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AMD Serverprozessoren - Von Opteron zu EPYC

Der US-amerikanische Prozessorhersteller AMD (Advanced Micro Devices) konnte mit der 2003 vorgestellten Opteron Produktfamilie erstmals nennenswerte Erfolge im Serverbereich verzeichnen. Bis zur Einstellung des Markennamens wurde die Prozessorarchitektur stetig verbessert. Die letzten Opteron CPUs (Central Processing Units) waren dabei in Varianten mit einem und zwei Halbleiterchips (Die) für die Sockel C32 und G34 erhältlich.

Als Nachfolger wurde 2017 die erste Generation der EPYC Serverprozessoren für den Sockel SP3 auf Basis der Zen-Mikroarchitektur vorgestellt, die das Unternehmen ebenfalls für seine Desktop-CPUs der Ryzen Serie und die für Workstations optimierten Threadripper Prozessoren nutzt. Durch eine hohe Anzahl Rechenkerne und PCIe-Lanes (PCI-Express) zur Anbindung von Grafikkarten (GPUs) zur Rechenbeschleunigung erfüllen die EPYC Modelle Anforderungen professioneller Enterprise-Anwendungen im Bereich HPC (High Performance Computing), und arbeiten dabei aufgrund der modernen Fertigungstechnologie außerdem sehr effizient.

Die AMD EPYC Prozessorgenerationen im Überblick

Seit der Markteinführung wird die erfolgreiche Zen-Architektur von AMD weiterentwickelt und optimiert, somit wurde auch die EPYC 7000 Prozessorfamilie mit jeder Generation effizienter und leistungsstärker.

Die letzte Ziffer der vierstelligen Modellbezeichnung kennzeichnet dabei die jeweilige Generation der CPU und mit der Zusatzkennzeichnung “P” wird angegeben, dass es sich um ein Modell für Serversysteme mit einem Prozessorsockel handelt. Ohne diesen Zusatz können die Prozessoren in Servern mit bis zu zwei Sockeln eingesetzt werden.
Die zweite und dritte Ziffer der Modellnummer beziehen sich auf die Anzahl der Kerne mithilfe eines Umrechnungsfaktors und auf die Leistungseinstufung. Innerhalb der zweiten und dritten Generation existieren zudem Modelle mit höheren Taktfrequenzen, die mit dem Zusatz “F” gekennzeichnet werden und unabhängig von der Anzahl der Rechenkerne über den größtmöglichen L3-Cache verfügen.

Häufig werden zur Unterscheidung der Generationen auch Codenamen verwendet, die aus der Produktentwicklung stammen und von Herstellern oft bei Präsentationen zur Markteinführung genutzt werden.

EPYC 7001 - Erste Generation (2017)

• Codename “Naples”
• Architektur: Zen 1
• Fertigungstechnik: 14 nm
• bis zu 32 Kerne
• Unterstützung von DDR4-2400 / DDR4-2666 Arbeitsspeicher 
• Produktbeispiele: EPYC 7551 (zwei Sockel) / EPYC 7551P (ein Sockel)

EPYC 7002 - Zweite Generation (2019)

• Codename “Rome”
• Architektur: Zen 2
• Fertigungstechnik: 7 nm
• bis zu 64 Kerne
• Unterstützung von DDR4-3200 Arbeitsspeicher
• Produktbeispiele: EPYC 7702 (zwei Sockel) / EPYC 7702P (ein Sockel)

EPYC 7003 - Dritte Generation (2021)

• Codename “Milan”
• Architektur: Zen 3
• Fertigungstechnik: 7 nm
• bis zu 64 Kerne
• Unterstützung von DDR4-3200 Arbeitsspeicher
• Deutliche Leistungssteigerung im Vergleich zur zweiten Generation
• Produktbeispiele: EPYC 7713 (zwei Sockel) / EPYC 7713P (ein Sockel)

Upgrade Optionen und ein Ausblick auf die AMD EPYC CPUs der vierten Generation

Da die verschiedenen EPYC Generationen mit SP3 den gleichen Sockel nutzen, ist grundsätzlich auch die zur Aufrüstung bestehender Systeme notwendige Kompatibilität geben. Dabei ist es allerdings stark vom verwendeten Mainboard abhängig, ob ein Serversystem mit einer neueren CPU ausgerüstet werden kann. Wenn Hauptplatinen für die zweite Prozessorgeneration konzipiert wurden, kann meist problemlos auch die dritte Generation eingesetzt werden. Falls es sich jedoch um ein Motherboard handelt, das ursprünglich für die Verwendung mit der ersten CPU Generation vorgesehen war, wird durch ein Firmware Update oft nur die Aufrüstung auf die zweite EPYC Generation unterstützt.

Im Fall eines CPU-Upgrades zur Leistungssteigerung ist es außerdem essenziell, die vorhandene Kühlung des Systems auf Kompatibilität zu überprüfen. Vorkonfigurierte Serverlösungen werden oft mit CPU-Kühlern geliefert, die auf die jeweils verbauten Prozessoren abgestimmt sind. Bei einem Upgrade ist zu beachten, dass sich die verschiedenen EPYC Modelle abhängig von Leistung und Generation mit 120 bis 280 Watt stark in ihrer thermischen Verlustleistung (TDP = Thermal Design Power) unterscheiden. Somit kann durch ein Upgrade der CPU auch ein Austausch des Kühlkörpers (Heatsink) erforderlich sein. Durch die Ergänzung weiterer Gehäuselüfter oder den Einsatz leistungsstärkerer Modelle kann die Kühlleistung eines Servers ebenfalls verbessert werden.

Für die vierte Generation mit dem Codenamen “Genoa” ist im vierten Quartal 2022 neben einer steigenden Anzahl Rechenkerne auch die Unterstützung von DDR5 Arbeitsspeicher zu erwarten. Mit bis zu 96 Kernen und 12 statt bisher 8 Speicherkanälen ermöglicht die neue Zen 4 Architektur mit verfeinerter 5 nm Fertigungstechnik eine weitere Leistungssteigerung, erfordert jedoch mit dem benötigten Sockel SP5 auch eine neue Plattform. Die Bezeichnung der Prozessorserie wird zudem in der vierten Generation von 7000 auf 9000 angehoben.

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