Serverduel: Xeon Woodcrest vs. Opteron Socket F

Behalve het feit dat de Netburst-filosofie een doodlopend pad bleek te zijn, kampten Intels serverprocessors ook met een ander probleem: een schrijnend tekort aan bandbreedte. De E7520 'Lindenhurst'-chipset - tot voor kort het topmodel voor twee sockets - had maar één 800MHz bus, wat betekende dat er in een machine met dualcores maar 1,6GB/s per core beschikbaar was. Ongeveer twee maanden voor Woodcrest werd aangekondigd verbeterde Intel die situatie aanzienlijk met de introductie van de Blackford-chipset. Met zijn dubbele bus en vier geheugenkanalen leverde zelfs de eerste versie al 4,3GB/s per core. Voor de Woodcrest werd de kraan echter nog iets verder opengedraaid door de busfrequentie op te hogen van 1066MHz naar 1333MHz. Dit betekent dat iedere core vandaag ruim drie keer zoveel bandbreedte tot zijn beschikking heeft als aan het begin van dit jaar het geval was.

	Paxville	Dempsey	Woodcrest	Socket 940	Socket F
Busfrequentie	800MHz	1066MHz	1333MHz	-	-
Aantal bussen	1	2	2	-	-
Busbandbreedte	6,4GB/s	17,1GB/s	21,3GBs	-	-
Geheugen	DDR2	FBD	FBD	DDR	DDR2
Aantal kanalen	2	4	4	4	4
Frequentie	400MHz	533MHz	667MHz	400MHz	667MHz
Geheugenbandbreedte	6,4GB/s	17,1GB/s	21,3GB/s	12,8GB/s	21,3GB/s
Bandbreedte per core	1,6GB/s	4,3GB/s	5,3GB/s	3,2GB/s	5,3GB/s

In de tabel is te zien dat Woodcrest en Socket F in theorie evenveel geheugenbandbreedte hebben. Toch zullen er in de praktijk verschillen zijn in de effectief beschikbare hoeveelheid. De Opterons hebben een decentrale architectuur (NUMA) wat betekent dat iedere processor twee kanalen voor zichzelf heeft en de rest van het geheugen alleen via zijn buurman kan benaderen. De onderlinge communicatie gebeurt met een HyperTransport-link die in iedere richting 4GB/s kan leveren. Als de chip - in een ongunstig geval - alleen maar data nodig heeft die zich 'aan de andere kant' bevindt is de effectieve bandbreedte per core dus nog maar 2GB/s. Om die reden is het belangrijk dat operating systemen ervoor zorgen dat threads zodanig worden verdeeld dat ze dichtbij hun data draaien, iets wat niet altijd even makkelijk is.

Ook het systeem van Intel kent overigens een valkuil. In systeem met meerdere sockets is het van wezenlijk belang dat de caches van de processors synchroon blijven met elkaar. Het mag immers niet voorkomen dat een core een berekening uitvoert met data uit het cache die ondertussen door een andere core gewijzigd is. Er zijn verschillende manieren om deze zogeheten 'cache coherentie' te bewaken, maar alle vereisen communicatie tussen de cores onderling. Bij AMD verloopt deze communicatie via HyperTransport en is er dus geen nadelig effect voor de (lokale) geheugenbandbreedte. Intel verstuurt deze data echter over de bus, waardoor niet de volle capaciteit gebruikt kan worden voor het geheugen.

De 5000P 'Blackford' chipset

Woodcrest verlicht de last van het coherentieverkeer overigens wel aanzienlijk ten opzichte van Paxville en Dempsey door twee cores één cache te laten delen. Hierdoor is het niet meer noodzakelijk om de bus te belasten voor onderlinge communicatie binnen één socket. Met de komst van quadcore 'Clovertown' - die wordt opgebouwd uit twee dualcores - zullen de twee chips in hetzelfde socket waarschijnlijk wel weer over de bus moeten gaan om elkaar te bereiken, maar de chipset kan dan in ieder geval voorkomen dat de processor in het andere socket daarop moet wachten.

Er zijn twee verschillende versies van Blackford, 5000P en 5000V. Laatstgenoemde is een iets goedkopere versie die beperkt is in zijn maximale geheugencapaciteit en -features. Hij ondersteunt twee kanalen met een maximum van 32GB, in plaats van vier kanalen en 64GB. Het zogenaamde 'memory mirroring' - waarbij data dubbel wordt opgeslagen om fouten op te kunnen merken - wordt wel door 5000P maar niet door 5000V ondersteund. Beide hebben wel 'memory RAID', een feature die eveneens gegevens dupliceert op verschillende plaatsen, maar dan met het doel om ze te kunnen herstellen in het geval dat er een chip of module uitvalt. Tot slot is er nog een derde chipset, de 5000X 'Greencreek'. De specificaties hiervan zijn grotendeels identiek aan die van 5000P, maar hij heeft een PCI Express x16-slot om er een fatsoenlijke videokaart in te kunnen prikken en een voor workstations geoptimaliseerde geheugencontroller. Deze biedt een iets hogere bandbreedte in ruil voor een iets hogere latency.