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DDR5 和第四代 Intel® Xeon® 可擴充處理器重新定義效能

Krishna Yalamanchi | 2023 年 1 月

由於人們的生活越來越依賴各種資料和服務,資料中心客戶的要求也越來越高。隨著對資料中心基礎架構的需求增長,效能和可靠度依舊是不變的追求。

全球領先的處理器和伺服器供應商推出一代又一代的新平台以提高效能。但是,隨著處理器核心數持續增加,DDR4 記憶體無法提供足夠的頻寬,因此僅靠升級處理器已無法滿足效能和可靠性的需求。這正是業界導入 DDR5 記憶體的關鍵突破之處,它打破了記憶體牆,讓擁有數百個或更多核心的伺服器能夠存取可擴充的高效能記憶體,並釋放全部效能和效率。但由於需要平台支援,並非所有資料中心客戶都可以使用這項突破性的 DDR5 技術。

現在情況將有所改變!2023 年 1 月 10 日,Intel® 推出第四代 Intel® Xeon® 可擴充處理器系列平台,包括第一款支援 DDR5 記憶體的伺服器處理器(包括 Intel 的一系列新功能)。這些平台主要設計為關鍵任務、記憶體內部儲存及網絡工作負載提供更高的資料傳輸量。非常多的伺服器供應商期待能夠為使用 Intel 平台的資料中心客戶提供這些新的高效能系統。這對他們來說是個非常好的消息!

適用於所有人的 DDR5

美光領先業界的 DDR5 記憶體能大幅提升資料中心工作負載的效能和效率,協助解決客戶面臨的效能挑戰。美光與Intel 的合作以提供從用戶端到資料中心的平台最佳使用者體驗為首要目標,並確保我們的產品在推出時就已通過 Intel Xeon 可擴充性處理器系列產品的驗證。Intel、美光和領先的伺服器製造商已透過最新的第四代 Intel Xeon 可擴充處理器系列驗證容量為 16GB、32GB 和 64GB 的 DDR5 RDIMM——這些新系統提供了前所未有的效能和規模。

雖然 DRAM 記憶體已高度標準化(感謝美光和其他制定 JEDEC 嚴謹標準和規格的公司的努力),但建立高效能、可靠的伺服器解決方案仍需要整個生態系統中的充分合作。隨著資料中心解決方案的分解,技術創新從未如此重要,但這不會在一夜之間發生。DDR5 記憶體和第四代 Intel Xeon 平台解決方案已經醞釀了一段時間。

支援的重要作用

美光一直以來都瞭解,為了讓系統供應商能順利地推出新產品,早期零組件與平台的支援扮演非常關鍵的角色。這也是美光在 2020 年為 DDR5 成立技術應用支援計畫(TEP)的原因。在此計畫中,我們讓合作夥伴能提前取得技術規格、散熱和其他關鍵資訊,以設計開發支援資料中心、用戶端、智慧邊緣和雲端的 DDR5 運算平台。截至目前為止,已有超過 160 家公司加入此計畫,以建立、測試和驗證零組件和系統。

今天與 Intel 共同宣布的訊息說明了我們如何共同合作,從處理器的啟動、初始驗證和共用工程樣品到生產發佈,讓美光記憶體成為 Intel 批量驗證測試的一環。因此,美光記憶體的 108 種配置已通過第四代 Intel Xeon 可擴充處理器的驗證。這項工作是改善客戶體驗和選擇解決方案規模以滿足客戶需求所不可或缺的。

雖然我們都很高興看到首批 DDR5 平台上市,但這一切才剛開始!隨著我們測試和驗證下一代 DDR5(JEDEC 已定義未來速度提升至 5600、6400 和 8800 MT/s 的規格),與 Intel 和生態系統的合作將繼續。

提升的效能

當然,透過新一代平台,我們期望效能能獲得提升。搭載美光 DDR5 記憶體的第四代 Intel Xeon 可擴充處理器平台實現了這一目標!美光和我們的生態系統合作夥伴將發表更多論文和部落格文章,展示 DDR5 和最新一代處理器所實現的效能提升,為了幫助您瞭解,請參考以下範例:

