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Intel Xeon Platinum 9200 als MCM-Design mit bis zu 56 Kernen

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intel-xeon-platinumUm im HPC-Bereich die zunehmende Konkurrenz im Zaum zu halten, präsentiert Intel mit den Cascade-Lake-Xeons auch eine Multi-Chip-Variante, die als 9200-Serie eingeführt wird. AMD wird mit den EPYC-Prozessoren der 2. Generation bis zu 64 Kerne bieten und die Plattform als solches kann zudem ein Octa-Channel-Speicherinterface sowie 128 PCI-Express-Lanes bieten. Diese Punkte möchte Intel mit den Xeon Platinum 9200 adressieren.

Da das aktuelle Design aber auf bis zu 28 Kerne pro Die ausgelegt ist, muss sich Intel einen Trick einfallen lassen, um die Anzahl der Kerne und das Angebot an Speicherkanälen sowie PCI-Express-Lanes zu erweitern. Bereits offiziell bekannt war, dass es Cascade-Lake-Prozessoren mit 48 Kernen geben wird. Nun wissen wir, es werden sogar 56 Kerne sein, die mittels Multi-Chip-Module (MCM) unter einem Package zusammengefasst werden.

Mit den Xeon-Platinum-9200-Modellen möchte Intel dort das derzeit Mögliche anbieten, wo eine möglichst hohe Leistung pro Sockel und eine möglichst hohe Speicherbandbreite wichtig sind. Die vier zunächst verfügbaren Prozessoren hören auf die Namen Xeon Platinum 9282, 9242, 9222 sowie 9221 und besitzen 56, 48 und 32 Kerne bei unterschiedlichen Taktraten und Auslegung der Thermal Design Power.

Gegenüberstellung der Xeon-Scalable-Prozessoren der 2. Generation
Modell Kerne / Threads Basis- / TurboCacheTDP
Xeon Platinum 928256 / 112 2,6 / 3,8 GHz77 MB400 W
Xeon Platinum 924248 / 96 2,3 / 3,8 GHz71,5 MB350 W
Xeon Platinum 9222
32 / 64 2,3 / 3,7 GHz71,5 MB250 W
Xeon Platinum 922132 / 64 2,1 / 3,7 GHz71,5 MB250 W

Die Xeon-Platinum-9200-Prozessoren bestehen aus zwei Dies in einem BGA-Package. Eine LGA-Variante, sprich mit Sockel, wird es nicht geben. Zwischen jedem Die wird ein UPI-Interconnect mit 10,4 GTs hergestellt. In einem Dual-Sockel-System aus diesen Prozessoren werden vier UPI-Links verwendet, um die beiden Sockel bzw. Dies miteinander zu verbinden. In einem Dual-Sockel-System sind die Latenzen und Datenraten für Speicherzugriffe demnach immer gleich.

Außerdem bietet ein Prozessor mit zwei Dies insgesamt 12 Speicherkanäle – pro Die derer sechs. Die Speicherbandbreite liegt bei 407 GB/s für die 12 Kanäle bei einer Bestückung mit DDR4-2933. Für ein Dual-Sockel-System stehen zudem 80 PCI-Express-Lanes zur Verfügung. Intel verwendet für die Xeon-Platinum-9200-Prozessoren eine neue CPUID, sodass die Prozessoren von Seiten des Betriebssystems als eine CPU erkannt werden. Sie können aber auch als zwei NUMA-Knoten der Software gegenüber angeboten werden.

Damit holt Intel hinsichtlich der Anzahl der Kerne pro Sockel auf (56 vs. 64) und überholt AMD bei der Anzahl der Speicherkanäle (12 vs. 8). Dies alles hat aber sprichwörtlich seinen Preis. Die neuen Xeon Platinum 8180 kosten über 10.000 US-Dollar, entsprechend dürften die Xeon-Platinum-9200-Prozessoren noch einmal weit mehr kosten. Weiterhin die Nase vorne hat AMD bei der Anzahl der PCI-Express-Lanes, die zur Verfügung stehen.

Das BGA-Package eines Xeon-Platinum-9200-Prozessors besitzt 5.903 Kontakte. Zum Vergleich: Die aktuellen Xeon-Scalable-Prozessoren verwenden den LGA3647 mit eben 3.647 Kontakten und die zukünftigen Copper-Lake- und Ice-Lake-Prozessoren sollen in ihren Servervarianten auf den LGA4189 mit eben 4.189 Kontakten setzen.

