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緩存容量破紀錄！AMD 米蘭-X將性能再提升66%

發布時間：2022-03-22

2022年我國政府工作報告中，可以看到較為突出的關鍵詞有：“減碳”“治理”“改造”“推進”及“節能”等等，重點推進碳達峰、碳中和工作，并落實行動方案。

在關于數據中心發展方面，則多次使用了“約束、加強”之詞，如：進一步約束數據中心的水資源利用率和循環措施；提升PUE+WUE效率，加強中水使用；加強數據中心廢水、廢油、煙氣排放管理。

并且，隨著能源、金屬等價格的上漲，數據中心的投資與運維成本將繼續上升，企業應進一步通過新技術來降低數據中心的成本。

數據中心節能，AMD已在路上

我們再來看看數據中心，在一排排星羅密布的機架中，能耗最高的當屬CPU和GPU，它們一直都被譽為多核心、超高頻率的“組合體”，動輒幾百瓦的功耗需要大量制冷設備為其輔助散熱，因此老舊數據中心的PUE值一直難以降下。

隨著技術的不斷演進，CPU的效率也越來越高，憑借核心數量及性能的優勢AMD提出了“單路打雙路”及“一臺打多臺”的新思路。值得關注的是，在很多企業級應用場景中，AMD確實做到了！

時至今日，AMD EPYC經歷了三代的更新，性能方面已經“修煉”得爐火純青，那么在2022年它將給企業級用戶帶來什么呢？

沒錯！就是3D V-Cache。

正如之前互聯網上的各種預測那樣，AMD這次真的將3D V-Cache引入了EPYC處理器上，并讓單顆處理器L3緩存容量破天荒地提升至768MB，或雙路平臺L3緩存則首度破“GB”大關，達到了1.5GB。

這，就是傳說中的米蘭-X！

米蘭-X問世，破紀錄的L3容量

2022年3月21日，AMD正式推出搭載AMD 3D V-Cache技術的第三代AMD EPYC（霄龍）處理器，其內部代號為米蘭-X。它可以看作是第三代EPYC的增強版，在保持功耗不變的同時，在諸多企業級應用場景下能夠提供更高的性能。

3D V-Cache的首度亮相是在Computex 2021上，是通過3D形式堆疊更多芯片模組，進而構建出更大容量的3D垂直緩存（3D Vertical Cache）。近日AMD公布了第一款采用 AMD 3D V-Cache技術的銳龍處理器——銳龍7 5800X3D 處理器，就是通過3D V-Cache技術在頂部3D封裝額外的新緩存，將三級緩存擴容到96MB，憑借這項行業領先的技術，5800X3D 的游戲性能可提升15%。

正如前文所述，在面向企業級的EPYC（霄龍）處理器中，AMD推出了擁有3D V-Cache技術的米蘭-X處理器，并提供 16核7373X、24核7473X、32核7573X及64核7773X，共計4款可供選擇。

64核128線程的旗艦型號7773X處理器，基礎頻率為2.2GHz，加速頻率可達3.5GHz，TDP功耗280W。與米蘭相比，米蘭-X總L3緩存容量提升至768MB，相當于前者的3倍。

打破系統瓶頸的768MB緩存

我們來看看3D V-Cache緩存的分布情況。談到AMD的Zen架構處理器，相信大家對CCD一定不會陌生，其為Core Chiplet Die的縮寫，可以看作是多顆核心組成的處理器單元。

圖：Zen3架構下的CCD單元（米蘭）

一般情況下CCD核心單元包含CCX（CPU Complex，可看作是純計算單元）及Infinity Fabric，每個CCX整合了8個Zen內核，每個核心都有獨立的L1與L2緩存，L3緩存則為共享形式。因此，以Zen3架構EPYC 7003處理器為例，一組CCD核心單元就具備8核16線程，以及可共享的32MB的L3緩存。8套CCD核心單元組成具備64顆核心、128線程合計256MB的L3緩存。

CCD核心與I/O之間采用Infinity Fabric總線連接，它在擴展性、延遲和能效方面都表現出色，具備512-bit總線位寬。相比上一代羅馬，EPYC 7003的每顆核心均可訪問CCD單元中32MB的L3緩存，這在很多企業級應用中能夠明顯提升計算性能。

