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- Naples 首個基準測試顯示，AMD 這個新的頂級企業(yè)解決方案配備了 32 個核心。
- 然而，與英特爾現(xiàn)有的頂級企業(yè)雙 CPU 解決方案 - 英特爾至強 E5-2699 v4 相比，這些基準測試仍然表現(xiàn)出極低的性能。
- 即使 Naples 只是工程樣片，Geekbench 軟件擴展性不佳，也沒有那么準確，但這仍然不足以抹煞 Naples 與英特爾對標產(chǎn)品之間的巨大差異。
- Geekbench 基準測試顯示 Naples 配備了 512 MB 的 L3 緩存，但這很可能只是程序上對關(guān)聯(lián) / 共享緩存的讀取錯誤。
- 雖然 AMD 的 Naples 企業(yè)解決方案看起來沒有那么出色，但 AMD CPU/APU 部門的真正希望可能來自未來的 APU Raven Ridge（2017 年中期）和 Gray Hawk（2019/2010）。
AMD 即將推出企業(yè)解決方案“Naples”。據(jù)稱，這款 CPU 配備多達 32 個核心和 64 個線程，以便能夠在企業(yè)計算和服務(wù)器市場具有競爭力。
我一度相信，這個 CPU 將是對 AMD 現(xiàn)有解決方案的一個持續(xù)改進，但如果我們看看最近的基準測試報告，會發(fā)現(xiàn)與英特爾的實際產(chǎn)品相比，AMD 依然掉隊很多。
架構(gòu)
由于 Naples 采用了 Zen 架構(gòu)，所以其架構(gòu)實現(xiàn)和改進基本上和已經(jīng)披露的 Zen 相同：采用 SMT（同步多線程）技術(shù)、每個 BTB（分支目標緩沖器）使用雙路徑改進分支預(yù)測性能、增加了高速緩存容量、更高的緩存帶寬、更大的調(diào)度器、四發(fā)射 FPU、裝載 FPU 時間從 9 個周期下降為 7 個周期、堆棧引擎等等。
改進這么多，但我想重點突出一下 L3 緩存系統(tǒng)：Naples 由多達 8 個塊（或 CPU complex - CCX）組成，每個 CCX 含有 4 個內(nèi)核，每個內(nèi)核都有各自的 L0、L1 和 L2 緩存，同時，每個 CCX 還包括具有 16 個關(guān)聯(lián)路徑的 8MB L3 高速緩存，分配到每個內(nèi)核 2MB，而且每個 2MB 的塊被劃分為兩個大小為 1MB 的子區(qū)。
必須強調(diào)的是，L3 高速緩存是完全包含和完全共享的。
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Geekbench 基準測試
上個月，Naples 的幾項 Geekbench 基準測試結(jié)果遭到泄漏，這些結(jié)果向我們描繪了 Naples 的性能水平。
第一項 Geekbench 4 基準測試顯示，Naples 單線程測試結(jié)果為 1141，多線程測試結(jié)果為 15620。需要特別指出的是，在這項基準測試中，L3 緩存大小被錯誤讀取為 0 Kb。
第二項 Geekbench 3 基準測試顯示，Naples 單線程測試結(jié)果為 984，多線程性能介于 15041 和 16957 之間。WCCFTECH 認為，第二項基準測試的結(jié)果要好于第一項基準測試。但這種判斷有點武斷，因為和 Geekbench 4 相比，Geekbench 3 給出的跑分結(jié)果通常都會高出 10-15%。
因此，在這里談?wù)撃膫€結(jié)果更好是沒有意義的，測試基準不同，很難相提并論。
對比 Xeon E5-2699 V4
由于這個 32 個核心的 Naples 版本預(yù)計將成為 AMD 的頂級 CPU，所以我想將其與英特爾現(xiàn)有的配置最類似的產(chǎn)品進行比較，即至強 E5-2699 V4，它有兩個 CPU，每個 CPU 集成了 22 個核心。所以，我們的兩個比較對象分別是英特爾的 44 個核心、88 個線程的至強 E5-2699 V4 和 AMD 的 64 個核心、128 個線程的 Naples。
以在 Linux 下運行最慢的 Geekbench 3 基準測試為例，英特爾這款產(chǎn)品的單線程測試結(jié)果為 2507（比 AMD 高出 155%），多線程測試結(jié)果為 81629（比 AMD 高出 381%）。
很明顯，差異是巨大的，不過這種差異可能是由以下幾個因素造成的：
1、Naples 研發(fā)進度落后于既定的發(fā)展路線圖，考慮到 Zen 架構(gòu)馬上就要問世，而且 Naples 同樣使用 Zen 架構(gòu)，這有點說不大過去。