Ein Großteil der 5.903 Kontakte eines Xeon-Platinum-9200-Prozessors dürften auf die Verbindung der Speicherkanäle sowie für die UPI-Links draufgehen. Außerdem muss Intel die Spannungsversorgung der zwei Dies sicherstellen. Dies geschieht über zwei dedizierte Power-Korridore, um eine sichere und stabile Versorgung gewährleisten zu können.

Die Kühlung der Xeon-Platinum-9200-Prozessoren dürfte ebenfalls eine große Herausforderung für die Serverhersteller sein. Während die 250 W der Einstiegsmodelle sicherlich noch recht einfach zu beherrschen sind, wird dies bei den 350 bzw. 400 W der beiden schnellsten Modelle schon etwas schwieriger. Die 400-W-Variante wird es nur wassergekühlt geben. Zur Kühlung verwendet Intel einen Heatspreader über den beiden Dies. Zwischen den Dies und dem Heatspreader kommt Wärmeleitpaste (Tim) zum Einsatz.

Die Anzahl der Kerne ist je nach Anwendung ebenso ein Indikator für die maximale Leistung wie die Anbindung des Speichers. Es gibt Anwendungen, die von vielen Kernen profitieren und solche, die eine hohe Speicherbandbreite benötigen. Im Falle der Xeon-Platinum-9200-Prozessoren muss man sich genauer anschauen, welches Modell nun das richtige ist, wenn es auf eine hohe Speicherbandbreite pro Kern ankommt.

Um die Skalierung der (dies kann kein Zufall sein) Xeon Scalable der 9200-Serie aufzuzeigen, vergleicht Intel den Xeon Platinum 9282 mit dem Xeon Platinum 8180 - halbiert also die Anzahl der Kerne und erreicht aufgrund des Taktunterschieds dennoch ein fast lineares, im Verhältnis der Anzahl der Kerne sogar überproportionales Ergebnis in einigen Benchmarks.

Natürlich strebt Intel auch einen Vergleich zu den aktuellen EPYC-Prozessoren von AMD an. Dabei nimmt man das derzeit verfügbare Spitzenmodell 7601 mit 32 Kernen in einem Dual-Sockel-System in unterschiedlichen Node-Konfigurationen zur Hand und vergleicht dies mit einem Dual-Sockel-System auf Basis eines Xeon Platinum 9242 mit jeweils 48 Kernen in der gleichen Node-Konfigurationen.

S9200WK-Server sind wasser- und luftgekühlt

Da die Xeon-Platinum-9200-Prozessoren nicht in gesockelter Form angeboten werden, hat Intel eine eigene Serverhardware entwickelt, die man über seine Partner anbieten wird. Es handelt sich dabei um wasser- oder luftgekühlte Server mit 2U- und 4U-Höheneinheiten.

Jeweils zwei Xeon-Platinum-9200-Prozessoren werden mit einer unterschiedlichen Anzahl an U.2-SSDs, M.2-Modulen und PCI-Express-Beschleunigern gekoppelt. Je nach Ausstattung kommen drei Netzteile mit jeweils 1.600 oder 2.100 W zum Einsatz. 2x 80-mm-Lüfter plus 3x 60-mm-Lüfter sorgen für eine ausreichende Frischluftversorgung. Je nachdem ob die Prozessoren wassergekühlt werden, kann die Lüfterkonfiguration auch anders gestaltet werden.

Angaben zur Verfügbarkeit oder den Preisen der Xeon-Platinum-9200-Prozessoren macht Intel nicht. Mit den dazugehörigen Servern hat Intel die Möglichkeit, hinsichtlich der Rechenleistung, auf engstem Raum weitere Alternativen zu bieten. Hinzu kommen Anwendungen, die besonders gut von einer hohen Speicherbandbreite profitieren. Die Xeon-Platinum-9200-Prozessoren sind aber auch aus technischer Sicht interessant und geben womöglich einen Ausblick auf das, was wir bei Intel in Zukunft häufiger sehen werden – flexible Multi-Chip-Designs und weitaus komplexere Konfigurationen.

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Kommentare (26)

#17
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Admiral
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Zitat Don;26886535
Es kommt halt immer darauf an, für welche Anwendung du die Hardware vorsiehst.

