Intel Xeon 6+: è tempo di Clearwater Forest

Con l'attuale proposta di processori della famiglia Xeon, Intel offre due differenti tipologie di soluzioni in base al tipo di ambito di utilizzo, entrambe caratterizzate dal branding Xeon 6. La prima è quella nota con il nome di Granite Rapids, processori che integrano al loro interno i P-Core capaci di fornire una maggiore potenza di elaborazione e che sono adatti per gli ambiti compute-intensive.

La seconda famiglia è quella delle proposte indicate con il nome in codice di Sierra Forest, che integrano al proprio interno gli E-Core caratterizzati da un'efficienza energetica superiore e che, quindi, sono adatti agli ambiti di utilizzo dove viene privilegiata la densità di elaborazione o per ambiti scale-out.

Intel ha annunciato quest'oggi, a seguito del proprio Technology Tour in Arizona tenutosi nelle scorse settimane, i nuovi processori Xeon 6+ meglio noti con il nome in codice di Clearwater Forest: si tratta del primo processore della famiglia Xeon ad essere basato su tecnologia produttiva Intel 18A.

In questa nuova famiglia di processori Intel ha implementato numerose delle proprie tecnologie più innovative, legate sia al processo produttivo sia al packaging. Intel ha adottato la tecnologia 18A per la componente CPU, optando per i processi Intel 3 e Intel 7 per le altre Tile che compongono la struttura del processore. Troviamo anche le tecnologie EMIB e Foveros Direct 3D, indispensabili per la struttura e garantire la fattibilità di un processo particolarmente complesso come questo.

L'architettura dei processori Xeon 6+ Clearwater Forest prevede l'abbinamento di 12 compute tile costruiti con tecnologia Intel 18A, 3 active base tile ottenuti con processo Intel 3 e 2 I/O tile basati su processo Intel 7; questi ultimi sono gli stessi adottati da Intel per le soluzioni Xeon della famiglia Granite Rapids di precedente generazione. Tutto questo poggia su 12 EMIB 2.5D tile.

Il processo produttivo Intel 18A si basa su alcune innovazioni, la prima delle quali è la tecnologia RibbonFET affiancata da quella PowerVIA. L'abbinamento tra i vari tile che compongono il processore è stato ottenuto sfruttando la tecnologia Foveros Direct 3D, per la prima volta adottata in un prodotto destinato alla produzione di massa.

Il processore Xeon 6+ si compone di differenti tile, il primo dei quali è quello I/O che è presente in due moduli. Ognuno integra al proprio interno 8 acceleratori tra Intel Quick Assist Technology, Intel Dynamic Load Balancer, Intel Data Streaming Accelerator e Intel In-Memory Analytics Accelerator. Ogni tile integra un controller PCI Express Gen 5.0 da 48 linee, oltre a 32 linee di collegamento CXL 2.0 e a 96 di UPI 2.0.

La base tile ospita la memoria Last Level Cache, in quantitativo di 192 Mbyte ciascuna: per ogni compute tile sono quindi associati 48 Mbyte di LLC. In questo tile sono presenti anche 4 canali per il collegamento a memoria DDR5: essendo presenti 3 base tile in ogni processore la risultante è quella di avere un controller memoria a 12 canali complessivi.

Ogni compute tile integra al proprio interno 6 moduli, ciascuno dei quali è dotato di 4 core per un totale di 24 core Darkmont-E all'interno di ogni compute tile. In ogni modulo sono presenti 4 Mbyte di cache L2 condivisa, per un totale di 24 Mbyte per ogni compute tile. In totale la massima configurazione dei processori Xeon 6+ è dotata di 12 compute tile, per un computo totale di 288 core Darkmont-E a disposizione del sistema per ogni socket.

Darkmont-E è il nome in codice dei nuovi core che Intel ha integrato nei processori Xeon 6+, evoluzione di quelli Crestmont-E che erano invece presenti nelle CPU Xeon 6 della famiglia Sierra Forest. Nello schema di confronto notiamo le numerose innovazioni che Intel ha implementato a livello di singolo core a partire da un branch predictor più ampio e profondo, con unità di decode che sono aumentate del 50% di ampiezza e quelle di allocazione del 33%.

Le uOp queue sono cresciute da 64 a 96 entry e anche la finestra di ROB è aumentata di oltre il 50%. Le porte di dispatch sono passate dalle precedenti 17 alle attuali 26, mentre le unità scalari ALU sono raddoppiate dalle precedenti 4 alle attuali 8 come del resto vale per le Vector FMA.

In sintesi si possono riassumere le novità come in un generalizzato aumento del 50% delle unità, in alcuni casi spinto sino a un loro raddoppio, con una radicale rivisitazione degli elementi di ciascun core.

La risultante di queste innovazioni è un aumento delle prestazioni e dell'efficienza energetica complessiva, con un incremento delle prestazioni che arriva quasi al raddoppio nel confronto con i processori Xeon 6780E di precedente generazione, ottenuto anche per merito del raddoppio nel numero massimo di core integrati (dai precedenti 144 agli attuali 288).

Nella configurazione più complessa che Intel presenterà nei prossimi mesi troveremo 288 core, una cache L2 sino a 288 MB, una Last Level Cache di 576 Mbyte complessivi e 12 canali di memoria DDR5 da 8.000 MT/s. I collegamenti Intel UPI saranno con 6 linee UPI 2.0, ciascuno da 24 GT/s per linea, mentre il controller PCI Express 5.0 supporterà un massimo di 96 linee.

I Compute Express Link, infine, arriveranno come massimo a 64 linee CXL 2.0, mentre saranno presenti fino a 16 acceleratori tra Intel Quick Assist Technology, Intel Dynamic Load Balancer, Intel Data Streaming Accelerator e Intel In-Memory Analytics Accelerator, ciascuno presenti in 4 unità.

Nel confronto tra i processori delle famiglie Clearwater Forest e Sierra Forest Intel rimarca il raddoppio nel numero di core, un incremento dell'IPC del 17% a parità di clock, Last Level Cache incrementata di 5 volte, un controller memoria DDR5 che passa da 8 a 12 canali con compatibilità con memorie DDR5 sino a 8.000 MT/s contro i precedenti 6.400 MT/s. Non manca l'incremento dei link UPI del 50%, dai precedenti 4 sino agli attuali 6.

Questi processori troveranno spazio preferenziale in quei contesti in cui la densità di elaborazione sarà l'elemento centrale: pensiamo, ad esempio, a quanto richiesto dalle Telco e dagli operatori impegnati nei sistemi di telecomunicazione 5G. Le CPU Xeon 6+ saranno ufficialmente annunciate nel corso dei prossimi mesi: Intel ha rimarcato il supporto a configurazioni a 1 o 2 socket, con TDP che varieranno a seconda dei modelli nell'intervallo tra 300 e 500 Watt.