AMD EPYC 7003: ¿Cómo consigue duplicar el rendimiento de los Intel Xeon?

AMD EPYC 7003: ¿Cómo consigue duplicar el rendimiento de los Intel Xeon?

por Antonio Delgado 3

Introducción, precios y especificaciones de las CPU AMD EPYC 7003 Series

Tal y como ya había anunciado la propia AMD, hoy es el día en el que los procesadores conocidos como AMD EPYC Milan se lanzan oficialmente al mercado para renovar la gama de CPUs para servidores y centros de datos de AMD con  modelos de hasta 64 núcleos y 128 hilos de ejecución, y la posibilidad de combinar dos de estos procesadores para alcanzar hasta 256 hilos.

Esta nueva línea de procesadores, denominada oficialmente AMD EPYC 7003 Series, implementa la más reciente arquitectura de microprocesadores de AMD, Zen 3, que ya conocemos de las series RYZEN 5000 de sobremesa, por lo que muchas de sus características y mejoras de rendimiento nos serán familiares.

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AMD presenta a su tercera generación de procesadores EPYC como los procesadores más rápidos del mundo para servidores, diseñados para formar parte de los datacenters de las infraestructuras de la nube más importantes del mercado como AWS de Amazon, Google Cloud, Microsoft Azure y muchas otras, o sistemas de alto rendimiento HPC. Zen 3 supone una mejora del 19% más de IPC (instrucciones por ciclo de reloj), sumado a frecuencias más altas y hasta 64 núcleos.

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Los EPYC de tercera generación cuentan también con soporte para PCI Express 4 como la pasada generación, con 128 líneas PCIe 4, junto con soporte para memorias DDR4 de hasta 3.200 MHz y nuevas mejoras en sistemas de seguridad integrados.

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La nueva línea EPYC 7003 llega con nada más y nada menos que 19 nuevos modelos, que van desde el EPYC 72F3 con 8 núcleos, 16 hilos y hasta 4,10 GHz de Boost junto a un TDP de 180W (configurable entre 165 y 200W), hasta el EPYC 7763 con sus 64 núcleos y 128 hilos a 3,5 GHz de Boost, 280 W de TPD (cTDP de 225 a 280W).

Los precios de esta gama parten de 913 dólares por el 7313P de 16 núcleos, hasta el mencionado 7763 con 7.890 Dólares.

Características técnicas de las CPU AMD EPYC 7003 Series

AMD EPYC MILAN Núcleos Hilos Base Freq (GHz) Max Boost Freq (GHz) TDP (w) cTDP Min (w) cTDP Max (w) L3 Cache (MB) Canales DDR4 Max DDR Freq (1DPC) PCle4 Precio
7763 64 128 2.45 3.50 280 225 280 256 8 3200 x128 $7,890
7713 64 128 2.00 3.675 225 225 240 256 8 3200 x128 $7,060
7713P 64 128 2.00 3.675 225 225 240 256 8 3200 x128 $5,010
7663 56 112 2.00 3.50 240 225 240 256 8 3200 x128 $6,366
7643 48 96 2.30 3.60 225 225 240 256 8 3200 x128 $4,995
75F3 32 64 2.95 4.00 280 225 280 256 8 3200 x128 $4,860
7543 32 64 2.80 3.70 225 225 240 256 8 3200 x128 $3,761
7543P 32 64 2.80 3.70 225 225 240 256 8 3200 x128 $2,730
7513 32 64 2.60 3.65 200 165 200 128 8 3200 x128 $2,840
7453 28 56 2.75 3.45 225 225 240 64 8 3200 x128 $1,570
74F3 24 48 3.20 4.00 240 225 240 256 8 3200 x128 $2,900
7443 24 48 2.85 4.00 200 165 200 128 8 3200 x128 $2,010
7443P 24 48 2.85 4.00 200 165 200 128 8 3200 x128 $1,337
7413 24 48 2.65 3.60 180 165 200 128 8 3200 x128 $1,825
73F3 16 32 3.50 4.00 240 225 240 256 8 3200 x128 $3,521
7343 16 32 3.20 3.90 190 165 200 128 8 3200 x128 $1,565
7313 16 32 3.00 3.70 155 155 180 128 8 3200 x128 $1,083
7313P 16 32 3.00 3.70 155 155 180 128 8 3200 x128 $913
72F3 8 16 3.70 4.10 180 165 200 256 8 3200 x128 $2,468

Arquitectura Zen 3 orientada a HPC y servidores

Con este lanzamiento, la arquitectura de CPU AMD Zen 3 está ya presente en las tres grandes gamas de procesadores de la compañía, desde los modelos de sobremesa Ryzen 5000, hasta los modelos para portátiles, y ahora también en servidores, datacenters y HPC.

