Intel Xeon (Broadwell)

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Produktion: seit 2015
Produzent: Intel
Prozessortakt: 1,6 GHz bis 3,5 GHz
QPI-Takt: 4,8 GT/s bis 9,6 GT/s
L3-Cachegröße: 6 MiB bis 55 MiB
Fertigung: 14 nm
Befehlssatz: x86/Intel 64 (AMD64)
Mikroarchitektur: Intel-Broadwell-Mikroarchitektur
Sockel: Sockel 2011-3, Sockel 1150
Name des Prozessorkerns: Broadwell-EX

Die Intel-Xeon-Serie auf Basis der Intel-Broadwell-Mikroarchitektur ist eine Familie von 64-Bit-Mikroprozessoren für Server und Workstations von Intel. Diese Mehrkernprozessoren mit 4 bis 24 Kernen stellen die Nachfolger der Core-basierten Xeon-Prozessoren dar.

Es werden drei sehr unterschiedliche CPU-Familien hergestellt:

  • Xeon D für Mikroserver mit integrierter Peripherie (SoC oder System-on-a-Chip), 4-16 Cores, 1,5 MB 3rd Level Cache je Core, 2 DDR4-Kanäle
  • Xeon E3 für Einprozessorsysteme mit integrierter Prozessorgrafik, 4 Cores, 1,5 MB 3rd Level Cache je Core, 2 DDR4-RAM-Kanäle
  • Xeon E5- und E7 für NUMA - Mehrprozessorsysteme mit QPI-Verbindungen, 4-22 Cores, 2,5 MB 3rd Level Cache je Core, 4 DDR4-RAM-Kanäle

Die Xeons der Broadwell-Generation unterstützen nun DDR4-Speichermodule auf 4 Speicherkanälen. Ein Prozessor kann damit in bis zu 12 DIMM-Steckplätzen (abhängig von der Größe der verfügbaren Module) bis zu 1536 GByte Arbeitsspeicher unterstützen.

  • Der Xeon D-Chip (4-8 Cores) hat eine Größe von 14,76x10,85 mm - 160,24 mm2 [1]

Die E5 und E7-Varianten werden auch Broadwell-EP/EX genannt. Der Chip wird in drei Varianten gefertigt:

  • "LCC": Low Core Count, 16,2x15,2 mm - 246,24 mm2 - 3,2 Mrd. Transistoren - 10 Kerne
  • "MCC": Mid Core Count, 16,2x18,9 mm - 306,18 mm2 - 4,7 Mrd. Transistoren - 15 Kerne
  • "HCC": High Core Count, 18,1x25,2 mm - 456,12 mm2 - 7,2 Mrd. Transistoren - 24 Kerne

siehe auch HCC: https://1.f.ix.de/imgs/18/1/7/8/3/7/3/5/broadwell-Ring-79ed2c29c5e73657.png Bild von Intel

Die verkauften Varianten entstehen durch Test und Selektion, damit der Ausschuss in Fertigung nicht zu hoch ist, müssen nicht alle Kerne funktionsfähig sein und werden gegebenenfalls abgeschaltet. Die Kerne sind mit Bidirektionalen Ring-Bussen untereinander und mit dem 3rd-Level-Cache-Arbeitsspeichersystem verbunden. Im Kernbereich befinden sich 256 KB 2nd-Level und 32 KB 1st-Level Cachespeicher, Außerhalb der Kerne befinden sich 2,5 MB je Kern im 3rd-Level Cachespeicher, sowie die Controller für QPI-Ports, DDR-RAM und PCI E 3.0

Modelle[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Es existiert eine Vielzahl von Modellen. Die Haupt-Parameter sind:

  • Die erste Ziffer des vierstelligen Produktcodes gibt an, wie viele Prozessoren dieses Typs auf einer Hauptplatine parallel genutzt werden können (Anzahl der Sockel im Gegensatz zu Anzahl Cores).
  • Taktfrequenz (geht direkt in die Single-Task-Leistung ein und ist für viele Programme leistungsbestimmend)
  • Cachegröße (erhöht den Datendurchsatz)
  • Anzahl Cores (erhöht die Anzahl der gleichzeitig bearbeitbaren Tasks)
  • Thermal Design Power: Verlustleistung, begrenzt den Einsatzzweck, je höher, desto größer müssen Kühlsystem und Spannungsversorgung dimensioniert sein, geht mit der Taktfrequenz, der Anzahl der Cores und der Größe des Caches in die Höhe. Die Modelle mit einem "L" hinter dem 4-stelligen Produktcode sind Low Power-Versionen mit geringerem Energieverbrauch für Microserver
  • integrierte GPU: nur für Workstations mit geringer 3D-Grafikleistung interessant (siehe auch Intel HD Graphics), da in CAD-Workstations in der Regel Grafik-Beschleuniger mit hoher Rechenleistung zusätzlich gesteckt werden

Xeon D Familie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Intel brachte zunächst eine Reihe von "SoC" (System on a Chip) - Varianten heraus, die Xeon D-Reihe, die als CPU's mit integriertem Chipsatz (Peripherieanschlüsse wie PCI, USB, SATA und Ethernet) für Mikroserver gedacht sind. Diese CPU's werden nicht über den Stecksockel Sockel 2011-3 der E3, E5, E7 v4-Reihen, sondern über einen FCBGA 1667 genannten Ball Grid Array-Lötsockel fest mit der Hauptplatine verbunden. Die CPU's unterstützen nur zwei Arbeitsspeicherkanäle anstelle von vier in den großen v4-Varianten und nur eine CPU je System. Sie werden augenscheinlich gegen neu entwickelte Server-CPU's mit ARM-Architektur positioniert.

