Zen 3加持！第三代AMD EPYC處理器測試

通過第三代AMD EPYC處理器的詳細技術解析，我們可以看出全新的Zen 3架構讓第三代AMD EPYC處理器的浮點性能、分支預測能力、安全性等方面均有了非常明顯地提升。通過架構設計的改進，AMD宣稱第三代AMD EPYC處理器的IPC比上一代產品提升高達19%。那么第三代AMD EPYC處理器在實際應用中的性能究竟提升了多少呢？下面我們就來看看其測試成績。

參測處理器規格解析
MC本次測試的對象是AMD EPYC 7763、EPYC 7713、EPYC 75F3這3款處理器，下面我們首先來看看它們的規格參數。EPYC 7763是第三代AMD EPYC處理器中綜合性能最強的一款產品，它采用64核128線程設計，基準頻率為2.45GHz，Boost頻率最高可達3.5GHz，TDP為280W。EPYC 7713同樣采用64核128線程設計，其頻率設定是2.0GHz~3.675GHz，相比EPYC 7763，前者的基礎頻率稍低，但后者的Boost加速頻率要更高一些。
此外，EPYC 7713的TDP為225W，比EPYC 7763更低一些，所以前者更適合應用在需要更強單核計算性能和更低功耗的場景。第三代AMD EPYC處理器中包含4款命名帶有“F”的產品，采用這種命名方式的主要目的是突出它們擁有更高的單核心Boost頻率，而在這4款產品中，EPYC 75F3的綜合性能最強。它采用32核64線程設計，基礎頻率為2.95GHz，Boost頻率高達4.0GHz，TDP則為280W，它更適合應用在一些對處理器頻率要求較高的場景中。
當然，以上3款處理器均由經過升級的臺積電7nm工藝打造，并基于AMD最新推出的Zen 3架構，它們均擁有容量高達256MB的三級緩存，同時最高支持8通道DDR4 3200內存，內存帶寬（每路）高達204.8GB/s。

▲本次測試選擇的是AMD EPYC 7763、EPYC 7713、EPYC 75F3這3款處理器（圖為EPYC 7713和EPYC 75F3）

性能測試
首先我們來了解一下測試平臺。本次測試統一考察的是雙路系統的性能，并且統一使用的是AMD DAYTONA_X主板，搭配DDR4 3200內存（32GB×16）。為了讓大家對第三代AMD EPYC處理器的性能有更加直觀的認識，MC還會將EPYC 7763、EPYC 7713、EPYC 75F3這3款處理器的測試成績與第二代AMD EPYC處理器的旗艦級產品EPYC 7742進行對比。需要說明的是，由于C-Ray 1.1和Sysbench的測試方法更新，EPYC 7742的測試成績不再具備對比性，所以在這兩項測試中，我們將重點考察EPYC 7763、EPYC 7713、EPYC 75F3這3款處理器的性能表現。

第三代AMD EPYC處理器雙路系統測試平臺一覽
處理器：EPYC 7763×2
        EPYC 7713×2
        EPYC 75F3×2
內存：美光DDR4 3200 ECC 32GB×16
主板：AMD DAYTONA_X（BIOS版本：RYM1001D）
硬盤：三星860 PRO 256GB SSD×2
操作系統：Ubuntu 20.04

EPYC 7742雙路系統測試平臺一覽
處理器：EPYC 7742×2
內存：美光DDR4 3200 ECC 32GB×16
主板：AMD DAYTONA_X（BIOS版本：RDY1001C）
硬盤：美光9300 3840GB SSD×3
操作系統：Ubuntu 19.04（用于測試SPECrate 2017）
CentOS 7.6（用于測試其他項）

▲本次測試統一考察的是雙路系統的性能

▲測試平臺均使用的是美光DDR4 3200 ECC內存（32GB×16）

▲測試平臺選用的是三星860 PRO 256GB SSD

SPECrate 2017
SPECrate 2017測試的是在單位時間內運行的實例數量，這是服務器采購時的主要性能指標，所以服務器廠商和處理器廠商通常提供的是這一測試成績。在SPECrate 2017中包含SPECrate Integer和SPECrate Floating Point，前者測試的是整型并發性能，后者測試的是浮點并發性能。

