時隔3年之後,Supermicro日前發表了SuperServer伺服器最新X12世代首款機型SYS-240P-TNRT,採用2U機箱與4路處理器架構,搭載的Intel Cooper Lake處理器,是第3代Xeon Scalable處理器一員,4路組態下可提供最高112核心效能,並能支援時脈提高到3200MHz的DDR4記憶體,以及Intel第2代Optane DCPMM持續性記憶體模組,構成混合記憶體架構。

X12的I/O介面也有顯著的進化,透過獨特的PCIe纜線設計,提供更靈活的PCIe通道配置,讓機箱前、後端的NVMe SSD與介面卡能得到充分的PCIe通道資源,並藉此將機箱前端的儲存槽升級為全NVMe介面規格。

新推出的SYS-240P-TNRT,是Supermicro Super Server X12世代的第1款機型,也是首款搭載Intel Copper Lake處理器的產品,擁有改進的散熱設計,並透過新的PCIe佈線,大幅提高PCIe運用彈性。

X12世代伺服器推出首款產品

Supermicro發表於2017年的上一代X11系列SuperServer伺服器,搭載的是Intel前世代Xeon Scalable處理器,包括Skylake與Cascade Lake兩種處理器,並涵蓋了單路、雙路、4路、8路處理器組態,以及1U、2U、2U多胞胎、4U、工作站、刀鋒等不同的機箱款式。

而Supermicro新的X12系列SuperServer伺服器,則搭載了l第3代Xeon Scalable處理器,預定包含兩種處理器,一為針對4路與8路組態的Cooper Lake處理器,另一為針對單路與2路組態的Ice Lake處理器。隨著Intel在今年6月正式推出Cooper Lake處理器,Supermicro也隨之發表X12系列伺服器首款機型。

目前整個X12系列,只有這一款2U機箱4路組態機型SYS-240P-TNRT,但Supermicro已預告即將推出X12系列的4U/4路組態新款式,可透過更大的4U機箱,提供更充裕的介面卡安裝空間。

受限於Cooper Lake處理器的4路、8路高階伺服器定位,目前X12系列的應用環境也較為局限,訴求是較高的運算密度,1臺4路伺服器的運算能力,抵得上2臺2路伺服器,但仍占用相同2U空間。

至於市場主流的2路架構產品,則要待稍晚Intel推出Ice Lake處理器後才會問世,屆時Supermicro預期將會跟著發表基於Ice Lake的單路與2路處理器的X12伺服器產品,並帶來1U、2U、2U多胞胎、4U、工作站、刀鋒等更多樣化機箱款式,從而完整取代X11系列產品。

從核心到I/O都予以提升

相較上一代X11系列,X12系列從運算核心到I/O介面,都全面更新與改進。

運算核心架構的更新

X12系列伺服器最關鍵的升級,自然是引進了第3代Xeon Scalable處理器,目前首先引進的,是針對4路與8路組態的Cooper Lake處理器。

在2019年以前的Intel處理器發展路線圖中,Cooper Lake處理器原本被設定為Cascade Lake處理器的後繼者,沿用相同的14nm製程,擴展性只達到2路,而不像Cascade Lake有2、4、8路等擴展組態,但Cooper Lake將引進一系列新功能與新特性,並預定與稍晚一點推出的10nm製程Ice Lake處理器,共用新的Whitley伺服器平臺。

但由於Intel的10nm製程出現延誤,Ice Lake處理器與Whitley伺服器平臺都延後推出。Intel也在2020年初調整了Cooper Lake處理器的定位,改為專供4路與8路架構,搭配的伺服器平臺也改為針對4路與8路的Cedar Island平臺,採用LGA 4189插槽(Socket P+)。

所以未來的第3代Xeon Scalable處理器,將由Cooper Lake與Ice Lake兩個系列共同組成,前者用於4路與8路的高階伺服器,後者則用於單路與雙路。

Cooper Lake每處理器的最大核心數是28核,與上一代Cascade Lake相同,但時脈略有提高,處理器之間的UPI(UltraPath Interconnect)互連通道則從3個一舉提高到6個,並在x86處理器中率先支援Bfloat16格式的深度學習指令,可提供更具效率的AI學習能力。

另外Cooper Lake處理器也擴展了記憶體規格,從上一代的DDR4-2933MHz,提高到DDR4-3200MHz,對Optane DCPMM持續性記憶體的支援也有所改進。上一代X11系列其實就有部分機型可支援Optane DCPMM記憶體模組,而新一代X12系列伺服器,則能進一步支援傳輸頻寬提高25%、第2代Optane DCPMM 200系列記憶體,在4路組態下,可提供最大18TB的DRAM+Optane DCPMM混合記憶體組態。

