AMD：米兰-X和Instinct MI200加速器齐发

2021年的企业级市场可以用非常繁荣来描述，受新冠疫情影响很多企业加快了数字化进程，而远程办公大潮也让从笔记本电脑到公有云的市场迎来了新的爆发期，与此同时IT企业们推陈出新的步伐随之加快。

上一代AMD MI100是在2020年11月中旬所发布，近期笔者关注的硬件网站上也越来越多的出现了MI200的相关新闻。期待总会有收获，就在今天MI200正式发布了。

在了解AMD Instinct MI200之前，让我们先提两个问题。

“为什么MI200的关注度会如此地高？”

“MI200能够给AMD带来什么样的飞跃？”

回答第一个问题，还得从“江湖传闻”说起！

从2021年初开始，网络上就不断地有关于MI200的传闻，大家所关注的焦点之一就是其将采用MCM双芯片封装，这也是AMD在GPU领域的首次尝试；焦点之二就是显存容量高达128GB，再次开创了GPU加速卡的先河。

此外，新工艺、高带宽等等传闻更是数不胜数，给企业级用户吊足了胃口。

OK，是时候该揭晓谜底了！

北京时间2021年11月9日，AMD正式发布了Instinct MI200系列GPU加速卡，其无论是在软硬件设计还是与EPYC组合的优化方面，都极具竞争力。此外，AMD还推出了基于3D V-Cache的EPYC米兰-X处理器，以及面向未来的Exascale级别超级计算机。时值年末，真可谓猛料多多。

MI200加速卡问世，多芯片为王

在正式发布Instinct MI200之前，AMD再次介绍了RDNA和CDNA这两个出镜率非常高的架构方向。正如大家所看到的那样，RDNA依然主攻消费级游戏领域，凭借全新AMD Infinity Cache高速缓存，让显示性能变得更为高效，以低功耗和低延迟提供强大的带宽性能，因此RDNA主要面向游戏、桌面及工作站等应用。

CDNA架构重点在于提升计算性能，加速机器学习、高性能计算。依托于Infinity Fabric技术强调支持增强的企业级RAS特性、安全、虚拟化技术，主要应用在企业级数据中心领域。

Instinct MI200加速卡上市即巅峰，将性能再次拉到了新的“天花板”。与上代NV A100相比，此次推出的MI200在高性能计算方面性能提升4.9倍；在AI训练方面提升1.2倍；并可以广泛支持ROCm开放式生态系统。

2021年，相比之前的各种GPU加速产品，Instinct MI200的诞生打破了新的性能纪录。

正如江湖传闻所言，AMD Instinct MI200采用了首个业界2.5D Elevated Fanout Bridge技术（EFB）的多芯片GPU设计，包含两个CDNA 2 GPU芯片，采用6nm工艺技术，总共有580亿个晶体管，多达220个计算单元以及880个矩阵内核，它还包含多达8个HBM2E内存堆栈，使其成为世界上第一个具有128GB HBM2e的GPU。凭借业界领先的每秒3.2TB显存带宽，与AMD前代MI100相比，可提供1.8倍的核心数和2.7倍的显存带宽，简单对比即可看出MI200的提升幅度巨大。

其他功能方面还有SDMA（系统直接内存访问）支持，允许通过PCIe和XGMI/Infinity Cache子系统进行数据传输等等。

从上图我们可以看到，与NV A100产品相比，MI200在FP64精度下性能提升最高4.9倍，其他方面提升也相当明显。

AMD Instinct MI200系列对产品形态有了细分，专为传统服务器设计的PCIe插卡式GPU型号为MI210 PCIe，另外还有OAM系列, 是开放式加速器模块外形设计，可在特制的超级计算机上支持最苛刻的HPC和AI工作负载， 目前已经投入生产。客户可以根据需要来自由选择。目前，包括华硕、戴尔、HPE、联想、超威等企业都将推出基于Instinct MI200的产品。