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La mejora de IPC que supuso Zen 3 respecto a Zen 2 ronda el 19% como ya pudimos ver en los modelos de sobremesa y portátil, y ahora se integra en la gama EPYC con chips mucho más grandes y con más núcleos, caché, y otras características propias.

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El doble de caché para cada núcleo, hasta 32 MB

La arquitectura básica es la misma que en los Ryzen 5000, manteniendo la tecnología AMD SMT con dos hilos de ejecución por cada núcleo, y un nuevo sistema avanzado de predicción Cada CCD cuenta con un único CCX de 8 núcleos con acceso a 32 MB de caché L3. Cada uno de los 8 núcleos de cada CCX tiene acceso a 32 MB de caché L3, cuando antes con Zen 3 se distribuía en dos bloques de 16 MB de L3. De esta manera, los EPYC 7003 permiten a cada núcleo acceder al doble de memoria en caso de ser necesario.

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Gracias a este diseño, además de tener acceso a los 32 MB de caché L3,  Zen 3 también permite que este conjunto de 8 núcleos pueda acceder a los mismos datos y compartirlos con el resto de núcleos.

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 8 canales DDR4-3200 ECC y soporte para Memory Interleaving

Entre las novedades de Zen 3 en la gama EPYC tenemos los 8 canales de memoria DDR4 a 3.200 MHz con soporte para ECC.

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Además, se añade soporte para Memory Interleaving en 6 canales, una tecnología que permite distribuir en varios módulos los bloques de memoria consecutivos, aumentando el ancho de banda y velocidad disponibles al poder leerlos de manera más rápida sin esperas desde varios módulos (6 en este caso) a la vez.

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128 líneas PCI Express 4.0

Los procesadores AMD Epyc de tercera generación soportan hasta 128 líneas PCI Express 4.0, aunque cada línea puede utilizarse también en modo PCIe 3.0. En casos de equipos con doble socket, el total de líneas disponibles es de 162.

Se pueden conectar hasta 32 unidades de almacenamiento SATA o NVMe a través de estas líneas.

AMD Secure Processor, un subsistema dedicado de seguridad extra

Adicionalmente a las propias medidas de seguridad inherentes a la arquitectura Zen 3, invulnerable a los ataques Spectre, Meltdown y otros ataques basados en las tecnologías especulativas. La serie EPYC 7003 introduce mejoras de seguridad orientadas para los entornos de alto rendimiento y servidores hacia los que se orienta.

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El AMD Secure Processor es ya un viejo conocido en las últimas arquitecturas de AMD, se trata de un pequeño microprocesador integrado dentro del SoC que cuenta con su propio sistema operativo y núcleo para mejorar la seguridad del sistema desde hardware, evitando ataques dirigidos contra el firmware o la BIOS de los equipos y añadiendo funciones extra de seguridad como gestión y generación de claves criptográficas o arranque seguro con validación por hardware.

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Hardware Validated Boot o Arranque seguro con Validación por Hardware

Por ejemplo el arranque seguro con validación por hardware, o Hardware Validated Boot, utiliza el Secure Processor de AMD para autenticar que el firmware y BIOS que se carga en el sistema es seguro, incluso antes de que los núcleos principales del propio procesador EPYC pueda ejecutar el código de la BIOS.

Solamente en caso de que se verifique que la BIOS y su código es seguro, se inicia la carga del sistema operativo.

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Encriptado de memoria basada en Hardware

Otra de las funciones del Secure Processor integrado en las CPU EPYC Milan, como hemos mencionado, es la gestión y creación de claves de encriptado, de tal manera que los núcleos principales x86-64 no tienen acceso a ese sistema, evitando que malwares o atacantes puedan acceder a ello. Esto se complementa con el motor de encriptado AS-128 integrado en el controlador de memoria.

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Cada vez que se resetea el sistema, se genera una nueva clave y la memoria se encripta, todo ello de manera completamente invisible para el sistema operativo. Además, también se encripta de manera independiente las máquinas virtuales, de tal forma que una máquina virtual no pueda acceder a las claves de otra, identificándolas por IDs independientes.

Esto es algo necesario en este tipo de procesadores dedicados a sistemas que, en muchos casos, van a gestionar numerosas instancias de máquinas virtuales distintas para usos y clientes completamente independientes.

Seguridad mejorada respecto a Zen 1 y Zen 2

Dentro de las medidas y tecnologías de seguridad de la gama EPYC, la tercera generación EPYC Milan con arquitectura Zen 3 añade dos funciones extra respecto de Zen 2 como son el soporte para SEV-SNP, encargado de dotar a la memoria de protección de integridad extra, y de Shadow Stack, que proporciona mecanismos adicionales de protección contra ataques de control de flujo de los que pudiera ser víctima la máquina dotada de estas CPU.

