新一代E5-2600 v3處理器與DDR4記憶體|Intel最新的Xeon E5-2600 v3系列處理器,採用Haswell架構,支援AVX 2.0擴充指令集,內建核心最多可達18核,一臺伺服器可擁有多達72執行緒。 隨新處理器更新的DDR4記憶體,時脈從最低2133MHz起,最高可達3200MHz,且操作電壓降低為1.2伏特,加快記憶體存取的時間之外,還可降低整體耗電量。(圖片來源:iThome)

繼2013年Intel推出採Haswell架構的Xeon E3-1200 v3系列處理器之後,今年九月,他們也將伺服器市場主流的2路架構處理器,從先前Ivybridge架構的E5-2600 v2系列處理器,更新到Haswell架構,推出了第三代的Xeon E5-2600 v3系列處理器。

這系列處理器除了架構更新之外,同時也支援了AVX 2.0的新版擴充指令集,以及內建的核心數量增多等。而這些新規格與功能之中,對伺服器的用戶而言,最令人關注的就是支援DDR4記憶體,取代了過往的DDR3。

採新一代DDR4記憶體,運作時脈從2133MHz起跳

目前市面上已經沿用多年的DDR3記憶體,時脈從最低800MHz起跳,最高可到2133MHz。而DDR4則是從最低2133MHz起跳,最高可到3200MHz,除了時脈速度三級跳之外,每支記憶體所需的電壓也從過去DDR3的1.5伏特或1.35伏特,降低為1.2伏特,整體用電不同於以往,可以更加有效壓抑整體耗電。

但是要注意的一點,是Intel平臺的伺服器,在每記憶體通道安裝超過1支記憶體的時候,會有記憶體時脈降低的情況。舉例來說,採用2133MHz的記憶體時,在每個記憶體通道都安裝2支記憶體的情況下,時脈會從單支2133MHz,降到1866MHz,而每通道都裝上3支記憶體的時候,就會降到1600MHz。

也就是說,24記憶體插槽只安裝8支記憶體時,時脈可以維持2133MHz,16支記憶體的話,時脈則是1866MHz,而裝滿24支記憶體,就降為1600MHz。

這樣的限制並不是在這一代採用Xeon E5-2600 v3處理器的伺服器才發生,據Intel表示,降低記憶體時脈是為了維持資訊傳輸的訊號品質所做的設計,而伺服器廠商在設計伺服器主機板的時候,一般都會依據這樣的規範來設計伺服器產品,不過廠商也可以自行設法讓記憶體時脈不下降。

在本次測試的6臺伺服器中,技嘉的R280-F2O就率先提出了讓記憶體時脈不降速的解法方法。只要在開機時,進入並修改BIOS的記憶體設定,時脈速度就可以在每通道安裝3支記憶體的組態下,仍維持2133MHz的時脈,保持整體的運算速度。

實際上,這樣的技術過去就已經有許多廠商提供,不過現階段,多數廠商為了確保記憶體在不降低時脈的狀態,仍可保證伺服器的穩定,因此會慢一些推出解決的方式,例如,HP就計畫未來會推出不降低記憶體時脈的解決方案。

提升90%浮點運算效能,運算能力明顯提升

在運算效能上,本次納入的AVX 2.0擴充指令集,搭配了FMA(Floating point Fused Multiply Add)指令集,大幅提升改善HPC高效能運算、專業影像處理與特徵辨識(Feature Detection)。另外,這系列處理器也配備256位元的整數向量指令集,在數學運算、多媒體編解碼(Codec)、影像處理和DSP軟體應用等運算都相當有幫助。

上述種種資料與數據都顯示,這一代處理器的效能明顯提高,因此,我們相當好奇,這些處理器與前兩代的Xeon E5-2600系列處理器有什麼差別,因此我們另外找了一臺搭配Xeon E5-2620處理器的伺服器當對照組。

這款處理器雖然是採用SandyBridge架構的前2代產品,不過在當時推出時間還不到三年,而且Xeon E5-2620這型號相當搶手,即使是第二代的E5-2620 v2也同樣相當熱門,因此以這顆處理器來當做測試基準,有一定的代表性。

