AMD EPYC 9004 «Genoa»: архитектура серверных процессоров нового поколения

Архитектура: от монолита к чиплетам

AMD EPYC 9004 «Genoa» — четвёртое поколение серверных процессоров AMD, представленное в ноябре 2022 года. Ключевое архитектурное решение — чиплетный дизайн: процессор собирается из нескольких отдельных кристаллов (CCD, Core Chiplet Die), каждый из которых содержит вычислительные ядра Zen 4.

Каждый CCD изготовлен по 5 нм техпроцессу TSMC — это первый серверный процессор x86 на таком техпроцессе. I/O-кристалл (IOD), отвечающий за память, PCIe и межсоединения, выполнен по 6 нм. Для сравнения: предыдущее поколение Milan использовало 7 нм GlobalFoundries для ядер и 14 нм для IOD.

Ядра и кэш

Ядра Zen 4 обеспечивают прирост IPC (инструкций за такт) около 14% по сравнению с Zen 3. Кэш L2 удвоен до 1 МБ на ядро (в Milan — 512 КБ). Каждый CCD содержит 32 МБ L3-кэша; флагманский EPYC 9654 с 12 CCD аккумулирует 384 МБ L3 на сокет — в двухсокетном сервере это 768 МБ суммарно.

Параметр	EPYC 9654 (флагман)
Ядра	96
Базовая / макс. частота	2,4 / 3,55 ГГц
L3-кэш	384 МБ
TDP	360 Вт (до 400 Вт)
Сокет	SP5

Память: 12 каналов DDR5

EPYC 9004 первым в x86-сегменте реализует 12 каналов памяти DDR5 на сокет. Intel Ice Lake Xeon предлагал 8 каналов DDR4. Итог:

• Теоретическая пропускная способность: 460,8 ГБ/с на сокет
• Для сравнения, Milan с 8 каналами DDR4: 204,8 ГБ/с (рост в 2,25×)
• Максимальная ёмкость: до 6 ТБ на сокет
• Скорость модулей: от 4800 МТ/с с перспективой до 8400 МТ/с

Увеличение полосы памяти критично для задач ИИ/МО, где модели активно перемещают тензоры через память, и для in-memory баз данных.

PCIe 5.0 и CXL 1.1

На каждый сокет приходится 128 линий PCIe 5.0. PCIe 5.0 удваивает пропускную способность по сравнению с PCIe 4.0: каждая линия обеспечивает 4 ГБ/с (против 2 ГБ/с у Gen4). Это критично для GPU и NVMe-накопителей с высокой скоростью передачи данных.

64 из 128 линий поддерживают CXL 1.1 (Compute Express Link) — протокол расширения пула памяти. До 4 устройств CXL x16 позволяют подключить внешнюю память с задержкой, близкой к локальной DRAM.

Infinity Fabric 3.0 — межпроцессорная шина — работает на скорости 32 Гбит/с, что на 78% быстрее Infinity Fabric 2.0 в Milan (18 Гбит/с). В двухсокетных конфигурациях это снижает накладные расходы при NUMA-доступе к памяти удалённого сокета.

Инструкции для ИИ

EPYC 9004 поддерживает AVX-512, VNNI (Vector Neural Network Instructions) и bfloat16 — форматы, специально оптимизированные для задач глубокого обучения. Bfloat16 обеспечивает более широкий динамический диапазон по сравнению с float16 при вдвое меньших вычислительных затратах относительно float32.

Производительность и консолидация

По сравнению с предыдущим поколением (Milan → Genoa):

• Прирост производительности на сокет: +50–60%
• 1 сервер на Genoa заменяет 2 сервера Milan
• Для систем на Intel Broadwell/Skylake Xeon (2015–2017) соотношение замещения — 4:1

Экосистема SP5

Сокет SP5 объединяет всё семейство AMD для ЦОД:

• EPYC 9004 (Genoa) — оптимальный баланс ядер, частот и кэша
• EPYC 9004X (Genoa-X) — 3D V-Cache добавляет до 1,1 ГБ дополнительного L3; рекомендован для HPC и EDA
• Bergamo — 128 ядер Zen 4c на SP5 для максимальной плотности облачных нагрузок
• Siena — оптимизирован под потребление для edge-развёртываний

RUSSTEK поставляет серверы и рабочие станции на базе AMD EPYC для задач любого масштаба.