Otras mejoras que ya se intriducjeron en Zen 1 y en Zen 2, como SME, SEC, SEC-ES, GMET o IBC permanecen en esta tercera generación

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Rendimiento, el procesador para servidores más rápido del mundo

AMD presume de su línea de procesadores Epyc 7003 asegurando que son los procesadores para servidores más rápidos del mundo, superando al buen desempeño de la pasada generación y a las propuestas de Intel, siempre según los propios datos que ofrece la compañía.

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Las promesas muestran hasta el doble de rendimiento en cargas de trabajo para grandes empresas, el doble de velocidad en procesamiento de sistemas en la nube, y también el doble rendimiento en entornos HPC de sistemas de alto rendimiento (High Performance Computing)

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AMD ha comparado distintos modelos de su nueva línea EPYC 7003 con el Intel Xeon Gold 6258R, el procesador más potente de la gama Xeon de Intel, dotado de 28 núcleos, 56 hilos y hasta 4 GHz de Boost, con un precio de 3.950 Dólares por procesador en packs de 1.000 unidades.

El mayor número de núcleos e IPC de los EPYC Milan muestran, según las pruebas de AMD, rendimientos de más del doble en algunos casos. En tareas de computación de alto rendimiento HPC, AMD asegura que sus 7763 consiguen un 106% más de rendimiento.

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La misma mejora de rendimiento del 106% se encuentra en cargas de trabajo orientadas a sistemas en la nube.

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En el caso de tareas y cargas de trabajo de empresas y aplicaciones de negocio, AMD promete hasta un 117% más de rendimiento que la competencia

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Estos test comparan el modelo más potente de Intel con el de AMD, aunque el modelo de AMD, el 7763, cuesta 7890 Dólares contra los 3950 de Intel. Sin embargo, si comparamos un modelo más modesto como el EPYC 75F3 (4.860 Dólares), la diferencia de rendimiento sigue siendo muy alta, con hasta un 70% más de rendimiento en coma flotante 2P.

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Debido a su mayor número de núcleos y rendimiento, otro de los aspectos donde AMD presume de ser mejor que Intel es en el menor consumo y espacio que consiguen los servidores con Epyc 7003 comparados con sistemas basados en los Intel 6258R.

En concreto, para conseguir "25.000 unidades de rendimiento de cálculo de enteros", hacen falta 63 procesadores Intel Xeon 6258R, lo que supone cuatro racks de servidores. El mismo rendimiento se puede conseguir, según la compañía, con 32 procesadores AMD EPYC 7763, la mitad prácticamente, y ocupando 3 servidores rack.

En total, AMD asegura que consiguen el mismo rendimiento con el 49% menos de servidores, el 25% menos de espacio en los datacenters y hasta un 35% menos de consumo.

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En cuanto a una visión general de la nueva familia EPYC 7003 en comparación, quedaría de la siguiente manera.

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Resumen y Conclusión

Con la llegada de estos EPYC "Milan" 7003, AMD avanza en implementación de su nueva arquitectura Zen 3 en prácticamente todas sus gamas de procesadores de alto rendimiento: Ryzen 5000 para sobremesa y portátiles y estos 7003 Series para HPC, servidores y cloud.  Solo falta la llegada de esta arquitectura a la gama Threadripper para entusiastas, pero teniendo en cuenta que suelen estar basados en lo presentado previamente en EPYC, posiblemente no falte mucho para su llegada.

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Con esta gama EPYC 7003 de tercera generación, AMD mejora aún más su línea de procesadores para servidores adoptando las mejoras de IPC y de distribución de caché de Zen 3, junto al soporte de 8 canales de memoria DDR4-3200 con soporte para Memory Interleaving de 6 canales, 128 líneas PCI Express, las mejoras de seguridad basadas en el Secure Processor integrad y todo ello en una extensa familia de procesadores que van desde los 8 hasta los 64 núcleos con los que la compañía quiere estar en la mayoría de grandes servicios cloud, centros de datos e instalaciones de cómputo de alto rendimiento.

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Redactor del Artículo: Antonio Delgado

Antonio Delgado

Ingeniero Informático de formación, redactor y analista de hardware en Geeknetic desde 2011. Me encanta destripar todo lo que pasa por mis manos, especialmente lo más novedoso en hardware que recibimos aquí para hacer reviews. En mi tiempo libre trasteo con impresoras 3d, drones y otros cachivaches. Para cualquier cosa aquí me tienes.