图解第四代英特尔至强可扩展处理器家族
今天，代号Sapphire Rapids（SPR）的第四代英特尔至强（Intel Xeon）可扩展处理器，终于来了。
从三代Lake变到Rapids，有继承，有发展。这里的继承是指2D Mesh（网格）架构，发展是指Chiplet（小芯片）技术，都与CPU核心数的增长密切相关，而又不止于此。
第四代英特尔至强可扩展处理器（以下简称“四代至强CPU”）的核心数最多可达60个，比代号Ice Lake(-SP)的第三代至强可扩展处理器高出50%。相应的，公开款的TDP指标上限，也从270瓦（W）一跃而至350瓦。
这一波核数增长的关键是，大英（终于）从单片式（monolithic）的die，转为四等分的die拼接。
这早就不是什么秘密，不到一年前，在《2021中国云数据中心考察报告》第二章“多元算力”篇，我用AMD初代EPYC（代号Naples）和AWS Graviton3两位“前辈”做了简单的类比。四代至强与EPYC初代的共同点是对等的4个die（AMD称之为MCM）；与Graviton3的共同点是2D Mesh架构、DDR5和PCIe 5.0。
区别在于，Graviton3的Chiplet是将DDR5、PCIe 5.0等外围I/O分离出去，核心复合体（Core Complex）还是在同一个die上，保持了较好的整体性。四代至强则是核心复合体也一视同仁的分为4份，通过英特尔的EMIB（Embedded Multi-Die Interconnect Bridge，嵌入式多芯片互连桥接）技术连接为一个近似单片（quasi-monolithic）的“die”，相应的2D Mesh架构也就更为复杂。
既然全部四等分，也就不难理解，四代至强CPU的很多关键部件，都是4的倍数，包括但不限于：
- （最多）4个16GT/s的UPI，用于CPU之间的通信；
- 8个DDR5-4800（1DPC时）内存通道；
- 4个HBM2e高带宽内存die……
特别值得一提的是四代至强CPU集成的4种加速器，分别是：
- 优化流数据移动和转换操作的数据流加速器（Data Streaming Accelerator），简称DSA；
- 用于加速加解密和数据压缩解压缩的QuickAssist技术，简称QAT；
- 用于网络的动态负载均衡器（Dynamic Load Balancer），简称DLB；
- 用于高级数据分析的存内分析加速器（In-Memory Analytics Accelerator），简称IAA。
不同于CPU核心集成的AMX（Advanced Matrix Extensions，高级矩阵扩展），DSA、QAT、DLB和IAA的集成是die级的——每个die各1个，每个CPU最多各4个。换句话说，它们4个，和CPU的核心数没有对应关系。
核心数与2D Mesh架构的组织方式有关，四代至强CPU的die分为XCC（eXtreme Core Count，最多核or极多核）和MCC（Medium Core Count，中等核数）两种（三代至强CPU是XCC和HCC），分水岭是32核——既有XCC，又有MCC，可以用UPI的数量辅助判断：4个UPI的是XCC，3个UPI的是MCC。
至强可扩展处理器的SKU Number（我愿称之为“型号”）规则也得以保留，数字第二位是 4 代表第四代英特尔至强可扩展处理器，第一位代表所处级别，有6个等级，其中4个一直都在：
- 8：Platinum（铂金）；
- 6和5：Gold（金）；
- 4：Silver（银）。
在第三代英特尔至强可扩展处理器中断的3和9也回来了：
- 3：Bronze（铜）；
- 9：在第二代英特尔至强可扩展处理器加入，可能因为“胶水”的原因，仍属于Platinum。这一次被授予集成HBM2e高带宽内存die的SKU，单开一个Max系列。
铺垫了半天，终于可以快进到SKU数字解读的环节。英特尔把这些SKU分为两大类，各5个细分类别。首先是各种通用（General Purpose，GP）型，最大的共同点在于4种die级加速器的（默认）数量：仅SKU数字最后以 + 号结尾的有DSA、QAT、DLB和IAA设备各一，其他都只有1个DSA设备。
（PS：为方便手机端阅读，我们根据英特尔官方的第四代至强产品SKU图重新制表，精简拆分成10个小图，难免会有疏漏之处，以文末“阅读原文”链接中的原始数据为准）
换句话说，第四代英特尔至强可扩展处理器的每个SKU都至少有1个DSA设备，其他3种（加速器）设备要么是没开，要么数量不定，得看具体情况。
在通用大类中，还有几条除单路外普遍适用的规律：
- 可以扩展到双路（2S）；
- Platinum有4个UPI，XCC；
- Gold有3个UPI，MCC；
- Silver当然也是MCC，只给2个UPI。
2S性能（通用型）
成员来自Platinum和Gold，数量最多，TDP的跨度也最大，还有多达4个 + 。
2S主流（通用型）
除Platinum和Gold，还有2个UPI的Silver，以及另外的3个 + 。
液冷（通用型）
52核与32核各1款，基频（Base）与全核睿频（All Core Turbo）都力压同核数的其他SKU，当然TDP必须350瓦，不然对不起SKU后面加的那个 Q（代表Liquid Cooled）。
单路（通用型）
SKU数字以 U 结尾，UPI不需要（0），有1个6开头的XCC。
长使用寿命（IoT）通用型
SKU数字以 T 结尾，仅1款，来自Silver，10个核，2个UPI应该够用。
另一大类包括面向不同应用场景的优化型SKU，包括：
内存数据库/分析/虚拟化优化
SKU数字以 H 结尾，支持扩展到4路（4S）和8路（8S）。这个SKU池的规模仅次于2S性能（通用型），核数从最少到最多（8～60），跨度最大。
双路配置可以把所有的UPI都用于2个CPU之间互连，享有全部的带宽，以满足CPU核心数增长的需求。单纯从互连的角度，3个UPI不仅可以组4路，也可以组8路。所以这些SKU中，8开头的Platinum们有4个UPI支持8路，6开头的Gold们有3个UPI支持4路，都算尽可能兼顾拓扑规模与互连带宽的结果。
内存数据库（IMDB）、分析和虚拟化应用都需要较多的核心和较大的内存容量，英特尔一方面以更多的CPU来冲量，一方面为每个CPU开通更多的加速器。这些SKU中有3款把4种加速器（设备）都拉满，充分加速各种与数据相关的操作。
5G和网络优化
SKU数字以 N 结尾，完全符合Platinum属XCC、4个UPI，Gold属MCC、3个UPI的一般规律，但两者中都是既有双路也有单路（Platinum 8471N、Gold 6421N和5411N）。
云优化
1款IaaS型以 P 结尾，2款SaaS型以 V 结尾，这3款都属Platinum，却有2款3个UPI，1款仅支持单路（0个UPI的Platinum 8461V）。
还有1款媒体型，以 M 结尾。
存储及超融合（HCI）优化
SKU数字以 S 结尾，核数不算多，加速器比较全乎——独缺与内存关系密切的IAA。TDP控制在三代至强的水平，有另1个6开头的XCC（4个UPI）。
HPC优化
前面提到的英特尔至强Max系列，SKU数字以 9 开头，集成64GB HBM2e高带宽内存，一些不算很大的数据集可以直接在其中运行，甚至不需要安装DRAM（即不插内存条）。
核数32～56，没到60个，即每个die的核数比上限少一个，多了一个HBM内存控制器。
核数最少的Intel Xeon CPU Max 9462基频及全核睿频高，它和9460都是3个UPI。TDP均为350瓦，高性能计算行业在散热上最有经验。
5个SKU都开满了4个DSA设备，其他的外挂（die级）加速器均置0。