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• Naples 首個(gè)基準(zhǔn)測(cè)試顯示，AMD 這個(gè)新的頂級(jí)企業(yè)解決方案配備了 32 個(gè)核心。
• 然而，與英特爾現(xiàn)有的頂級(jí)企業(yè)雙 CPU 解決方案 - 英特爾至強(qiáng) E5-2699 v4 相比，這些基準(zhǔn)測(cè)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(kuò)展性不佳，也沒(méi)有那么準(zhǔn)確，但這仍然不足以抹煞 Naples 與英特爾對(duì)標(biāo)產(chǎn)品之間的巨大差異。
• Geekbench 基準(zhǔn)測(cè)試顯示 Naples 配備了 512 MB 的 L3 緩存，但這很可能只是程序上對(duì)關(guān)聯(lián) / 共享緩存的讀取錯(cuò)誤。
• 雖然 AMD 的 Naples 企業(yè)解決方案看起來(lái)沒(méi)有那么出色，但 AMD CPU/APU 部門的真正希望可能來(lái)自未來(lái)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(dá) 32 個(gè)核心和 64 個(gè)線程，以便能夠在企業(yè)計(jì)算和服務(wù)器市場(chǎng)具有競(jìng)爭(zhēng)力。

我一度相信，這個(gè) CPU 將是對(duì) AMD 現(xiàn)有解決方案的一個(gè)持續(xù)改進(jìn)，但如果我們看看最近的基準(zhǔn)測(cè)試報(bào)告，會(huì)發(fā)現(xiàn)與英特爾的實(shí)際產(chǎn)品相比，AMD 依然掉隊(duì)很多。

架構(gòu)
由于 Naples 采用了 Zen 架構(gòu)，所以其架構(gòu)實(shí)現(xiàn)和改進(jìn)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(gè) BTB（分支目標(biāo)緩沖器）使用雙路徑改進(jìn)分支預(yù)測(cè)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(shí)間從 9 個(gè)周期下降為 7 個(gè)周期、堆棧引擎等等。

改進(jìn)這么多，但我想重點(diǎn)突出一下 L3 緩存系統(tǒng)：Naples 由多達(dá) 8 個(gè)塊（或 CPU complex - CCX）組成，每個(gè) CCX 含有 4 個(gè)內(nèi)核，每個(gè)內(nèi)核都有各自的 L0、L1 和 L2 緩存，同時(shí)，每個(gè) CCX 還包括具有 16 個(gè)關(guān)聯(lián)路徑的 8MB L3 高速緩存，分配到每個(gè)內(nèi)核 2MB，而且每個(gè) 2MB 的塊被劃分為兩個(gè)大小為 1MB 的子區(qū)。

必須強(qiáng)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(zhǔn)測(cè)試
上個(gè)月，Naples 的幾項(xiàng) Geekbench 基準(zhǔn)測(cè)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(xiàng) Geekbench 4 基準(zhǔn)測(cè)試顯示，Naples 單線程測(cè)試結(jié)果為 1141，多線程測(cè)試結(jié)果為 15620。需要特別指出的是，在這項(xiàng)基準(zhǔn)測(cè)試中，L3 緩存大小被錯(cuò)誤讀取為 0 Kb。

第二項(xiàng) Geekbench 3 基準(zhǔn)測(cè)試顯示，Naples 單線程測(cè)試結(jié)果為 984，多線程性能介于 15041 和 16957 之間。WCCFTECH 認(rèn)為，第二項(xiàng)基準(zhǔn)測(cè)試的結(jié)果要好于第一項(xiàng)基準(zhǔn)測(cè)試。但這種判斷有點(diǎn)武斷，因?yàn)楹?Geekbench 4 相比，Geekbench 3 給出的跑分結(jié)果通常都會(huì)高出 10-15%。

因此，在這里談?wù)撃膫€(gè)結(jié)果更好是沒(méi)有意義的，測(cè)試基準(zhǔn)不同，很難相提并論。

對(duì)比 Xeon E5-2699 V4
由于這個(gè) 32 個(gè)核心的 Naples 版本預(yù)計(jì)將成為 AMD 的頂級(jí) 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(jìn)行比較，即至強(qiáng) E5-2699 V4，它有兩個(gè) CPU，每個(gè) CPU 集成了 22 個(gè)核心。所以，我們的兩個(gè)比較對(duì)象分別是英特爾的 44 個(gè)核心、88 個(gè)線程的至強(qiáng) E5-2699 V4 和 AMD 的 64 個(gè)核心、128 個(gè)線程的 Naples。