Das ist ja der springende Punkt. nVidias Tesla ist da doch sehr speziell.

Intel hingegen zielt mit dem 9200 direkt auf die Server-Sparte ab und muss sich daher mit dem Epyc messen.

Im Übrigen sind die synthetischen Server-Benchmarks für die Füße, weil die Intels unter Real-World-Testbedingungen abkacken. AVX512 grätscht da immer fett dazwischen. Das würde beim 9200 ein Fiasko werden. 400 Watt Brennleistung und die Bandbreite bricht zusammen. Ich bin gespannt.

Wait What? Epyc Is Actually Faster Than Xeon In Real World Use Cases That Leverage AVX-512? : AMD_Stock
#18
Registriert seit: 05.07.2010

Admiral
Beiträge: 18100
Es geht bei den CPUs nur darum:
Zitat
Mit den dazugehörigen Servern hat Intel die Möglichkeit, hinsichtlich der Rechenleistung, auf engstem Raum weitere Alternativen zu bieten.
Das wird im Artikel bei Anandtech auch deutlich herausgestellt: Dies sind also nur für diese speziellen Einsatzzweck gemacht und natürlich kann man für viele derartige Anwendungen die Berechnungen auch auf GPUs machen, aber nicht bei allen und dann braucht man genau solche kompakten Rechner mit extrem hoher CPU Performance, wie die Intel damit anbieten wird:
Es werden von den Enterprisekunden heutzutage eben immer stärker spezielle Lösungen verlangt, statt Hardware von der Stange auszuwählen: Das dürfte die Folge der Cloud sein, wo immer weniger, dafür sehr große Firmen an Gewicht gewinnen und die Arbeiten der kleinen Unternehmen auf ihren riesigen Serverfarmen ausführen. Statt also Tausend Unternehmen ja ein paar Server zu verkaufen, werden nun von einer ein paar Tausend Server gekauft die diese Arbeit in der Cloud machen.
#19
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Radeberg (Bierstadt)
Moderator
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Nur im BGA Format bei der Größe? Das sehe ich schon etwas als kritisch an für die BGA Balls...das Mainboard worauf die CPU gelötet ist, wird sich minimal anders ausdehnen als das CPU Package, was auf kurz oder lang sicherlich die bleifreien Lötkugeln brechen lassen wird befürchte ich :(
#20
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www.twitter.com/aschilling
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Tweety
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Der Pitch ist mit 0,99 mm aber auch nicht kleiner als bei anderen, ähnlichen Lösungen. Aber ja, das Package als solches ist natürlich um einiges größer.
#21
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Registriert seit: 28.08.2004
Radeberg (Bierstadt)
Moderator
Beiträge: 1870
das mag sein, aber es geht eher um die größe des Packages, was eben aus einem anderen Material besteht als das Mainboard worauf das ding gelötet wird. Und wenns warm wird, verzieht sich das ding ungleichmäßig, sodass die äußeren Lötkugeln vom Prozessor ganz schön was mitmachen könnten...

wie es früher bei den GTX8800 der fall war, die sind auch gerne mal ausgestiegen, eben wegen gebrochenen Lötkugeln. Gut die SolderingBalls wurden später überarbeitet, aber auch bei einer GTX980ti z.B. wo eben auch auf ein großes Package gebaut wird, brechen manchmal trotzdem noch die äußeren Kugeln, wodurch man bei der GTX zumindest ein Blackscreen bekommt, und die karte macht dann auch kein mux mehr. Ist zumindest meine erfahrung die ich die Jahre über so gemacht habe
#22
Registriert seit: 05.07.2010

Admiral
Beiträge: 18100
BGA bietet aber auch einen besseren Wärmeübergang. Es sind sowieso Speziallösungen und nur für Enterprisekunden, da brauchen wir uns keinen Kopf drum zu machen, die haben alle ihre Serviceverteäge und wenn der Lieferant die Boards zu oft wegen Defekten tauschen muss, wird er Intel schon auf die Füsse treten.
#23
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Registriert seit: 09.08.2008

Leutnant zur See
Beiträge: 1251
Hi,
aber ob diese Firmen es so gut finden das die Reparaturen kaum möglich sind wage ich mal zu bezweifeln, da es sehr viel aufwendiger ist einen ganzen Server wieder einzubinden bei jeder Reparatur, inc. asset managment usw.
lg
#24
Registriert seit: 15.01.2015

