این خانواده نیست. در‌حال‌حاضر، فقط دو مادربرد با این سوکت تأیید اعتبار شده است: ۱. مادربرد Dominus Extreme شرکت ایسوس (ASUS)؛ ۲. مادربرد نام‌گذاری‌نشده‌ی شرکت گیگابایت (Gigabyte). با‌توجه‌به اینکه با پردازنده‌ای Xeon روبه‌رو هستیم، این پردازنده هم از حافظه‌های کلاس مصرفی و هم از حافظه‌های رجیسترشده با پشتیبانی از ECC و حداکثر ظرفیت ۵۱۲ گیگابایت پشتیبانی می‌کند. چیپست مادربرد پیش‌بینی‌شده C621 اینتل خواهد بود.

پردازنده‎های خانواده‌ی Xeon عموما ضریب بسته (Locked) است و قابلیت اُوِرکلاک ندارند. باوجوداین، پردازنده‌ی Xeon W-3175X با قابلیت ضریب باز (Unlocked) به‌دست مشتریان خواهد رسید. بازبودن ضریب این پردازنده برای کاربران امکان تنظیم فرکانس‌ هسته‌ها را برپایه‌ی کدهای نرمال، یعنی کد AVX512 و کد AVX2، فراهم خواهد ساخت. فرکانس کلاک پایه‌ی این پردازنده به‌ازای توان طراحی حرارتی ۲۵۵ وات چندان درخورتوجه نیست؛ ازاین‌رو، تلاش برای تقویت آن به ۴.۵ گیگاهرتز مصرف توان را در سطح تمامی هسته‌ها به‌طور جدی افزایش خواهد داد؛ به‌همین‌دلیل، ایسوس در مادربرد خود از مدار تغذیه‌ی پردازنده‌ی ۳۲ فازی استفاده می‌کند و البته، کار با این پردازنده به منبع تغذیه‌ی قدرتمندی با توان فراوان نیاز دارد.

رقابتی شدید و تنگاتنگ در میان پردازنده‌‌ی Xeon W-3175X و دیگر پردازنده‌های هم‌رده‌ی آن، هم از برند مادر و هم از برند AMD وجود دارد.

در تیم آبی، پردازنده‌ی Xeon W-3175X با ۲۸ هسته و برادر بزرگ‌تر پردازنده‌ی جدید Core i9-9980XE با برچسب قیمت ۲،۰۰۰ دلاری وجود دارد. پردازنده‌ی 9980XE تعداد هسته‌های کمتری دارد و این هسته‌ها در فرکانس پایین‌تری در‌حال‌فعالیت هستند؛ اما توان طراحی حرارتی خیلی کمتری (معادل ۱۶۵ وات) هم دارد.

در میان پردازنده‌های ورک استیشن اینتل، پردازنده‌ی ۱۴ هسته‌ای Core i9-9990XE نیز دیده می‌شود که ترکیب عجیبی از تعداد هسته‌های کمتر، اما فرکانس کاری بیشتر است. در این پردازنده، هسته‌ها می‌توانند در حداکثر فرکانس ۵ گیگاهرتز کار کنند. پردازنده‌های یادشده ازطریق مزایده فقط به قطعه‌سازهای اصلی و البته بدون هیچ ضمانتی فروخته می‌شود. پس، احتمال پیداکردن یکی از این پردازنده‌ها در بازار بسیار ناچیز است.

 البته، اینتل پردازنده‌های سرور خود را هم می‌تواند به میدان رقابت بکشاند. نمونه‌ی مشابه پردازنده‌ی بررسی‌شده‌ی ما پردازنده‌ی Xeon Platinum 8180 است که تا‌به‌امروز، لقب گران‌ترین عضو خانواده‌ی اینتل را کسب کرده است. این پردازنده همچون برادر کوچک‌ترش از ۲۸ هسته‌ برخوردار است؛ اما توان طراحی حرارتی کمتری دارد و در محدوده‌ی فرکانس کاری پایین‌تری نیز فعالیت می‌کند. گفتنی است در‌حالی‌که Platinum 8180 از پیکربندی ۸ سوکته پشتیبانی می‌کند، W-3175X پردازنده‌ای تک‌‌سوکته است. Platinum 8180 با برچسب قیمت ۱۰،۰۰۰ دلاری خود بسیار گران‌تر از پردازنده‌ی بررسی‌شده ما است؛ ولی بازارهایی که مشتری پردازنده‌های سرور است، با این قیمت‌ها کنار می‌آیند.

اگر بخواهیم Xeon W-3175X را با پردازنده‌های ویژه‌ی سرور AMD مقایسه کنیم، دَم‌دست‌ترین نمونه‌ی ممکن پردازنده‌ی تازه‌معرفی‌شده‌ی EPYC 7601 است. پردازنده‌ی EPYC طراحی نسبتا مشابهی با Threadripper دارد؛ اما این‌بار از عدد شگفت‌آور ۱۲۸ مسیر ارتباطی PCIe و تعداد ۸ کانال حافظه و تا سقف ۲ ترابایت حافظه‌ی DDR4 به‌ازای هر پردازنده پشتیبانی می‌شود. نکته‌ی مهم دیگر توان طراحی حرارتی پردازنده‌ی سرور AMD بیش از ۱۸۰ واتی است که درمقایسه‌با پردازنده‌ی هم‌خانواده‌ی خود و پردازنده‌ی بررسی‌شده‌ی ما متعادل‌تر است. بااین‌حال، باید انتظار فرکانس‌های کاری کمتری نیز در محدوده‌ی ۲.۲ تا ۳.۲ گیگاهرتز داشته باشیم. پردازنده‌ی EPYC 7601 از دو سوکت به‌طور هم‌زمان پشتیبانی می‌کند و قیمت ۴،۲۰۰ دلاری آن اختلاف فاحشی با پردازنده‌های یادشده دارد.