以在 Linux 下運(yùn)行最慢的 Geekbench 3 基準(zhǔn)測(cè)試為例，英特爾這款產(chǎn)品的單線程測(cè)試結(jié)果為 2507（比 AMD 高出 155%），多線程測(cè)試結(jié)果為 81629（比 AMD 高出 381%）。

很明顯，差異是巨大的，不過(guò)這種差異可能是由以下幾個(gè)因素造成的：

1、Naples 研發(fā)進(jìn)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(wèn)世，而且 Naples 同樣使用 Zen 架構(gòu)，這有點(diǎn)說(shuō)不大過(guò)去。
2、Naples 可能只是在基本時(shí)鐘頻率下運(yùn)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(yùn)行系統(tǒng)）讀取 L3 緩存容量錯(cuò)誤的影響，如果緩存沒(méi)有正確工作，性能也將受到影響（但影響幅度不會(huì)這么大）。
4、由于我們討論的是雙處理器配置，雖然 Geekbench 的擴(kuò)展比率不高，也有可能其中一個(gè) CPU 確實(shí)沒(méi)有工作起來(lái)。而且，Naples 實(shí)際上達(dá)到了 17 倍的擴(kuò)展比率，而英特爾 2 個(gè) CPU 達(dá)到 23 倍的擴(kuò)展比率，單個(gè) CPU 達(dá)到 15 倍的擴(kuò)展比率。不管是不是有一個(gè) CPU 沒(méi)有工作，它們之間的性能差異仍然太巨大了。

顯然，AMD 設(shè)計(jì) Naples 的目的是為了殺入服務(wù)器市場(chǎng)，這顆芯片具有大量的虛擬化功能，得益于每個(gè) CPU 集成 32 個(gè)核心、64 線程，所以具備大量的獨(dú)立運(yùn)行線程，但是，只有在它的性能可以和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手一較高低時(shí)，AMD 才能發(fā)揮出 Naples 這些優(yōu)勢(shì)。而且，英特爾將在不久的將來(lái)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(biāo)市場(chǎng)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(gè)增強(qiáng)型 Silvermont 核心（兼容 Haswell）、多增加了 2 個(gè) AVX 512 位 VPU，這個(gè) CPU 尺寸不小，還配備了 6 個(gè) DDR 通道。

這個(gè) CPU 能夠在二進(jìn)制級(jí)別上兼容 Haswell，基本上能夠自動(dòng)地以套接字或協(xié)處理器模式運(yùn)行，大大提高了英特爾解決方案的計(jì)算能力，它同時(shí)采用了 4 SMT 架構(gòu)，可以在每個(gè)核心上運(yùn)行四個(gè)線程，也進(jìn)一步增強(qiáng)了計(jì)算能力。在協(xié)處理器目標(biāo)應(yīng)用市場(chǎng)，該方案正面臨來(lái)自英偉達(dá)的競(jìng)爭(zhēng)威脅，AMD 同時(shí)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(jí) APU 進(jìn)入這個(gè)市場(chǎng)。不過(guò)，考慮到核心數(shù)量預(yù)計(jì)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(huì)給英特爾現(xiàn)有的產(chǎn)品帶來(lái)多么強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)壓力。由于熱功耗的限制，集成了 GCN GPU 和 HBM 模塊的 Naples CPU 不會(huì)實(shí)現(xiàn)太大的性能提升。因?yàn)?，Naples CPU 的總設(shè)計(jì)功耗預(yù)計(jì)為 150W。事實(shí)上，有傳言談到一個(gè)搭載北極星架構(gòu) GPU 的 16 核心版本 Naples，它能夠在 32 位下實(shí)現(xiàn) 4 TFLOPS 的運(yùn)算能力，想挑戰(zhàn)英特爾具備完全自主優(yōu)勢(shì)，32 位運(yùn)算能力能達(dá)到 6 TFLOPS 的 Knights Landing，這個(gè)指標(biāo)有點(diǎn)太低了。而且，AMD 這款產(chǎn)品只有 32 個(gè)線程、4 個(gè) DDR 通道，英特爾的 Knight Landing 則有 288 個(gè)線程、6 個(gè) DDR 通道，所以這款傳言產(chǎn)品和英特爾的目標(biāo)市場(chǎng)在本質(zhì)上是不同的，而且 AMD 的 APU 不能使用集成 GPU 運(yùn)行一些通用的線程，通用線程是在 CPU 上運(yùn)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(lái)一貫的性能升級(jí)。

