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Intel gibt Ausblick auf Cascade Lake als MCP mit 48 Kernen (Update)

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intel-cascadelakeIn den vergangenen Tagen hatte Intel eine Beta-Programm für Optane DC Persistent Memory auf Basis von 3D XPoint gestartet. Damit im ersten Halbjahr der Startschuss für die Technik gegeben werden kann, beginnt Intel eine ausgeweitete Testphase der neuen Hardware. Diese arbeitet im Memory Mode wie ein klassischer DRAM und speichert Daten damit nicht dauerhaft. Im App Direct Mode bleiben die Daten auch ohne Stromzufuhr erhalten.

Die ersten Xeon-Prozessoren, die diesen Speicher unterstützen werden, sind die der Cascade-Lake-Generation. Diese werden ebenfalls im ersten Halbjahr 2019 erwartet und stellen die Nachfolger der Xeon-Modelle auf Basis der Skylake-Generation dar. Die Fertigung findet weiterhin in 14 nm statt (14nm++).

Cascade Lake wird einige Verbesserungen in der Architektur enthalten. Welche genau dies sind, hat Intel bisher nicht verraten. Es soll aber Verbesserungen in der Cache-Hierachie geben und zudem sollen höhere Frequenzen erreicht werden. Mit den AVX-512 Vector Neural Network Instructions werden entsprechende Anwendungen Deep-Learning-Bereich weiter beschleunigt. Darüber hinaus bietet Cascade Lake einen Hardware-Fix für CVE-2017-5715 (Spectre Variante 2) und CVE-2017-5754 (Meltdown Variant 3).

Durch den Einsatz von Optane DC Persistent Memory sollen speicherintensive Anwendungen profitieren. In diesem Zusammenhang spricht Intel erstmals von den Cascade-Lake-AP-Prozessoren. AP steht für Advanced Performance und hier wird Intel das Multi-Chip Packaging (MCP) in der Fertigung verwenden – also den eigentlichen Prozessor mit weiteren Komponenten wie den Stratix-FPGAs oder Nervana-Beschleunigern kombinieren.

Zudem spricht Intel erstmals über die Anzahl der Kerne und nennt hier die Zahl 48. Die High-End-Modelle werden also über 48 Kerne verfügen, was einer deutlichen Steigerung gegenüber den bisherigen 28 Kernen entspricht. Der MCP-Ansatz wird alleine schon für die CPU-Komponente der neuen Xeon-Prozessoren notwendig, da ein monolithischer Ansatz eines Dies mit 48 Kernen in der 14-nm-Fertigung kaum umsetzbar ist. Hier setzt Intel auf 2x 24 Kerne, die per UPI (Ultra Path Interconnect, Nachfolger des QuickPath Interconnect) angebunden sind.

AMD soll den MCM-Ansatz für die EPYC-Prozessoren der zweiten Generation ebenfalls ausweiten. Bis zu neun Dies sollen zum Einsatz kommen und damit letztendlich bis zu 64 Kerne bieten können.

Damit weicht Intel vom bisherigen Ansatz der monolithischen Prozessoren ab, die man immer als Vorteil gegenüber den Multi-Chip-Modulen bei AMD gesehen hat. Bis zuletzt sprach Intel immer wieder über die Nachteile "zusammengeklebter" Dies. Mit den Cascade-Lake-Prozessoren mit bis zu 48 Kernen vollzieht Intel nun eine Kehrtwende. Die entsprechenden Prozessoren sind Dual-Socket-fähig und bieten pro Sockel 12 Speicherkanäle. Der Prozessor selbst bietet ein Hexa-Channel-Speicherinterface. Pro Kanal können zwei DIMM-Steckplätze realisiert werden, die mit DRR4 und Optane DC Persistent Memory bestückt werden können. Damit kann Intel sowohl die Speicherbandbreite als auch den Speicherausbau deutlich erweitern.

Bei insgesamt 12 DIMM-Steckplätzen ergäbe dies bei 6x 512 GB Optane DC Persistent Memory plus 6x 128 GB DDR4 eine Speicherkapazität pro Sockel von 3.840 GB – im Dual-Sockel sogar 7.680 GB. Damit könnte der zur Verfügung stehende Arbeitsspeicher bei Intels Server-Prozessoren verdreifacht werden. Es gibt bereits Planungen zu LPDDR4 mit 256 GB pro Modul, dann würde sich die Kapazität sogar auf 4.608 bzw. 9.216 GB erhöhen.

Auch einen ersten Leistungsvergleich zu AMD stellt Intel an. So spricht man von einer um den Faktor 3,4 höheren Linpack-Leistung. Beim Dual EPYC 7601 hat Intel das SMT (Simultaneous Multithreading) deaktiviert und spricht für den Cascade Lake Advanced Performance Prozessor von einer "Projektion" der Leistung. In wie weit die Zahlen damit belastbar sind, bleibt offen.

Die neuen Cascade-Lake-Prozessoren verwenden weiterhin die Purley-Plattform - bestehende Skylake-SP-Systeme sollen also zu Cascade Lake kompatibel sein.

Update:

Auf einem Pre-Supercomputing-Event hat Intel weitere Leistungsdaten zu den Cascade-Lake-AP-Prozessoren verraten. Es handelt sich aber weiterhin nicht um "echte" Benchmarks mit nahezu finaler Hardware, sondern um Projektionen auf Basis von früher Hardware. Daher sollten die Werte auch weiterhin mit Vorsicht genossen werden.

In den neuen Benchmarks vergleicht Intel ein Dual-Sockel-System bestehend aus zwei Cascade Lake-AP-Prozessoren mit jeweils 48 (also 96 Kerne insgesamt) Kernen gegen zwei AMD EPYC 7601 mit jeweils 32 Kernen (also 64 Kerne insgesamt).

Je nach Benchmark spricht Intel von einem Leistungsvorteil der eigenen Prozessoren gegenüber der Konkurrenz um den Faktor 1,5 bis 3,1. Durch die Verwendung der eigenen Vector Neural Network Instructions (VNNI) sollen Deep-Learning-Anwendungen um den Faktor 17 beschleunigt werden.

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