測試成績顯示，相比雙路EPYC 7742，雙路EPYC 7763在SPECrate 2017中的性能提升非常明顯。例如在SPECrate 2017_int_base中，雙路EPYC 7763的得分為777分，領先雙路EPYC 7742約14%。而在考察處理器浮點運算性能的SPECrate 2017_fp_base中，雙路EPYC 7763的測試成績為610分，以17%的性能優勢大幅領先雙路EPYC 7742。值得一提的是，SPEC的官網數據顯示雙路EPYC 7763的SPECrate 2017_fp_base和SPECrate 2017_int_base測試成績比本次測試的結果更優秀—相比雙路EPYC 7742，雙路EPYC 7742的性能優勢分別擴大到20%和17%。
EPYC 7713和EPYC 7742的TDP雖然都是225W，但得益于更先進的Zen 3架構和更高的Boost頻率，雙路EPYC 7713在SPECrate 2017中的表現全面領先雙路EPYC 7742。其中，雙路EPYC 7713的SPECrate 2017_int_base測試成績領先雙路EPYC 7742約9%，而在SPECrate 2017_fp_base中，雙路EPYC 7713的性能優勢更是達到14%。正如前文所述，EPYC 75F3是一款采用32核64線程的處理器，它卻在SPECrate 2017中帶來了亮眼的表現。首先，在SPECrate 2017_int_base中，雙路EPYC 75F3的得分為556分，相比上一代旗艦級產品EPYC 7742組成的雙路系統，前者僅落后約23%。更加喜人的是，在SPECrate 2017_fp_base中，雙路EPYC 75F3的性能表現已經達到雙路EPYC 7742的水準。
綜合SPECrate 2017的測試成績我們不難發現，第三代AMD EPYC處理器在浮點運算方面的性能提升非常喜人，這自然要歸功于Zen 3架構在浮點計算部分的加強。同時，得益于更大的執行窗口，以及專用分支預測和地址選擇器的加持，第三代AMD EPYC處理器在整數運算上的性能也得到增強，這一點也在SPECrate 2017的測試成績中得到充分體現。

Stream-Traid
Stream是業界廣為流行的綜合性內存帶寬實際性能測量工具之一。和硬件廠商提供的理論最大內存帶寬不同，通過fortran和C兩種高級且高效的語言編寫完成的Stream，可以在測試中充分發揮出內存的能力。Stream一共包含Copy、Scale、Add和Triad這4種操作，其中Triad組合了前面3種操作，所以其測試成績更具參考價值。

從規格參數我們可以看到，第三代AMD EPYC處理器的每路理論內存帶寬和EPYC 7742保持一致。從我們的測試成績來看，參測的3款第三代AMD EPYC處理器各自組成的雙路系統，在這項測試中的實際內存帶寬基本保持一致，同時還小幅領先雙路EPYC 7742。

NAMD
NAMD是一種并行的分子動力學代碼，由伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校貝克曼高級科學與技術研究所的理論和計算生物物理學小組開發，它主要用于大型生物分子系統的高性能模擬。本次測試中，我們主要通過NAMD來考察參測處理器的浮點性能。

從我們的測試結果可以看到，在核心數和線程數相同的情況下，得益于更高的基礎頻率，以及浮點性能上的提升，雙路EPYC 7763在NAMD中以3%左右的優勢勝過雙路EPYC 7742。此外，測試成績顯示雙路EPYC 7713的表現要比雙路EPYC 7742稍遜一籌，我們認為這是EPYC 7713的基礎頻率比EPYC 7742稍低一些所致。

OpenSSL
OpenSSL廣泛用于保護服務器之間的通信，這是許多服務器堆棧中的重要協議。OpenSSL測試主要包含生成簽名和驗證簽名兩部分，我們在本次此時中主要進行了OpenSSL生成簽名測試。

雙路EPYC 7763在我們的測試中每秒鐘可生成27163.2個簽名，其簽名效率比雙路EPYC 7742快2%左右。此外，即使EPYC 75F3的核心數和線程數僅為EPYC 7742的一半，但EPYC 75F3處理器的“高頻”特點讓它在OpenSSL中表現不俗—雙路EPYC 75F3在本次測試中生成簽名的效率可以達到雙路EPYC 7742的66%左右。

UnixBench Dhrystone 2和 Whetstone測試
本項目主要用于測試Unix系統性能，其中包括測試字符串處理的Dhrystone 2 using register variables和測試浮點操作速度和效率的Double-Precision Whetstone這兩個測試項目。此外，在這兩個測試項目均可選用單線程或多線程進行測試，本次測試我們使用的是多線程。