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(duì)優(yōu)勢(shì)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(gòu) Altera 之后第一次集成 FPGA：這將是一個(gè)性能出色的組合，肯定會(huì)吸引許多客戶。

Naples 的 L3 高速緩存問(wèn)題
另一個(gè)必須強(qiáng)調(diào)的事情是 L3 高速緩存問(wèn)題：最新的基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果顯示，Naples 每個(gè) CCX 配備了 64MB L3 緩存，這就意味著每個(gè) CPU 提供驚人的、高達(dá) 512MB 的 L3 緩存，各個(gè)網(wǎng)站都對(duì)這個(gè)巨大的數(shù)字很興奮，但是，這個(gè)數(shù)據(jù)有可能是完全錯(cuò)誤的。

這可能是由 Geekbench 的一些讀取錯(cuò)誤引起的，考慮到緩存是完全共享的和包容的，這種錯(cuò)誤也是很容易解釋的。Naples 基于 Zen 架構(gòu)，考慮為每個(gè)核心使用 2MB 的 L3 緩存，每個(gè) CCX 有四個(gè)核心，Naples 由 8 個(gè) CCX 組成，可以得出 L3 緩存的大小總共為 64MB。關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，考慮到 Geekbench 做基準(zhǔn)測(cè)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(cuò)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(dá)到 1000mm2，這還僅僅是用于 L3 緩存的：這種尺寸幾乎是英偉達(dá) GP100 裸片尺寸的兩倍。我們還沒(méi)有考慮其他組件，如 32 個(gè) CPU 內(nèi)核、指令高速緩存、多媒體解碼器和編碼器、4 個(gè)內(nèi)存控制器、其他控制器等。單從制造上來(lái)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(diǎn)
盡管 AMD 的 Naples 和 Snowy Owl 距離正式發(fā)布還有很長(zhǎng)一段時(shí)間，但是考慮到這些基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果，拿它來(lái)對(duì)標(biāo)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(lái)是這樣。

的確，這些只是初步的基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果，但是考慮到 Naples 使用的是在未來(lái)三四個(gè)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(jí) APU）仍然沒(méi)有基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果問(wèn)世，但是看起來(lái)它也不會(huì)提供多么強(qiáng)大的性能。它將有 16 個(gè)核心，并將配備 HBM 模塊以及等價(jià)于實(shí)際的北極星 10 之類的模塊，以實(shí)現(xiàn) 32 位下的 4+ TFLOPS 性能。用它來(lái)對(duì)抗傳統(tǒng)的 Xeon CPU 或 Knights Landing 有點(diǎn)太不自量力了。英特爾的 Knights Landing 集成了 3D MCDRAM、6 個(gè) DDR 通道、6+ TFLOPS 32 位運(yùn)算能力、72 個(gè)核心、288 個(gè)線程，而且因?yàn)榕c Haswell 二進(jìn)制兼容，所以能夠利用對(duì) Haswell 的每次優(yōu)化。這就夠 AMD 喝一壺的了，更不用說(shuō)具有 6 個(gè) DDR 通道、集成 FPGA、英特爾 OmniPath 的 Xeon Skylake，或者預(yù)計(jì)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(fèi)級(jí) APU 市場(chǎng)，那些客戶想用集成顯卡玩中低級(jí)別的游戲，并獲得良好的圖形效果。AMD 可以發(fā)布集成單個(gè) HBM 模塊的 Raven Ridge 解決方案，實(shí)現(xiàn) 128 GB/s 的視頻內(nèi)存帶寬和 768 個(gè) GPU 內(nèi)核。問(wèn)題是，要發(fā)布的 APU 的 TDP 必須在 45W 以下，將集成 4 個(gè) CPU 內(nèi)核，而且 HBM 模塊也會(huì)發(fā)熱并消耗一些功率，這意味著 GPU 進(jìn)行圖形運(yùn)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(jì)算能力。

例如，運(yùn)行游戲《古墓麗影 - 崛起》的獨(dú)立顯卡 M385X：在 Notebookcheck 進(jìn)行的測(cè)試中，它在 FHD 中的分辨率接近 20 fps，但未來(lái)的集成顯卡可能實(shí)現(xiàn) M385X 約 0.85 倍（考慮到架構(gòu)改進(jìn)）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(jí) APU/SOC 之間差異不會(huì)很大。 無(wú)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?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E7%AC%94%E8%AE%B0%E6%9C%AC%E7%94%B5%E8%84%91/">筆記本電腦市場(chǎng)可能會(huì)帶來(lái)一些積極的戰(zhàn)果。

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