更靈活的I/O介面配置

在I/O介面方面,X12系列伺服器搭載的Cooper Lake處理器,與上一代X11系列的Skylake、Cascade Lake處理器一樣,都提供每顆處理器48個PICe 3.0通道(PCIe lane)的I/O連接能力,PCIe通道總數上限是相同的,但X12系列藉由引進基於PCIe纜線(PCIe Cable)的PCIe通道配置方式,大幅提高了PCIe通道運用的靈活性。

過去的伺服器,大都是透過主機板上的佈線來配置PCIe通道,但也因此限制了PCIe通道運用的靈活性,也連帶制約了對於前端磁碟槽的NVMe介面,以及後端PCIe介面卡的支援。X12系列透過改用PCIe纜線來配置PCIe通道,解放了PCIe通道配置的限制,從而顯著改進了對NVMe與PCIe介面卡的支援。

首先,X12系列伺服器大幅擴展了NVMe介面支援能力。先前的X10與X11系列伺服器,前端面板支援NVMe介面的數量都有限,同為2U/四路機型,X10與X11系列在既有主機板佈線限制下,機箱正面最多只有4或8個磁碟槽能支援NVMe SSD,其餘則是SAS/SATA介面。相較下,X12系列機箱正面的24個磁碟槽,全部都能支援NVMe SSD。

其次,X12系列伺服器也能提供平衡、彈性的介面卡安裝組態。

上一代X11的兩款2U/4路機型中,針對資料中心環境的X11 front IO(SYS-2049P-TN8R),能提供5個擴充槽+2個選購擴充槽,但只能支援半高半長的PCIe介面卡;另一款針對一般應用環境的X11 rear IO (SYS-2049U-TR4),能提供6個擴充槽+5個選購擴充槽,能支援最多4張全高全長介面卡,其餘7張介面卡則支援半高半長或全高半長形式。

而X12系列的2U/4路機型SYS-240P-TNRT,則提供6個PCIe擴充槽+4個選購擴充槽,可支援4張全高全長、2張全高半長與4張半高半長介面卡,安裝大型介面卡的能力與X11-rear同等,但安裝小型介面卡的能力則稍遜。

 超圖解  SuperServer X12 SYS-240P-TNRT系統組態

【機箱前端全面支援NVMe介面SSD】SYS-240P-TNRT機箱正面的24組熱抽換磁碟槽,全都是兼用於NVMe、SAS與SATA介面的U.2規格磁碟槽。

目前SuperServer X12系列伺服器,只有1款4路機型SYS-240P-TNRT,屬於用戶接受度最高、應用也最普遍的2U/24Bay機箱產品,在記憶體、儲存裝置與介面卡的擴充彈性,也都是相當充份。

而在記憶體方面,SYS-240P-TNRT的主機板提供了48組DIMM插槽,最大可安裝12TB容量的DDR4記憶體,這算是目前4路伺服器的標準組態,不過SYS-240P-TNRT還可搭配Intel Optane DCPMM持續性記憶體模組,提供最大18TB的混合記憶體組態。

在儲存裝置方面,SYS-240P-TNRT的機箱正面,提供了24個可兼用於NVMe、SAS與SATA等3種介面的U.2磁碟槽,機箱背面還可配置4個選購的2.5吋 SATA/SAS磁碟槽,最多可提供28臺2.5吋磁碟的儲存容量。

在介面卡方面,SYS-240P-TNRT在機箱背面提供了6個預設的PCIe擴充槽,必要時還能加上4個選購擴充槽,合計可以安裝最多4張全高全長介面卡、2張全高半長介面卡,與4張半高半長介面卡,就2U機箱來說已相當足夠。

【彈性的I/O介面配置】SYS-240P-TNRT預設6個PCIe介面卡擴充槽(圖示1),可以安裝6張單寬度的一般PCIe卡,或2張雙寬度的GPU卡,另外還可配置4組選購的PCIe介面卡擴充槽。主機板上預設配置2組10GbE RJ45埠(圖示2)與2組10GbE SFP+埠(圖示3),另外還有1組VGA埠(圖示4)、2組USB 3.0埠(圖示5)、1組Serial埠(圖示6)與1組IPMI管理埠(圖示7)。

 超圖解  利用PCIe纜線提高PCIe配置彈性

在X12系列的SYS-240P-TNRT上,我們可以發現貫穿整個機箱兩側的PCIe纜線,藉此可將全部4顆處理器的PCIe通道,透過PCIe纜線來靈活的配置,例如將前2顆處理器的PCIe通道拉到後端,以提供介面卡更多的PCIe通道資源。

