深入探讨Granite Rapids和Sierra Forest处理器架构技术

Hot Chips会议的召开，英特尔在该展会上揭示了其下一代Xeon处理器Granite Rapids和Sierra Forest的技术细节。这两款处理器将于2024年推出，代表了英特尔数据中心产品的未来发展方向。本文将深入探讨这两款处理器的架构、特点和技术创新。

●英特尔的处理器

英特尔处理器历代皆有重要意义，而引入高效E核后，Granite Rapids 和 Sierra Forest 成为英特尔至强可扩展硬件生态系统中至关重要的更新之一。自第12代酷睿（Alder Lake）以来，E核一直是英特尔消费级处理器的核心支柱，而下一代至强可扩展平台则将 E核引入英特尔的服务器领域。尽管与在单个芯片中混合两种核心类型的消费级产品不同，英特尔正在采用纯粹的同质策略，提供全P核 Granite Rapids 和全E核 Sierra Forest。作为英特尔首款专为数据中心打造的E核至强可扩展芯片，Sierra Forest被认为是这两款处理器中最为关键的产品之一。它采用了英特尔基于EUV的3工艺节点，是该公司推出的首款至强处理器。据该公司表示，Sierra Forest预计将于2024年上半年发布。与此同时，Granite Rapids将在相同的Intel 3工艺节点上稍晚发布。

由于英特尔计划提供两款截然不同的至强处理器，因此下一代至强可扩展平台的关键因素之一是这两款处理器将共享相同的基础架构。这意味着它们将拥有相同的插槽、相同的内存配置、相同的基于小芯片设计理念和相同的固件等要素。尽管在一些特定功能，尤其是AVX-512支持方面仍然存在差异，但英特尔正在致力于使这两款芯片在尽可能多的方面实现互换性。

Granite和Sierra都采用了基于小芯片设计的理念，依赖于使用英特尔独有的EMIB桥接技术将计算和I/O小芯片相互缝合。虽然这不是英特尔在Xeon领域首次采用小芯片设计，但这次的小芯片设计具有独特的演变。与过去将其他完整的Xeon小芯片拼接在一起不同，这次采用了不同的计算/IO小芯片组合，Granite和Sierra可以共享通用的I/O小芯片。

 1. 处理器“Granite Rapids”   - 采用Redwood Cove P核心。   - 支持64KB I缓存，是前一代的两倍。   - 优化的浮点乘法延迟，仅为3个周期。   - 改进的分支预测和预取技术。   - AMX矩阵引擎支持FP16，提高了AMX的灵活性。   - 内存加密支持得到增强，支持2048个256位内存键。   2.处理器 “Sierra Forest*”   - 英特尔首次引入E核心，采用Crestmont E核心设计。   - 提供6宽指令解码路径和8宽退休后端。   - 支持64KB I缓存，与Gracemont相同。   - 可将核心打包成2或4核集群，提供更大的二级缓存带来的高性能。

在这里使用了共享平台特性，相同的平台架构：   - 共享相同的插槽、内存、基于小芯片设计的理念和固件。   - 英特尔尝试最大限度地使这两款处理器互换，尽管在AVX-512支持等方面存在差异。

- 基于Chiplet的设计，使用EMIB桥接技术将计算和I/O小芯片缝合在一起。

- Granite和Sierra共享通用的I/O小芯片，增强了制造效率。

3. I/O和内存性能

内存通道和带宽：

- 支持多达12个内存通道，带宽比当前Sapphire Rapids Xeon多2.8倍。

- 引入新的多路复用器组合列(MCR) DIMM技术，提高了内存带宽。

通用I/O：

- 支持多达136个通道的通用I/O和6个UPI链路，提供144个通道的连接。

- 支持PCIe 5.0和CXL 2.0标准，为高速数据传输提供支持。

下一代处理器将具备自启动功能，不再需要外部芯片组或FPGA。使得英特尔的Xeon系列更接近AMD的EPYC系列，提供更简化的系统架构。Granite Rapids和Sierra Forest的推出将在2024年开启新的篇章。英特尔强调了对每个核心性能的优化，为市场提供更多选择，这两款处理器的发布标志着英特尔数据中心产品发展的重要拐点。

Granite Rapids和Sierra Forest代表了英特尔在数据中心领域的最新突破。通过引入E核心、优化内存和I/O性能以及支持新的技术标准，英特尔为未来的服务器处理器市场奠定了坚实的基础。这两款处理器的推出将为数据中心和企业用户提供更高性能、更灵活的解决方案，也将推动整个行业向前迈进。

编辑：黄飞