至强处理器将迎来重大升级 英特尔披露未来数据中心产品架构细节

今年4月份，至强英特尔执行副总裁兼数据中心与人工智能事业部总经理Sandra Rivera曾在数据中心网络研讨会上表示，处理英特尔的迎重至强产品路线图正在走向正轨，而从近日Hot Chips上英特尔披露的大升相关信息来看，至强产品不仅“走向了正轨”，英据中节而且有着巨大的披露品架性能突破。

众所周知，未数现如今数据中心所面临的心产工作负载主要分为以下几类，一类是构细以人工智能为代表的计算密集型工作负载，一类是至强通用工作负载，另一类则是处理高密度的横向扩展型工作负载，这些工作负载对数据中心的迎重处理器提出的要求也各不相同，包括更高的大升性能、更高的英据中节密度、更高的披露品架带宽及内存，以及更高的能效等等。

因此，针对不断变化的数据中心需求，英特尔也基于异构架构做出了一次大胆的尝试，将数据中心芯片分为两类，一类是E-Core产品Sierra Forest，具备更高的能效，针对高密度和横向扩展工作负载进行了优化。另一类则是P-Core产品Granite Rapids，具备更高的性能、内核密度、内存和I/O创新，同时也有更高的能耗，针对计算密集型和 AI工作负载进行了优化。

值得一提的是，在架构设计方面，Sierra Forest和Granite Rapids全都采用了模块化的设计方式，通过fabric技术把模块化的die互连，从而实现更加灵活的架构。如此一来，可以将独立的计算和I/O的Chiplet实现更加灵活的组合，并借助EmiB封装技术实现高带宽和低延迟。换句话说，Sierra Forest和Granite Rapids是可以共享通用的I/O chiplet的。基于该架构的模块化 SoC包含通用 IP、固件、操作系统、平台组件等组件。

内存和I/O方面，下一代至强可扩展平台升级到了12个通道的DDR/MCR、1-2DPC，先进I/O支持136个通道的PCIe 5.0/CXL 2.0以及6个UPI 链路（144通道）。

扩展性方面，下一代至强可扩展平台支持1S-8S规格的 P 核以及1S-2S规格的E核。

兼容性方面，Sierra Forest和Granite Rapids与Birch Stream平台兼容（插槽、内存、固件和 I/O 兼容），提供了简化的硬件验证流程。它们还可以与相同的软件堆栈互操作。

从制程上看，P-Core和E-Core均采用了最新的Intel 3制程工艺，但也有所区别。

具体来说，P-Core采用了经验证的至强架构，优化了每核性能并提高了能效。软件功能方面，高级矩阵扩展AMX支持用于AI/ML的FP16，长度256位的内存加密秘钥、Code SW预取和取指分支提示、单线程 MBA+L2高速缓存分配技术/代码和数据优先级（CAT/CDP）。

同时微架构也对P-Core的性能实现了优化，包括64KB大小的16路指令高速缓存，改进分支预测和错误恢复，3-cycle FP乘法，以及更突出的内存请求和预取能力。

E-Core则是采用了全新的英特尔至强架构，具备优化的能效吞吐量性能。软件功能方面，支持BF16、FP16转换，并实现了对HLAT、CMPccXADD、LAM、LASS、AVX-IFMA、AVX-DOT-PROD-INT8的支持。

性能优化方面则包括64KB大小的I-cache、6-wide解码器、5-wide分配器、8-wide retire、2核或4核共享4MB L2、支持处理多达64个的outstanding misses。

整体上看，Granite Rapids可将AI工作负载性能提升2-3 倍，实现2.8倍的更高内存带宽，内存模组MCR DIMM带宽可提高30-40%；而Sierra Forest可在机架级别将机架密度提高250%，将每瓦性能提高240%，对此，英特尔信心满满地表示下一代至强处理器会是 "人工智能的最佳 CPU"。

此外与Sapphire Rapids相比，Sierra Forest面向云计算可将机架密度提高250%，将每瓦性能提高240%，可以说是分分钟吊打的级别了。

现如今，为互联网提供算力基础的数据中心正面临着越来越复杂的需求，一方面，庞大的数据量需要更加充沛的算力，另一方面，绿色数据中心的概念也推动着数据中心采用更高能效比的芯片设计，而近几年AI的火热，更是将高密度算力需求提升到了一个新的高度，纯靠堆砌核心数量的时代基本已经过去，不仅需要兼顾到计算单元、I/O 单元、内存的扩展性，还要考虑高速的互连网络和没瓦性能，从Sierra Forest和Granite Rapids已经披露出的信息来看，英特尔正在进行一次大胆且有效的尝试。

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