Sandy Bridge voor servers: Intel Xeon E5-2600 review

Cores

De Sandy Bridge CPU-cores binnen de Xeon E5-2600 serie processor zijn gebaseerd op de Nehalem CPU-cores uit de vorige generatie Xeons, maar met een flink lijst verbeteringen. De HyperThreading en Turbo Boost technologieën van de vorige generatie zijn opnieuw aanwezig, al is zeker die laatste functie ook flink vernieuwd.

Een belangrijke vernieuwing is de ondersteuning voor de AVX-instructieset. Hierdoor kunnen processors getallen bestaande uit 256-bit in één keer verwerken. Oudere Xeon CPU's verwerken maximaal 128-bits in één keer. AVX bevat verder een twaalftal nieuwe instructies, waarvan een aantal geschikt is om te rekenen met drie operands, ofwel drie variabelen. Software moet voor AVX-gecompileerd zijn, maar zeker voor onderzoekscentra die vaak hun eigen HPC-software compileren zal dat niet de grootste uitdaging zijn.

Dankzij nieuwe AVX-instructie kunnen de nieuwe Xeons 256-bit getallen native verwerken.

Verschillende optimalisaties aan de cores zorgen ervoor dat de Xeon E5-2600 processors op dezelfde klokfrequentie en met hetzelfde aantal cores toch sneller zullen werken dan hun voorlopers. Zo bevat de Sandy Bridge architectuur een zogenaamde micro-Op cache, die vertaalde instructies opslaat en zodoende versneld opnieuw kan uitvoeren. Verder is het aantal verwerkingseenheden binnen de CPU die data van en naar het geheugen kunnen transporteren vergroot en heeft Intel de floating point rekeneenheden flink geoptimaliseerd. Een uitvoeriger bespreking van de vernieuwingen in de Sandy Bridge architectuur vind je in onze review van vorig jaar.

Belangrijk is dat Intel haar Turbo Boost functionaliteit flink heeft verbeterd. De vorige generatie Xeons kon alleen op hogere klokfrequenties werken wanneer niet alle cores in gebruik waren. Bij de nieuwe generatie wordt de klokfrequentie en dus de prestaties ook verhoogd wanneer alle cores in gebruik zijn, mist het stroomverbruik binnen gestelde limieten blijft. Het topmodel Xeon E5-2690, dat we voor dit artikel getest hebben, kan met alle cores in gebruik tot 400 MHz sneller gaan werken dan de basis klokfrequentie dan de 2,9 GHz waar de processor standaard op geklokt is. Wanneer slechts één core in gebruik is, kan de processor zelfs 900 MHz sneller gaan werken. De nieuwe Turbo Boost 2.0 functionaliteit kan de processor ook gedurende korte tijd boven de TDP laten werken, bijvoorbeeld na een een tijdje idle te zijn geweest. Dat kan voor een significante prestatiewinst zorgen bij workloads waarbij er een grote fluctuatie in belasting is.

Turbo Boost 2.0 kan de processor tijdelijk boven TDP laten werken.

Bij de vorige generatie Xeons schakelden veel serverbeheerders de Turbo-functie nog uit, omdat de (beperkte) extra prestaties vaak niet opwogen tegen het extra stroomverbruik. Bij de nieuwe generatie heeft Intel dat probleem van twee kanten aangepakt. Allereerst schalen de nieuwe Xeon veel beter met hogere klokfrequenties, aangezien de cores en de L3-cache nu op dezelfde klokfrequentie werken. Gaan de cores sneller werken, dan versnelt de L3-cache ook. Bij de vorige generatie Xeons werkte de L3-cache op een vaste, lagere klokfrequentie. Hoe hoger de CPU-cores zichzelf opvoerden, hoe groter de discrepantie met de L3-cache en hoe groter dus de relatieve latency. Daarnaast hebben de nieuwe Xeons vernieuwde technieken om sneller en accurater het stroomverbruik van de chips te managen, om zo ongewenste pieken te voorkomen. Hierover lees je verderop in deze review meer.