相較於前幾代產品,X12系列機型的一大特色,是引進基於PCIe纜線(PCIe Cable)的PCIe通道(lane)配置方式,取代基於主機板佈線的PCIe通道配置。

基於主機板佈線的PCIe通道配,往往會造成PCIe通道資源的使用限制,以4路伺服器來說,典型的配置,是將2顆處理器的PCIe通道配置給前端磁碟槽,另2顆處理器的PCIe通道配置到後端,供介面卡或其他裝置使用,但也造成了兩項限制:

(1)可用的PCIe通道數量受限

透過主機板佈線,將處理器PCIe通道分散配置到伺服器的前、後端,前、後端裝置能使用的PCIe通道數量,實際上只有主機板PCIe通道總數一部份而已。

(2)PCIe通道的運用彈性受限

基於主機板佈線的PCIe通道配置,PCIe通道資源配置也是固定的,無法調整。廠商必須分別推出「多種」不同佈線配置形式的主機板,來因應不同環境需要。

 透過纜線配置PCIe通道的效益 

X12系列改用PCIe纜線來配置PCIe通道,雖然必須克服訊號完整性與系統整合技術困難,但可解放主機板PCIe佈線帶來的限制,提供2項改進:

(1)提高可用的PCIe通道數量

透過PCIe纜線,可以橫跨整臺伺服器,統一配置PCIe通道資源,例如將原本配置給伺服器前端磁碟槽的處理器PCIe通道,也藉由纜線拉到伺服器後端,供後端介面卡使用,或是反過來,把配置給後端的PCIe通道拉到前端使用。因此即使PCIe通道總數不變,但伺服器的前、後端裝置,都可獲得更多可用的PCIe通道。

(2)改善PCIe通道運用彈性

可彈性地調整PCIe通道的資源配置。在「同一組」主機板上,視不同的應用需求,利用PCIe纜線連接形式的變化,來調整提供給前端裝置與後端介面卡的PCIe通道數量。

Supermicro原廠表示,以X12伺服器的首款機型SYS-240P-TNRT來說,便可利用PCIe纜線提供多達6種PCIe通道配置形式,來配合不同應用環境對於PCIe通道的需求,既可支援總數最大28顆的NVMe SSD,也能因應GPU卡、100GbE網路卡等高速介面卡的傳輸需求。

 超圖解  X12系列因應Cooper Lake處理器的新散熱機制設計

相較於上一代X11系列伺服器搭載的Skylake與Cascade Lake處理器,新一代X12系列伺服器搭載的Cooper Lake處理器,雖然在效能與功能特性上有許多改進,但也背負了處理器熱功耗(Thermal Design Power,TDP)大幅提高的代價。

以2U、4路的款式來說,上一代X11系列伺服器要應付的處理器TDP功耗,最高只有165W到205W,但新的X12系列伺服器,需要應付的處理器TDP功耗,則提高到250W之譜,增加了20%以上。這也意味著,X12系列伺服器必須在相同的2U機箱空間內,設法因應處理器熱功耗攀升20%所帶來的散熱需求,因此X12在散熱設計上作了許多調整,包括:

(1)調整電源供應器配置位置

以上一代X11伺服器的標準2U/4路機型SYS-2049U-TR4為例,是將兩組電源供應器都配置在機箱左側,而X12伺服器的2U/4路機型SYS-240P-TNRT,則改將兩組電源供應器分散配置在機箱左右兩側,以便更均勻、順暢地將機箱內的風流,從機箱背面導出。

(2)改用新風扇

X12與X11同樣都是在機箱內配置4組80×80mm規格的散熱風扇,但X12採用的是效能提高20%的新款式,可改善散熱效率。

(3)調整導風罩與散熱模組設計

X12引進了新設計的導風罩來改變風流,同時重新設計了處理氣散熱模組結構,尺寸增大,加強導熱能力。

 產品資訊 

SuperServer X12

●原廠:Supermicro

●機型:SYS-240P-TNRT

●機箱型式:2U/24Bay

●處理器:4個Socket P+插槽,適用於第3代Xeon Scalable處理器(Cooper Lake)

●記憶體:48個DIMM插槽,最高支援DDR4-3200MHz

●磁碟組態:24組前端磁碟槽+4組選購後端磁碟槽

●網路介面:預設內建2個+RJ45埠與SFP+埠

●介面卡組態:PCIe 3.0擴充槽預設6個,額外選購4個

【註:規格與價格由廠商提供,因時有異動,正確資訊請洽廠商】 


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