در هر بخش از این مقایسه، تقریبا پردازنده‌ی W-3175X اینتل از ویژگی عملکردی برتری برخوردار است؛ اما روی کاغذ انتظار می‌رود کارایی کمتری درمقایسه‌با ارقام کارخانه‌ای از خود نشان دهد. در جدول زیر، تمام مشخصات پردازنده‌های ذکرشده برای مقایسه درکنار هم آمده است.

روش ساخت تراشه‌های Xeon اینتل

روش ساخت پردازنده‌های سازمانی (enterprise) اینتل در چندین نسل نسبتا ثابت مانده است. در این بخش، اینتل همواره سه مدل پردازنده با تعداد متنوع هسته تولید می‌کند تا پاسخ‌گوی انواع تقاضا در بازار سرورها باشد: ۱. پردازنده‌ی Xeon Scalable با تعداد هسته‌های کم (LCC) که حداکثر ۱۰ هسته دارد؛ ۲. پردازنده‌ی Xeon Scalable با تعداد هسته‌های زیاد (HCC) که تعداد هسته‌های آن حداکثر به ۱۸ هسته می‌رسد؛ ۳. پردازنده‌های Xeon Scalable با تعداد بسیار زیادی هسته که حداکثر تعداد هسته‌ها در آن به عدد ۲۸ می‌رسد. ممکن است در هر پردازنده تعدادی از هسته‌ها غیرفعال شده باشد تا با پردازنده‌هایی متنوع ازنظر تعداد هسته، توان مصرفی یا میزان حافظه‌ی کش روبه‌رو باشیم.

در آخرین نسل پردازنده‌های سرور، سه گروه تراشه‌ی مذکور برپایه‌ی ریزمعماری Skylake-SP ساخته شده‌اند که تمامی تراشه‌های Xeon Scalable فعلی اینتل را شامل می‌شود. پردازنده‌های Xeon Bronze و Xeon Silver اصولا در گروه تراشه‌های LCC قرار می‌گیرند و امکان به‌کارگیری آن‌ها در سیستم‌های ۲ سوکته وجود دارد. پردازنده‌های Xeon Gold همراه‌با چند قلم از پردازنده‌های تضعیف‌شده‌ی XCC اینتل در گروه HCC قرار می‌گیرند و امکان پشتیبانی از ۲ تا ۴ سوکت را دارند. درنهایت، به گروه Xeon Platinum می‌رسیم که جزو پردازنده‌های XCC هستند و امکان چیدمان سیستمی با ۸ سوکت را فراهم ‌‌می‌کنند.

به‌منظور تأمین بازار دسکتاپ رده‌بالا (HEDT) برای هواداران و آن دسته از مصرف‌کنندگانی که به ور‌ک‌استیشن نیاز دارند و نه لزوما سرور، اینتل این طراحی‌ها را وارد چرخه‌ی تولید و عرضه‌ی خود کرده است. برای تراشه‌های کلاس مصرفی اینتل پشتیبانی از حافظه‌های ECC را حذف؛ اما امکان اُوِرکلاک را حفظ می‌کند. برخی فرکانس‌ها در مقدار مشخصی تنظیم و تمام پردازنده‌ها به اجرای تک سوکت محدود می‌شوند.

از دیدگاه طراحی، اینتل در پیکربندی Die پردازنده‌ی سرور XCC، نظیر پردازنده‌ی W-3175X با ریزمعماری Skaylake-SP، از توپولوژی ۶ در ۶ استفاده می‌کند. در این توپولوژی خاص، ۵ ردیف به هسته‌ها و حافظه‌های کش اختصاصی (درمجموع ۳۸.۵ مگابایت در پردازنده‌ی بررسی‌شده‌ی ما) آن‌ها مربوط است. البته، این ۵ ردیف در دو بلوک کنترلرهای حافظه DDR4 قرار گرفته و ردیف اول یا بالاترین ردیف به بسترهای I/O نظیر گذرگاه‌های  PCIe x16 و پورت‌های UPI مرتبط است.

در گذشته، شرکت اینتل فقط سعی می‌کرد پردازنده‌های LCC خود را به‌سمت بازارهای «حساس به قیمت» هدایت کند. با تغییر این رویکرد، اینتل اکنون پردازنده‌های ۱۸ هسته‌ای خود را از گروه ‌HCC به‌دست مصرف‌کنندگان عام می‌رساند و در این حوزه، در‌حال‌رقابت با AMD است. به‌تازگی نیز با عرضه‌ی پردازنده 3175X، این شرکت قصد دارد طراحی XCC خود را دراختیار این گروه از مصرف‌کنندگان قرار دهد.

در چند نسل اخیرِ پردازنده‌های سازمانی، بسیاری از هواداران از اینتل خواسته‌اند بیشترین تعداد هسته‌ی ممکن را با قابلیت اُوِرکلاک در قالب پردازنده‌ای برایشان فراهم کند. تنها اشکالی که بر سر راه چنین هدفی قرار دارد، این است که تولید و عرضه‌ی پردازنده‌ای با تعداد هسته‌ی فراوان و ضریب باز برای رسیدن به حداکثر فرکانس ممکن در کلاس مصرفی، توانایی تخریب بالقوه‌ی بازار پردازنده‌های سرور Xeon این شرکت را دارد. اگر پردازنده‌ای با تعداد هسته‌ی زیاد و بدون وجود معادل مصرفی آن بخواهید، باید هزینه‌ی زیادی برای به‌دست‌آوردن پردازنده‌ی سرور بپردازید. به‌نظر می‌رسد اینتل قصد دارد به چنین قماری دست بزند.