3D V-Cache，让EPYC性能再破纪录

在过去四年里，AMD在数据中心市场取得了巨大的进步。EPYC创造了超过220项世界纪录，除巅峰的性能之外，在可扩展性、安全性等方面也同样表现出色，企业级用户持续增长，合作伙伴飞速扩充，现如今在各个领域都能看的EPYC的身影。

3D V-Cache最早发布于Computex 2021上，该技术能够将多芯片模组(MCM)中各种芯片堆叠在一起，这项技术首先应用于实现“3D垂直缓存”（3D Vertical Cache）。

在锐龙9 5900X上，3D V-Cache在它的顶部3D封装了另一个64MB的“新”缓存，这样使得每个CCD的L3缓存达到96MB，整个锐龙9 5900X的L3缓存总量达到了192MB。通过测试可以看出，L3缓存的增加显著提升了处理器的游戏性能。

现在，AMD将3D V-Cache带到了EPYC身上，首款采用3D V-Cache的服务器处理器代号为米兰-X，它与第三代 EPYC 平台完全兼容。通过简单的BIOS升级，客户可以将Milan-X放入现有平台。这将加快客户资格认证，实现更快的部署。

3D V-Cache将为AMD EPYC处理器带来相较2D芯片技术200倍的互联密度；而与普通3D封装技术相比，也能提升15倍互联密度；能源效率方面提升三倍。

加入3D V-Cache的米兰-X能够将L3 Cache容量提升三倍，从原来每个CCX单元的32MB，额外增加64MB，从而达到惊人的96MB容量。整个处理器可以实现804MB容量L3 Cache，这在以前是无法想象的。

在米兰和米兰-X两款EPYC处理器对比中，米兰-X（3D V-Cache版本EPYC）的性能提升了66%，真的可以用跨越时代来形容了。

仅仅增加3D V-Cache还不够，AMD此次还将优化更进了一步：与众多工业软件领域企业合作，帮助AMD持续调优EPYC，为用户传递更高的价值。

可以看到，包括汽车、能源、化工、地球科学、生命科学、制造、模拟、流体动力学、结构分析、工业设计等等领域，都与AMD有着广泛的合作。

构建E级超算，箭在弦上

回到文章开头的第二个问题，MI200的推出将进一步夯实AMD在企业级市场及HPC领域的地位，EPYC+MI200的组合也让合作伙伴可以顺利打造出百亿亿次级（exascale）运算的超级计算机（常简称为：E级超算）。百亿亿次级超级计算机处理信息的速度，相当于每百亿亿分之一秒计算一次。

其实早在2019和2020年，我们就曾看到美国能源部与AMD合作的两个“大单”，分别是橡树岭国家实验室性能超过1.5 exaFLOPS的Frontier超级计算机；劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）的El Capitan超级计算机，性能将达到为2 exaFLOPS。

E级超算能够在运行科学仿真以及机器学习和人工智能程序方面表现更为出色，有助于在研究方面取得更大的进展。可以应用于各种计算密集型研究领域，包括基础研究、工程技术、地球科学、生物学、材料科学、能源、军事等领域。

AMD此次也同步更新了ROCm 5.0开放式生态系统，它可以支持新加速器的架构特性，包括具有优化性的深度学习操作（DLOPS）和AMD Infinity Fabric技术。ROCm为规模化而设计，允许客户在开放式的环境中部署高性能、高能效的异构计算系统。

在代码迁移方面，能够支持从HACC、SPECFEM3D、QUDA和Cholla迁移至ROCm平台，迁移后用户即可享受更加高效的EPYC+Instinct MI200的高性能组合了。

我们看到，AMD的产品迭代速度非常顺畅，MI200的推出再次刷新了性能纪录，而数据中心相关产品业务发展也是蒸蒸日上。在Exascale级别超级计算机方面AMD的出镜率也会越来越高，相信在MI200的推动下，HPC将迎来新变革，一个全新的时代即将开启！