2、Naples 可能只是在基本時鐘頻率下運行的，但這不足以抹煞兩者之間的巨大性能差異。
3、有可能受到 Geekbench（或運行系統(tǒng)）讀取 L3 緩存容量錯誤的影響，如果緩存沒有正確工作，性能也將受到影響（但影響幅度不會這么大）。
4、由于我們討論的是雙處理器配置，雖然 Geekbench 的擴展比率不高，也有可能其中一個 CPU 確實沒有工作起來。而且，Naples 實際上達到了 17 倍的擴展比率，而英特爾 2 個 CPU 達到 23 倍的擴展比率，單個 CPU 達到 15 倍的擴展比率。不管是不是有一個 CPU 沒有工作，它們之間的性能差異仍然太巨大了。
顯然，AMD 設(shè)計 Naples 的目的是為了殺入服務(wù)器市場，這顆芯片具有大量的虛擬化功能，得益于每個 CPU 集成 32 個核心、64 線程，所以具備大量的獨立運行線程，但是，只有在它的性能可以和競爭對手一較高低時，AMD 才能發(fā)揮出 Naples 這些優(yōu)勢。而且，英特爾將在不久的將來發(fā)布其新的 Skylake 服務(wù)器 CPU 和 Xeon Phi 多格式解決方案。
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Xeon Skylake 和 Xeon Phi
英特爾目前正在為服務(wù)器和深度學(xué)習(xí)目標市場發(fā)布新的插槽，新插槽的尺寸令人驚訝，它幾乎是 LGA 2011-3 的兩倍大小。
LGA 3647 旨在支持新的 Xeon Phi CPU-Knights Landing，這顆 CPU 配備 16 GB 的 3D MCDRAM（一種類似于 HBM 的英特爾專屬 3D 內(nèi)存）和 72 個增強型 Silvermont 核心（兼容 Haswell）、多增加了 2 個 AVX 512 位 VPU，這個 CPU 尺寸不小，還配備了 6 個 DDR 通道。
這個 CPU 能夠在二進制級別上兼容 Haswell，基本上能夠自動地以套接字或協(xié)處理器模式運行，大大提高了英特爾解決方案的計算能力，它同時采用了 4 SMT 架構(gòu)，可以在每個核心上運行四個線程，也進一步增強了計算能力。在協(xié)處理器目標應(yīng)用市場，該方案正面臨來自英偉達的競爭威脅，AMD 同時也要在 2017 年中發(fā)布其基于 Zen 和 GCN 架構(gòu)、集成 HBM 模塊的企業(yè)級 APU 進入這個市場。不過，考慮到核心數(shù)量預(yù)計提升不多以及性能差異不大，很難想象 AMD 于 2017 年發(fā)布的新產(chǎn)品會給英特爾現(xiàn)有的產(chǎn)品帶來多么強的競爭壓力。由于熱功耗的限制，集成了 GCN GPU 和 HBM 模塊的 Naples CPU 不會實現(xiàn)太大的性能提升。因為，Naples CPU 的總設(shè)計功耗預(yù)計為 150W。事實上，有傳言談到一個搭載北極星架構(gòu) GPU 的 16 核心版本 Naples，它能夠在 32 位下實現(xiàn) 4 TFLOPS 的運算能力，想挑戰(zhàn)英特爾具備完全自主優(yōu)勢，32 位運算能力能達到 6 TFLOPS 的 Knights Landing，這個指標有點太低了。而且，AMD 這款產(chǎn)品只有 32 個線程、4 個 DDR 通道，英特爾的 Knight Landing 則有 288 個線程、6 個 DDR 通道，所以這款傳言產(chǎn)品和英特爾的目標市場在本質(zhì)上是不同的，而且 AMD 的 APU 不能使用集成 GPU 運行一些通用的線程，通用線程是在 CPU 上運行的。
我們還必須考慮到，英特爾將在 2017 年年底和 2018 年之間發(fā)布其 10 nm CPU，而基于 10 nm 光刻技術(shù)的 Knights Hill 和 Knights Mill 也將在 2018 年推出，這將再次帶來一貫的性能升級。
相反，AMD 將在 2018 年年底發(fā)布其 12nm 產(chǎn)品，2019 年年底發(fā)布 7nm 產(chǎn)品。
此外，英特爾將把 LGA 3647 插槽用于 Skylake 處理器，這就意味著有可能出現(xiàn)比傳聞的 26-28 核心數(shù)更多的 CPU 版本，這意味著 Naples 核心數(shù)量的相對優(yōu)勢有可能不存在。Skylake 還將集成 100G OmniPath 互連、AVX 512 指令集、Cannonlake 圖形，并將在收購 Altera 之后第一次集成 FPGA：這將是一個性能出色的組合，肯定會吸引許多客戶。