對處理器而言，L3緩存容量的大小極為重要。如果簡單地將存儲分層的話，可以看到站在性能制高點的是L1和L2緩存，但由于頻率極高，受限于晶體管數量及良品率控制，所以容量不能做的很大。而再下一級就是L3緩存和內存，相比之下內存依然是“CPU之外”的存儲，其位寬、頻率及延遲等性能要遠遠遜于CPU緩存，所以這里就會出現一個超高速率的處理器+小容量緩存與大容量內存之間形成的性能“斷層”。

如何很好地彌補這一“斷層”？需要L3緩存來實現。L3緩存依然位于CPU內部，因此性能強勁，且容量能夠做得相對大一些，就像是高速度的“存儲池”，L3緩存向上承接超高速的L1及L2，向下則與更大容量但速度較慢的內存進行數據交換。因此L3緩存是拓寬系統數據交換瓶頸的重要“交通樞紐”。

多年來，AMD也是潛心致力于擴大L3緩存容量，用以提升整體性能。隨著制造工藝的不斷進步，3D V-Cache得以實現，AMD 米蘭-X此次提升的就是CCD單元中L3緩存容量，從之前的32MB飆升至96MB，組成了共計768MB的超大容量。

另外值得關注的是，AMD推出的這四款米蘭-X處理器無論核心數量多少，均配備了768MB的L3緩存，因此可以用脫胎換骨來形容。

米蘭-X性能最高提升66%

如此規模龐大的L3緩存可以說是史無前例，那么它到底能帶來多大的性能提升呢？

此次AMD也對米蘭-X進行了全面測試，其中包括計算流體動力學（CFD）、有限元分析（FEA）、電子設計自動化（EDA）以及結構分析，這四大領域。

EDA是Electronic design automation的縮寫，指的是利用計算機輔助設計（CAD）軟件，來完成超大規模集成電路芯片的功能設計、綜合、驗證、物理設計，包括布局、布線、版圖、設計規則檢查等流程的設計方式。

在當今這個數字化時代，EDA被譽為半導體設計、制造方面的基石，也是工業領域重要的組成部分。包括AMD、高通、三星等廠商在芯片設計方面也都離不開EDA。在各種復雜設計的模擬方面，性能強勁的服務器可以讓工作效率實現大幅提升，并可直接縮短設計周期。

在EDA測試中，擁有3D V-Cache的第三代AMD EPYC 7373X對比EPYC 73F3，結果顯示能夠為Synopsys VCS這樣的EDA RTL模擬提供高達66%的性能提升。

此外，在FEA、CFD等分析及仿真程序測試中，米蘭-X也表現出了更強大的性能，并且能夠幫助企業級用戶在同樣的時間內解決更多問題。

AMD繼續擴大朋友圈，

軟硬合作伙伴同發力

近年來，EPYC的成功讓AMD朋友圈逐漸豐富了起來，幾乎所有的硬件廠商都已經成為了AMD的合作伙伴，也幫助其在企業級市場屢屢攻城略地。

此次米蘭-X的發布，AMD又將生態進一步擴充，軟件方面支持了包括Altair、Ansys、Cadence、Dassault Systèmes、Siemens以及Synopsys等生態伙伴，讓EPYC能夠享受更多軟件優化，進一步提升工作效率。

擁有3D V-Cache的AMD 米蘭-X處理器也給云計算注入了全新的活力。據了解，基于米蘭-X的Microsoft Azure HBv3虛擬機將于近期正式上線，相比前代HBv3系列虛擬機，能夠在關鍵HPC 工作負載中的性能提升高達 80%。

服務器方面，此次包括Atos、Cisco、Dell、HPE、Lenovo、QCT以及Supermicro在內的眾多OEM合作伙伴都已經為Milan-X做好了準備，近期用戶就可以享用3D V-Cache了。

一直以來，AMD EPYC都憑借更多的核心及更高地性能在企業級市場中大放異彩，很多用戶都用更少數量EPYC服務器替代了原有平臺，在降低功耗與采購成本的同時又減少了能耗，兼顧了節能與高性能。全面迎合了我國數據中心未來發展方向。

在“Zen 4”推出之前，AMD發布米蘭-X，不斷的強化自己的產品陣營，以更高的性能迎接來自競爭對手的挑戰。而在絕對性能方面，米蘭-X又再次刷新了多項紀錄，給企業級用戶交上了一份合格的答卷。

關鍵詞： AMD

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