而我們的測試方法,則是採用Linux平臺的Sysbench這套效能測試軟體,讓處理器執行相同的運算工作,再以運算所需的總時間來比較,也就是說總運算時間越短,處理器的運算能力就越強。

雖然這樣的測試無法完整且全面的比較每顆處理器的各項優劣,不過搭配Xeon E5-2620當參考基準,仍大致可看出每顆處理器之間的運算效能差異,並了解新一代處理器的效能提升。

測試的伺服器方面,計有Dell、技嘉、HP、凱穩、Supermicro與泰安等,共6臺伺服器。而且很巧的是這6臺伺服器所搭配的處理器都不同,從最多18核心的E5-2699 v3,到熱設計功耗只有52瓦的E5-2608L v3都有,6款處理器沒有重複,剛好可以讓我們了解這些處理器的運算效能差異。

測試之後發現,Sandy Bridge架構的E5-2620總運算時間是34.36秒,而6款Xeon E5-2600 v3系列處理器,除了低功耗版本的E5-2608L平均每次都需要39.87秒的運算總時間之外,其餘每款都用不到30秒,僅需要22秒到25秒左右,比舊平臺處理器快了大約10秒,縮短將近1/3的時間,而低功耗版本的E5-2608L v3僅慢了E5-2620五秒左右。從這裡可大致看出,新一代的Xeon E5-2600 v3系列處理器運算效能提升相當顯著,即使是低功耗版本,效能也直逼前2代的主流產品。

全面支援新一代高速傳輸介面:USB 3.0、SAS12Gb、NVMe

除了處理器與記憶體更新之外,在本次測試的6臺伺服器上,我們也看到一些新規格與設計,包括以往在伺服器上相當少見的USB 3.0埠、12Gb SAS,以及NVMe(Non-Volatile Memory Express)等,在這一次的新伺服器上都已經內建或者支援。

其中,USB 3.0埠在本次測試6臺中,除了Dell R730沒有搭配之外,其餘5臺伺服器都內建了這個連接埠,而且數量都在2個以上,可看出這個連接埠已經相當普及,是新一代伺服器的標準規格之一。而提供更高頻寬的12Gb SAS,雖然本次測試的6臺伺服器都沒有支援,不過各廠牌都有推出支援這個新傳輸介面的伺服器。

在這些新支援的規格中,比較特別的就是NVMe,這個連接於PCIe介面,卻又可以安裝在2.5吋硬碟插槽中的固態硬碟規格,目的是取代以往受制於機箱空間,且不支援熱抽換的PCIe SSD。換言之,NVMe有PCIe SSD的高速傳輸效能,又能支援熱抽換的功能,應用的彈性更勝傳統PCIe SSD。雖然本次測試的6臺伺服器中,並沒有搭配NVMe的產品,不過已經有多家廠商有提供選購套件,例如Dell、HP與Supermicro等。

從這批新世代伺服器的規格中,可以看出它們雖然是因應新處理器的發布而推出,不過同時融入了多種新規格與介面,舉凡DDR4記憶體、USB 3.0埠、12Gb SAS,或是NVMe等,不論是內建或選購功能,都是近幾代伺服器中,變革最大的。

 

6款新一代Xeon E5-2600 v3處理器效能比較表

我們以Sysbench測試本次6臺伺服器的處理器,並以第一代E5-2620處理器當做測試基準,了解新一代E5-2600 v3系列處理器在效能上提升了多少。

本次測試中,僅有一個比較與眾不同的低電壓E5-2608L,而它在整體的運算時間需要費時39.87秒,而最高效能的E5-2699 v3的所需要的22.2秒,僅需要將近一半的時間即可完成測試的運算。

而採用Sandy Bridge的Xeon E5-2620,完成運算的時間是34.36秒,只比低電壓版的E5-2608L快了5秒,可看出新世代的處理器運算效能提升幅度相當顯著。

 

 


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