AMD server CPU deepdive

Hi,みなさま。
久しぶりの更新です。備忘録的にAMD server CPUについてのPostです。
今回のPOSTをするにあたって参考にした資料やサイトは最後にまとめています。

＊この記事はまだ執筆中ですがいつ終わるかわからないので途中でUpしています。この文言が消えたら完成です。

AMD server CPUって？

AMDの2022年11月時点でのServer向けCPUはEPYC（エピック）と呼ばれています。
マイクロアーキテクチャの名称はZenで、このアーキテクチャに基づいて設計・開発が進んでいます。EPYCは2017年に発表されており、デスクトップCPUのRyzenとも同じマイクロアーキテクチャとなっています。
Server向けCPUですので、デスクトップ向けと比較してコア数やPCI Expressのレーン数、搭載可能なRAMの容量やキャッシュメモリのサポートなどの機能が追加れています。
EPYCは1ソケットと2ソケットのプラットフォームが存在します。平たく言えば、1CPU搭載可能な土台と、2CPU搭載ができる土台の2種類があります。Intel Server向けCPUだと、これが4CPU搭載できたりするものもありますが、AMDは現状2CPUが上限となっています。

最新世代のEPYC

2022年11月時点のEPYCの最新世代Server CPUは、コードネームGenoa（ジェノア）です。
EPYCシリーズはこれで第4世代となるのですが、第1世代から第3世代までも、Naples（ナポリ）、Rome（ローマ）、Milan（ミラン）とイタリアの都市名がつけられています。
EPYCの進化に伴い、マイクロアーキテクチャも進化していて、GenoaのマイクロアーキテクチャはZen4となります。（進化はしていますが、ベースとなっているアーキテクチャはZenです）
Genoaは2022年11月10日に正式発表され、出荷が開始されています。

マイクロアーキテクチャって何？

CPUの内部回路は以下の写真のようになっています。
拡大しても複雑すぎてわからないレベルですが、この内部の構成ルールがマイクロアーキテクチャです。
プログラムからの命令を内部でどう解釈して、どうやって実行するかはマイクロアーキテクチャにより変わります。

Genoaの特徴は？

第4世代Genoaの特徴は、AMD社の以下のプレゼンテーションから、4つだとわかります。

1つ目は、5nmプロセスルールの採用が可能にした1CPU最大96コアというえげつないコア数
2つ目は、DDR5採用によるメモリ帯域幅の上昇
3つ目は、160レーンのPCIe5採用によるIO性能の上昇（CXLもあるよ）
4つ目は、SEV-SNP機能などの機能によるセキュアな環境の実現
です。次の章からもう少しDeepdiveしていきます。

Zen4の特徴は？

GenoaはZen4マイクロアーキテクチャで設計されているので、Zen4の特徴はGenoaの特徴になります。
Zen4では、先に記載の5nmプロセスルールの才能によるCore数増加やDDR5、PCIe5対応により、Zen3と比較してIPCで最大13%、シングルコアで最大29%の性能向上を果たしています。また、マルチコア性能では最大45%の性能向上を謳っており、利用が楽しみなCPUとなっています。

5nmって何？

5nm（ナノメートル）は長さです。

ソケットは変わったのか

もちろんソケットも変わっています。

ソケットってなに？

ソケット（CPUソケット）はCPUを取り付ける箇所です。CPUはカードのような形をしているので、これを装着する場所が必要です。以下の図がわかりやすかったので引用させてもらいました。SP5 Processorという場所がソケットで、ここにGenoaが装着されるイメージです。

ソケットはどう変わったのか

具体的にどう変わったのか、先の図でも記載があった通り、Genoaが搭載されるソケットの名称はSP5。それだけ聞いてもわからないので、1世代前の第3世代Milan CPU用ソケットSP3と比較してみると理解がしやすくなります。
実はSP5、SP3と比較して大きくなっています。理由はより多いコアの搭載されたCPUを乗せるためです。実は5nmプロセスルールで作成されたCPUであっても、Milanよりも更に多いコアを搭載すると(Milanは7nmプロセスルールで最大で1CPU64コア)CPU自体は大きくなってしまいます。それを受け入れられるようにソケットも進化しています。
なお、SP5で搭載可能なメモリは12チャネル（12枚）。つまり2CPUなら24枚メモリが搭載可能となり、32GBのRAMを全チャネルに搭載した場合には768GBものメモリがサーバに搭載できる計算となります。

Genoaの内部構造

次にGenoaの構造を見ていきたいと思います。
以下が概要となりますが、中央にIOD、それを囲むように12個のCCDが配置されています。

IODって何？

CCDっ何？

参考文献

*1 Wikipedia EPYC https://ja.wikipedia.org/wiki/EPYC
*2 PC Watch https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1454879.html
*3 IT用語辞典 https://e-words.jp/w/%E3%83%9E%E3%82%A4%E3%82%AF%E3%83%AD%E3%82%A2%E3%83%BC%E3%82%AD%E3%83%86%E3%82%AF%E3%83%81%E3%83%A3.html
*4 自作ユーザが解説するゲーミングPCガイド https://g-pc.info/archives/20537/