C-ray 1.1
C-ray是一種常用的光線追蹤基準測試，可以顯示多線程工作負載下處理器的差異，時間越短說明系統性能越強。在本次測試中，我們使用了4K和8K這兩種分辨率進行測試，從而對比參測系統在不同負載下的性能差異。

得益于較高的核心頻率，雙路EPYC 75F3在C-ray中的表現比較亮眼。雖然其核心數和線程數僅為雙路EPYC 7763的一半，但得益于較高的核心頻率，雙路EPYC 75F3在4K分辨率下完成測試任務僅比雙路EPYC 7763多耗時約1秒，而且即使在8K分辨率下，雙路EPYC 75F3完成測試任務的耗時也只是比雙路EPYC 7763多耗時約6秒。

Sysbench CPU測試
Sysbench是一款被廣泛使用的Linux基準測試，它可以對CPU進行性能測試，在測試中主要是通過CPU進行質數加法運算，質數極限為10000個。

我們的測試成績顯示，雙路EPYC 7763每秒可完成487771輪運算，而雙路EPYC 7713的性能約為雙路EPYC 7763的92%。值得點贊的是，雙路EPYC 75F3每秒也能完成304232輪運算，其性能約為雙路EPYC 7763的62%左右。雖然EPYC 75F3的核心數和線程數僅為EPYC 7763的一半，但我們認為更高的基礎頻率是前者的“加分項”。

HPL
HPL的英文全稱為“High-Performance Linpack”，Linpack是國際上一款用于測試高性能計算機系統浮點性能的基準測試工具。通過對高性能計算機采用高斯消元法求解一元N次稠密線性代數方程組的測試，考量高性能計算機的浮點性能。

測試成績顯示，雙路EPYC 7763在HPL中的性能表現領先EPYC 7742約5.2%，雙路EPYC 7713在這項測試中的性能約為雙路EPYC 7763的84%，而雙路EPYC 75F3的性能則約為雙路EPYC 7763的67%。

提供領先性能，擴大競爭優勢
總覽本次測試結果我們不難看出，Zen 3架構讓第三代AMD EPYC處理器的綜合性能得到大幅增強。例如，在保持核心數和線程數相同的情況下，雙路EPYC 7763在浮點運算性能相對雙路EPYC 7742有了跨越式的提升。同時即使核心數和線程數僅為雙路EPYC 7742的一半，但雙路EPYC 75F3的浮點性能也可以與之媲美。
得益于更大的執行窗口，以及專用分支預測和地址選擇器的加持，第三代AMD EPYC處理器在整數運算上的性能也得到增強，這一點也在本次測試中得到充分體現。此外，第三代AMD EPYC處理器提升了三級緩存應用和內存配置上的靈活性，以及大幅增強的安全性。不僅如此，第三代AMD EPYC處理器還針對不同客戶、不同場景推出了包含“F”系列產品在內的多個細分產品線，共計19款產品，整個產品布局非常完善。
隨著第三代AMD EPYC處理器的推出，與上一代處理器相比，AMD的可用解決方案數量增加了一倍以上，包括用于超融合基礎設施、數據管理、數據分析和HPC的領先解決方案，為客戶提供卓越的性能、安全特性及其價值。不僅如此，在COMPUTEX 2021上，AMD總裁兼首席執行官蘇姿豐博士（Dr. Lisa Su）展示配置了EPYC 7763的雙路服務器，對比至強鉑金8380，在有關電子商務負載上執行了Java Operations Per Second測試。這個測試的主要目的是為了呈現服務器在每秒響應能力方面的性能。實際測試表明，雙路Xeon 8380在每秒操作數達到201334的峰值后就無法完成更高的負載。相比之下，使用了EPYC 7763的雙路服務器，輕松達到了301297的計算峰值，超越雙路至強鉑金8380接近50%，顯示了EPYC 7763處理器強大的計算能力。綜上我們不難看出，第三代AMD EPYC處理器可以幫助企業用戶從容應對各種復雜的IT挑戰，并成為AMD繼續擴大競爭優勢的新一代戰略性產品。

▲Lisa Su在COMPUTEX 2021上展示第三代 EPYC在電子商務應用中的業務交付能力，比友商最強的雙路系統高50%。