Bild: Blockschaltbild einer Xeon D-15xx CPU

Xeon-D-15xx.svg

Produktcode 3rdLevel Cache Freq. Erscheinen Cores TDP integrierte GPU
D-1518 6M Cache 2.20 GHz Q4'15 4 35 W Keine
D-1521 6M Cache 2.40 GHz Q4'15 4 45 W Keine
D-1527 6M Cache 2.20 GHz Q4'15 4 35 W Keine
D-1528 9M Cache 1.90 GHz Q4'15 6 35 W Keine
D-1529 6M Cache 1.30 GHz Q2'16 4 20 W Keine
D-1531 9M Cache 2.20 GHz Q4'15 6 45 W Keine
D-1537 12M Cache 1.70 GHz Q4'15 8 35 W Keine
D-1539 12M Cache 1.60 GHz Q2'16 8 35 W Keine
D-1541 12M Cache 2.10 GHz Q4'15 8 45 W Keine
D-1548 12M Cache 2.00 GHz Q4'15 8 45 W Keine
D-1577 24M Cache 1.30 GHz Q1'16 16 45 W Keine
D-1567 18M Cache 2.10 GHz Q1'16 12 65 W Keine
D-1559 18M Cache 1.50 GHz Q2'16 12 45 W Keine
D-1571 24M Cache 1.30 GHz Q1'16 16 45 W Keine
D-1557 18M Cache 1.50 GHz Q1'16 12 45 W Keine

Im Folgenden die CPU-Varianten ohne integrierte Peripherie.

E3 v4 für Einprozessorsysteme[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die E3-1xxx v4 Varianten besitzen nur 2 Hauptspeicherkanäle und keine QPI-Links, da sie für Ein-Sockel-Systeme gebaut sind. Die CPU's führen 16 PCIe-3.0-Lanes in das System heraus.

Deshalb benötigen Sie auch nicht den Sockel 2011v3, sondern kommen mit einem Sockel 1150 aus. Nachfolgend ein Blockschaltbild eines typischen E3-Systems:

Blockschaltbild Xeon-E3-1xxx.svg

Produktcode 3rdLevel Cache Freq. Erscheinen Cores TDP integrierte GPU
E3-1285L v4 6M Cache 3.40 GHz Q2'15 4 65 W Intel Iris Pro Graphics P6300
E3-1285 v4 3.50 GHz 95 W
E3-1278L v4 2.00 GHz 47 W
E3-1265L v4 2.30 GHz 35 W
E3-1258L v4 1.80 GHz 47 W Intel HD Graphics P5700

Broadwell EP/EX - die E5v4 und E7v4 Familien[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Intel Xeon E5-2620v4 von oben
Intel Xeon E5-2620v4 von unten

Die E5-Varianten (26xx und 46xx) sind mit 2 QPI-Links für die Sockel-zu-Sockel-Verbindungen ausgestattet, die E7-Varianten (48xx und 88xx) sind mit 3 QPI-Links ausgestattet. E5- und E7-Varianten besitzen 4 DDR4 Hauptspeicherkanäle und führen 40 PCIe-3.0-Lanes in das System heraus. Nachfolgend ein Blockschaltbild eines E5-26xx-Systems:

Blockschaltbild Xeon-E5-26xx.svg

Produktcode 3rdLevel Cache Freq. Erscheinen Cores TDP integrierte GPU
E5-2699 v4 55M Cache 2.20 GHz Q1'16 22 145 W Keine
E5-2695 v4 45M Cache 2.10 GHz Q1'16 18 120 W Keine
E5-2660 v4 35M Cache 2.00 GHz Q1'16 14 105 W Keine
E5-2680 v4 35M Cache 2.40 GHz Q1'16 14 120 W Keine
E5-2683 v4 40M Cache 2.10 GHz Q1'16 16 120 W Keine
E5-2687W v4 30M Cache 3.00 GHz Q1'16 12 160 W Keine
E5-2690 v4 35M Cache 2.60 GHz Q1'16 14 135 W Keine
E5-2697 v4 45M Cache 2.30 GHz Q1'16 18 145 W Keine
E5-2697A v4 40M Cache 2.60 GHz Q1'16 16 145 W Keine
E5-2698 v4 50M Cache 2.20 GHz Q1'16 20 135 W Keine
E5-2658 v4 35M Cache 2.30 GHz Q1'16 14 105 W Keine
E5-2650L v4 35M Cache 1.70 GHz Q1'16 14 65 W Keine
E5-2650 v4 30M Cache 2.20 GHz Q1'16 12 105 W Keine
E5-2648L v4 35M Cache 1.80 GHz Q1'16 14 75 W Keine
E5-2628L v4 30M Cache 1.90 GHz Q1'16 12 75 W Keine
E5-2630L v4 25M Cache 1.80 GHz Q1'16 10 55 W Keine
E5-2667 v4 25M Cache 3.20 GHz Q1'16 8 135 W Keine
E5-2623 v4 10M Cache 2.60 GHz Q1'16 4 85 W Keine
E5-2630 v4 25M Cache 2.20 GHz Q1'16 10 85 W Keine
E5-2618L v4 25M Cache 2.20 GHz Q1'16 10 75 W Keine
E5-2637 v4 15M Cache 3.50 GHz Q1'16 4 135 W Keine
E5-2640 v4 25M Cache 2.40 GHz Q1'16 10 90 W Keine
E5-2620 v4 20M Cache 2.10 GHz Q1'16 8 85 W Keine
E5-2608L v4 20M Cache 1.60 GHz Q1'16 8 50 W Keine
E5-2643 v4 20M Cache 3.40 GHz Q1'16 6 135 W Keine
E5-2609 v4 20M Cache 1.70 GHz Q1'16 8 85 W Keine
E5-2603 v4 15M Cache 1.70 GHz Q1'16 6 85 W Keine

Die QPI-Links bilden die Verschaltung zwischen den Hauptspeicherkontrollern der unterschiedlichen CPU's zu einem Non-Uniform Memory Access-Rechner: der Zugriff auf die 4 lokalen Speicherkanäle einer CPU ist schneller, als der über QPI auf die entfernten Speicherkanäle einer anderen CPU. Bei einem 8-CPU-System werden 3 CPU's direkt über einen QPI-Link erreicht, 3 weitere CPU's über eine Vermittler-CPU, die letzte CPU über 2 Vermittler-CPU's.

Bilder: Verschaltung der CPU's eines 4-Sockel-Systems über QPI-Links, die -48xx Varianten verfügen über einen weiteren QPI-Link je CPU,

Verschaltung der CPU's eines 8-Sockel-Systems (E7-88xx) über QPI-Links

CPU Konfiguration Xeon-Ex-4xxx.svg                     CPU Konfiguration Xeon-E7-88xx.svg

Produktcode 3rdLevel Cache Freq. Erscheinen Cores TDP integrierte GPU
E5-4669 v4 55M Cache 2.20 GHz Q2'16 22 135 W Keine
E5-4667 v4 45M Cache 2.20 GHz Q2'16 18 135 W Keine
E5-4660 v4 40M Cache 2.20 GHz Q2'16 16 120 W Keine
E5-4655 v4 30M Cache 2.50 GHz Q2'16 8 135 W Keine
E5-4650 v4 35M Cache 2.20 GHz Q2'16 14 105 W Keine
E5-4640 v4 30M Cache 2.10 GHz Q2'16 12 105 W Keine
E5-4627 v4 25M Cache 2.60 GHz Q2'16 10 135 W Keine
E5-4620 v4 25M Cache 2.10 GHz Q2'16 10 105 W Keine
E5-4610 v4 25M Cache 1.80 GHz Q2'16 10 105 W Keine
E5-4628L v4 35M Cache 1.80 GHz Q2'16 14 75 W Keine
E7-4809 v4 20M Cache 2.10 GHz Juni 6, 2016 8 115 W Keine
E7-4820 v4 25M Cache 2.00 GHz Juni 6, 2016 10 115 W Keine
E7-4830 v4 35M Cache 2.00 GHz Juni 6, 2016 14 115 W Keine
E7-4850 v4 40M Cache 2.10 GHz Juni 6, 2016 16 115 W Keine
E7-8893 v4 60M Cache 3.20 GHz Juni 6, 2016 4 140 W Keine
E7-8891 v4 60M Cache 2.80 GHz Juni 6, 2016 10 165 W Keine
E7-8860 v4 45M Cache 2.20 GHz Juni 6, 2016 18 140 W Keine
E7-8867 v4 45M Cache 2.40 GHz Juni 6, 2016 18 165 W Keine
E7-8870 v4 50M Cache 2.10 GHz Juni 6, 2016 20 140 W Keine
E7-8880 v4 55M Cache 2.20 GHz Juni 6, 2016 22 150 W Keine
E7-8890 v4 60M Cache 2.20 GHz Juni 6, 2016 24 165 W Keine
E7-8891 v4 60M Cache 2.80 GHz Q2, 2016 10 165 W Keine
E7-8893 v4 60M Cache 3.20 GHz Q2, 2016 4 140 W Keine
E7-8894 v4 60M Cache 2.40 GHz Q1, 2017 24 165 W Keine

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. SemiAccurate: Xeon D-1500 Line SemiAccurate: Xeon D-1500 Line, Artikel vom 9.März 2015

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]