美光 DDR5 幫助 SPECjbb 執行速度提升 1.48 倍。

美光 DDR5 為第 4 代 intel xeon 可擴充處理器提供更多頻寬

SPECjbb®2015 基準測試從零開始,以執行最新 Java 應用程式來評估伺服器效能。它與所有對 Java 伺服器效能感興趣的受眾相關,包括 Java 虛擬機器(JVM)供應商、硬體開發人員、Java 應用程式開發人員、研究人員和學術界成員。此工作負載代表電子商務工作負載。

DDR4 系統支援 205 GB/s 記憶體頻寬,DDR5 系統支援 307 GB/s。

用於測試此工作負載的軟體堆疊:

  • 適用於 DDR4 和 DDR5 系統的 SUSE Enterprise Linux(SLES)15 SP4
  • SPECjbb 2015 版本 1.03

測試設定:

  • Dell R750 系統配備美光 DDR4 3200 MHz 64 GB RDIMMS 及 40 核心和 3.4 GHz 雙插槽第三代 Intel Xeon 可擴充處理器
  • Dell R760 系統配備美光 DDR5 4800 MHz 64GB RDIMMS 及 56 核心和 3.8 GHz 雙插槽第四代 Intel Xeon 可擴充處理器

測試結果:

  • DDR4 系統是 Dell PowerEdge R750,雙插槽,配備第三代 Intel Xeon 8380 可擴充處理器和美光 DDR4 3200 MHz,能夠達到 408 GB/秒,測試結果為每秒 135269 個關鍵 Java 運算次數。
  • DDR5 系統是 Dell PowerEdge R760,雙插槽,配備第四代 Intel Xeon 8480 可擴充處理器和美光 DDR5 4800 MHz,能夠達到 614 GB/秒,測試結果為每秒 200288 個關鍵 Java 運算次數。

提升可靠性

雖然人人都想要更好的效能,但數據非常寶貴,客戶更期待能夠增強數據和服務的可靠性、整合性和可用性的功能。美光 DDR5 在這方面帶來額外價值,其包含多項新功能,增強了傳統伺服器的 RAS 能力:

  • 晶片內建錯誤更正碼(ODECC)
  • 錯誤檢查和清理(ECS)
  • 相同記憶庫更新 
美光 DDR5 圖像

晶片內建 ECC 是 DDR5 規格的進化,用於提升客戶品質並實現未來擴充。藉助 ODECC,DDR5 可在將單一位元錯誤碼傳送至主機 CPU/GPU 之前消除這些錯誤碼。它補足了晶片上的可靠性、可用性和可服務性(RAS),並減輕了許多先進伺服器處理器上整合記憶體控制器的負擔。

以下是晶片內建 ECC 運作方式的簡要概覽:對於 DDR5 寫入作業中每 128 位元的資料,DRAM 會產生並儲存一個 8 位元代碼。進行讀取作業時,DRAM 會評估合併的資料字串並修正任何單一位元的錯誤。

此外,DDR5 還引入了錯誤檢查和清理(ECS)功能,在檢測到單一位元錯誤時,裝置將在內部更正資料。ECS 可在建議的 24 小時內手動或自動執行。錯誤更新完成後,DDR5 可以回報更正的錯誤數量。

最後,低延遲應用程式可以使用新的相同記憶庫更新功能,來增強應用程式的可用性和反應能力。相較於 DDR4 同時鎖定和更新所有記憶庫,DDR5 則透過更細緻的記憶庫更新功能提供更好的存取能力。相同記憶庫更新可一次更新單一記憶庫,讓其他記憶庫群組保持可用狀態,以便處理器存取資料。

這些只是 DDR5 所提供新功能的幾個範例,這種新的記憶體還有更多優點。您可以在此深入瞭解。

DDR5 無處不在

隨著 Intel 發布第四代 Intel Xeon 可擴充處理器,支援 DDR5 的平台已經大幅增加。所有領先資料中心平台的客戶現在都能使用提供優異效能、效率和可靠性的新系統。美光將持續與遍佈生態系統的合作夥伴合作,讓這些平台和解決方案擁有最合適的美光 DDR5 記憶體產品,並確保資料流隨著處理器核心處增長仍不受阻礙,為客戶提供真正的價值。

Sr Manager, Ecosystem Enablement

Krishna Yalamanchi

Krishna is a Senior Ecosystem Development Manager, focusing on DDR5 and CXL solutions. Previously, Krishna lead SAP HANA migration for Intel IT, launched 3rd and 4th generation Intel Xeon for SAP workloads via their partner ecosystem for SI’s, OEM’s and Cloud Service Providers.