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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
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 zwei 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), vier bis 16 Cores, 1,5 MB 3rd Level Cache je Core, zwei DDR4-Kanäle
  • Xeon E3 für Einprozessorsysteme mit integrierter Prozessorgrafik, vier Cores, 1,5 MB 3rd Level Cache je Core, zwei DDR4-RAM-Kanäle
  • Xeon E5- und E7 für NUMA-Mehrprozessorsysteme mit QPI-Verbindungen, vier bis 22 Cores, 2,5 MB 3rd Level Cache je Core, vier DDR4-RAM-Kanäle

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

  • Der Xeon D-Chip (4 bis 8 Cores) hat eine Größe von 14,76 mm × 10,85 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, 16,2 mm × 15,2 mm – 246,24 mm² – 3,2 Mrd. Transistoren – 10 Kerne
  • "MCC": Mid Core Count, 16,2 mm × 18,9 mm – 306,18 mm² – 4,7 Mrd. Transistoren – 15 Kerne
  • "HCC": High Core Count, 18,1 mm × 25,2 mm – 456,12 mm² – 7,2 Mrd. Transistoren – 24 Kerne

Broadwell-EP/EX HCC
Bild von Intel
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(Bitte Urheberrechte beachten)

Die verkauften Varianten entstehen durch Test und Selektion; damit der Ausschuss in der 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

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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-15xx

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Intel brachte Anfang 2015 eine Reihe von „SoC“ (System on a Chip)-Varianten heraus, die Xeon D-Reihe, die als CPUs mit integriertem Chipsatz (Peripherieanschlüsse wie PCI, USB, SATA und Ethernet) für Mikroserver gedacht sind. Diese CPUs 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 CPUs 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-CPUs mit ARM-Architektur positioniert.

Bild: Blockschaltbild einer Xeon D-15xx CPU

Produktcode L3-Cache Takt Release Cores TDP integrierte GPU
D-1518 06 MB 2,20 GHz Q4'15 04 35 W keine
D-1521 2,40 GHz 45 W
D-1527 2,20 GHz 35 W
D-1528 09 MB 1,90 GHz 06
D-1529 06 MB 1,30 GHz Q2'16 04 20 W
D-1531 09 MB 2,20 GHz Q4'15 06 45 W
D-1537 12 MB 1,70 GHz 08 35 W
D-1539 1,60 GHz Q2'16
D-1541 2,10 GHz Q4'15 45 W
D-1548 2,00 GHz
D-1577 24 MB 1,30 GHz Q1'16 16
D-1567 18 MB 2,10 GHz 12 65 W
D-1559 1,50 GHz Q2'16 45 W
D-1571 24 MB 1,30 GHz Q1'16 16
D-1557 18 MB 1,50 GHz 12

Im Folgenden die CPU-Varianten ohne integrierte Peripherie.

E3 v4 für Einprozessorsysteme

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Die E3-1xxx-v4-Varianten besitzen nur zwei Hauptspeicherkanäle und keine QPI-Links, da sie für Ein-Sockel-Systeme gebaut sind. Die CPUs 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:

Produktcode L3-Cache Takt Release Cores TDP integrierte GPU
E3-1285L v4 06 MB 3,40 GHz Q2'15 04 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

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

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

Produktcode L3-Cache Takt Release Cores TDP
E5-2699 v4 55 MB 2,20 GHz Q1'16 22 145 W
E5-2695 v4 45 MB 2,10 GHz 18 120 W
E5-2660 v4 35 MB 2,00 GHz 14 105 W
E5-2680 v4 2,40 GHz 120 W
E5-2683 v4 40 MB 2,10 GHz 16
E5-2687W v4 30 MB 3,00 GHz 12 160 W
E5-2690 v4 35 MB 2,60 GHz 14 135 W
E5-2697 v4 45 MB 2,30 GHz 18 145 W
E5-2697A v4 40 MB 2,60 GHz 16
E5-2698 v4 50 MB 2,20 GHz 20 135 W
E5-2658 v4 35 MB 2,30 GHz 14 105 W
E5-2650L v4 1,70 GHz 065 W
E5-2650 v4 30 MB 2,20 GHz 12 105 W
E5-2648L v4 35 MB 1,80 GHz 14 075 W
E5-2628L v4 30 MB 1,90 GHz 12
E5-2630L v4 25 MB 1,80 GHz 10 055 W
E5-2667 v4 3,20 GHz 08 135 W
E5-2623 v4 10 MB 2,60 GHz 04 085 W
E5-2630 v4 25 MB 2,20 GHz 10
E5-2618L v4 075 W
E5-2637 v4 15 MB 3,50 GHz 04 135 W
E5-2640 v4 25 MB 2,40 GHz 10 090 W
E5-2620 v4 20 MB 2,10 GHz 08 085 W
E5-2608L v4 1,60 GHz 050 W
E5-2643 v4 3,40 GHz 06 135 W
E5-2609 v4 1,70 GHz 08 085 W
E5-2603 v4 15 MB 06

Die QPI-Links bilden die Verschaltung zwischen den Hauptspeicherkontrollern der unterschiedlichen CPUs zu einem Non-Uniform Memory Access-Rechner: der Zugriff auf die vier lokalen Speicherkanäle einer CPU ist schneller, als der über QPI auf die entfernten Speicherkanäle anderer CPUs.

In einem Acht-CPU-System werden drei CPUs direkt über einen QPI-Link erreicht, drei weitere CPUs (über je zwei mögliche Wege) über eine Vermittler-CPU, die letzte diametrale CPU (über je sechs mögliche Wege) über zwei Vermittler-CPUs.

CPU-Konfigurationen: Verschaltung von CPUs über QPI
Vier-Sockel-System
E7-48xx-CPUs verfügen über je einen weiteren QPI-Link
Acht-Sockel-System
E7-88xx
Produktcode L3-Cache Takt Release Cores TDP
E5-4669 v4 55 MB 2,20 GHz Q2'16 22 135 W
E5-4667 v4 45 MB 18
E5-4660 v4 40 MB 16 120 W
E5-4655 v4 30 MB 2,50 GHz 08 135 W
E5-4650 v4 35 MB 2,20 GHz 14 105 W
E5-4640 v4 30 MB 2,10 GHz 12
E5-4627 v4 25 MB 2,60 GHz 10 135 W
E5-4620 v4 2,10 GHz 105 W
E5-4610 v4 1,80 GHz
E5-4628L v4 35 MB 14 075 W
E7-4809 v4 20 MB 2,10 GHz 6. Jun. 2016 08 115 W
E7-4820 v4 25 MB 2,00 GHz 10
E7-4830 v4 35 MB 14
E7-4850 v4 40 MB 2,10 GHz 16
E7-8893 v4 60 MB 3,20 GHz 04 140 W
E7-8891 v4 2,80 GHz 10 165 W
E7-8860 v4 45 MB 2,20 GHz 18 140 W
E7-8867 v4 2,40 GHz 165 W
E7-8870 v4 50 MB 2,10 GHz 20 140 W
E7-8880 v4 55 MB 2,20 GHz 22 150 W
E7-8890 v4 60 MB 24 165 W
E7-8891 v4 2,80 GHz Q2, 2016 10
E7-8893 v4 3,20 GHz 04 140 W
E7-8894 v4 2,40 GHz Q1, 2017 24 165 W

Siehe auch

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Einzelnachweise

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