Kapitän zur See
Beiträge: 3393
Zitat Mafle21;26887792
Hi,
aber ob diese Firmen es so gut finden das die Reparaturen kaum möglich sind wage ich mal zu bezweifeln, da es sehr viel aufwendiger ist einen ganzen Server wieder einzubinden bei jeder Reparatur, inc. asset managment usw.
lg

Ich glaube, wer >100 Kerne/Einheit nachfragt, bindet öfter neue Server wieder ein/wird halt dann weiter seine 4/8-Sockel-Systeme kaufen. Aber wenn man hier im Forum liest, hat ja auch heute schon jedes KMU mindestens 2 voll ausgelastete Dual-8174-Systeme dastehen. Asset-Management mit MAC-Adressen und Co wird so funktionieren, wie bei Thinkpads auch, wo man dann einfach die MAC-Adresse per Servicetool anpasst.
#25
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Registriert seit: 08.08.2006
SN
Moderator
Beiträge: 34460
Mir stellt sich da eher die Frage, wo das mehr an Risiko sein soll ggü. einem Defekt des Boards wie bei jedem auf dem Markt befindlichen anderen Server auch?
Weil da noch CPUs drauf verlötet sind? Defektrate rein auf CPU Seite dürfte gegen Null gehen. Wenn man jetzt anfängt, da Teile des Boards gesondert zu bewerten müsste man das konsequenterweise für jedes andere Bauteil auch tun. Ergibt wenig Sinn - so haben Boards mit zusätzlichen Storage Controller dann mehr Risiko, Boards mit zusätzlichen Chips für andere/weitere NICs mehr Risiko usw.


Am Ende interessiert sowas den Betreiber effektiv kein Stück. Der bewertet das Risiko des Bauteils - in dem Fall des Boards. Diesem Risiko stellt er die Kosten für einen (Hardware)Wartungsvertrag - ggf. mit Techniker vor Ort Einsatz gegenüber und fertig. Höhere Verfügbarkeiten heist straffere SLAs bei der Wartung. Bis zu dem Punkt, wo man lokal Spareparts vorhält. Die Kosten für das Zeugs münzt man 1:1 auf die Kunden um.
Und ja, Wartung kann auch firmenintern erbracht werden -> die Rechnung ist exakt die gleiche.

Eigentlich sind solche Themen soooo einfach - aber in den Köppen erfindet man immer Konstrukte um sonstwas dran aussetzen zu können :rolleyes:
#26
Registriert seit: 05.07.2010

Admiral
Beiträge: 18100
Zitat flxmmr;26888875
Ich glaube, wer >100 Kerne/Einheit nachfragt, bindet öfter neue Server wieder ein/wird halt dann weiter seine 4/8-Sockel-Systeme kaufen.
Das hängt immer vom Einsatz ab, diese CPUs sind für Nutzungen wo viel CPU Performance auf kleinem Raum gefragt ist.

Die werden entweder auch als Blade erscheinen, wobei ggf. die Kühlung bei der hohen TDP dem im Wege steht, oder treten halt in den Wettbewerb mit den Blades. Die DB- und Web- etc. Server auf deren Daten diese Blades dann rumrechnen, werden dann weiterhin die klassischen 4 / 8 Sockel System sein. Je nach Anforderung vielleicht auch ein redundanter Cluster mit sogar nur Dual Sockel Rechnern. Gerade bei Enterpriseanwendungen ist die Bandbreite der Anforderungen extrem hoch und daher auch die Bandbreite der Enterprisehardeware. Nur weil eine Firma die man kennt diese oder jeden Anforderungen hat und sich dafür die entsprechenden Hardware angeschafft hat, bedeutet dies noch lange nicht, dass die Konfiguration auch für alle anderen Firmen mit ihren oft ganz anderen Anforderungen, ebenfalls optimal ist.
Zitat flxmmr;26888875
Asset-Management mit MAC-Adressen und Co wird so funktionieren, wie bei Thinkpads auch, wo man dann einfach die MAC-Adresse per Servicetool anpasst.
Es ist durchaus üblich, dass man bei Serverboards die MAC selbst ändern kann. Wenn ein Server ausfällt, muss man also nur dem Ersatzgerät die MAC(s) des defekten verpassen, baut ggf. noch die Laufwerke um und schon läuft alles wieder wie vorher.
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