Naples 的 L3 高速緩存問題
另一個必須強調(diào)的事情是 L3 高速緩存問題：最新的基準測試結(jié)果顯示，Naples 每個 CCX 配備了 64MB L3 緩存，這就意味著每個 CPU 提供驚人的、高達 512MB 的 L3 緩存，各個網(wǎng)站都對這個巨大的數(shù)字很興奮，但是，這個數(shù)據(jù)有可能是完全錯誤的。
這可能是由 Geekbench 的一些讀取錯誤引起的，考慮到緩存是完全共享的和包容的，這種錯誤也是很容易解釋的。Naples 基于 Zen 架構(gòu)，考慮為每個核心使用 2MB 的 L3 緩存，每個 CCX 有四個核心，Naples 由 8 個 CCX 組成，可以得出 L3 緩存的大小總共為 64MB。關(guān)于這個問題，考慮到 Geekbench 做基準測試的架構(gòu)不是 AMD 官方提供的，所以很容易遇到這些程序錯誤。
此外，從制造工藝的角度，如果我們使用英特爾密度更高的 14nm 光刻技術(shù)構(gòu)建 512MB 的 L3 緩存，裸片尺寸幾乎就要達到 1000mm2，這還僅僅是用于 L3 緩存的：這種尺寸幾乎是英偉達 GP100 裸片尺寸的兩倍。我們還沒有考慮其他組件，如 32 個 CPU 內(nèi)核、指令高速緩存、多媒體解碼器和編碼器、4 個內(nèi)存控制器、其他控制器等。單從制造上來講，這基本上是不可行的，而且非常昂貴，這種大尺寸高速緩存的可用性也是很值得質(zhì)疑的。
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要點
盡管 AMD 的 Naples 和 Snowy Owl 距離正式發(fā)布還有很長一段時間，但是考慮到這些基準測試結(jié)果，拿它來對標英特爾即將發(fā)布的新解決方案是不合適的，至少現(xiàn)在看來是這樣。
的確，這些只是初步的基準測試結(jié)果，但是考慮到 Naples 使用的是在未來三四個月就要上市的 Zen 架構(gòu)，它不可能那么落后于既定的發(fā)展路線圖。
Snow Owl（企業(yè)級 APU）仍然沒有基準測試結(jié)果問世，但是看起來它也不會提供多么強大的性能。它將有 16 個核心，并將配備 HBM 模塊以及等價于實際的北極星 10 之類的模塊，以實現(xiàn) 32 位下的 4+ TFLOPS 性能。用它來對抗傳統(tǒng)的 Xeon CPU 或 Knights Landing 有點太不自量力了。英特爾的 Knights Landing 集成了 3D MCDRAM、6 個 DDR 通道、6+ TFLOPS 32 位運算能力、72 個核心、288 個線程，而且因為與 Haswell 二進制兼容，所以能夠利用對 Haswell 的每次優(yōu)化。這就夠 AMD 喝一壺的了，更不用說具有 6 個 DDR 通道、集成 FPGA、英特爾 OmniPath 的 Xeon Skylake，或者預(yù)計將在 2018 年上市的 Knights Hill/Knights Mill 組合了。
AMD 可能真正給英特爾制造麻煩的是在消費級 APU 市場，那些客戶想用集成顯卡玩中低級別的游戲，并獲得良好的圖形效果。AMD 可以發(fā)布集成單個 HBM 模塊的 Raven Ridge 解決方案，實現(xiàn) 128 GB/s 的視頻內(nèi)存帶寬和 768 個 GPU 內(nèi)核。問題是，要發(fā)布的 APU 的 TDP 必須在 45W 以下，將集成 4 個 CPU 內(nèi)核，而且 HBM 模塊也會發(fā)熱并消耗一些功率，這意味著 GPU 進行圖形運算的 TDP 最大為 20-25W。因此，集成 GPU 可能需要在 1G+Hz 左右的頻率下提供 1.5+ TFLOPS 的 32 位計算能力。
例如，運行游戲《古墓麗影 - 崛起》的獨立顯卡 M385X：在 Notebookcheck 進行的測試中，它在 FHD 中的分辨率接近 20 fps，但未來的集成顯卡可能實現(xiàn) M385X 約 0.85 倍（考慮到架構(gòu)改進）的性能，分辨率約為 17 fps。在同等的條件下，英特爾現(xiàn)在的高清顯卡的得分為 12.2 fps，兩者差距不是很大?？紤]到 Kaby Lake 顯卡能夠在圖形性能上提升大約 20/40%，所以這兩種頂級 APU/SOC 之間差異不會很大。 無論如何，這才是 AMD 可能與英特爾一較高下的領(lǐng)域，也是 AMD 必須集中精力的所在，因為筆記本電腦市場可能會帶來一些積極的戰(zhàn)果。
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