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AMDのサーバー向けCPU「EPYC 9686F」が登場し、Linux環境での比較テストが行われました。96コア・192スレッドを備え、最大ブーストクロックは5.3GHzで、前世代の高周波数モデルからコア数と動作周波数の両方を引き上げています。
前世代から32コア増加、標準TDPは500Wに
EPYC 9686Fは、AMDのCPU設計「Zen 6」を採用した高周波数モデルです。ベースクロックは3.4GHzで、最大ブーストクロックは当初示されていた5.0GHzから、製品版では5.3GHzに引き上げられました。
前世代のEPYC 9575Fは64コア・128スレッド、最大ブーストクロック5.0GHzでした。EPYC 9686Fでは32コア増え、CPU内でデータを一時保存するL3キャッシュも256MBから384MBへ拡大しています。
一方、熱設計電力を表すTDPの標準値は、EPYC 9575Fの400Wに対して500Wです。設定可能なTDPの範囲は400〜600Wです。AMDの「Nigeria」2Uリファレンスサーバーでは、大型ヒートシンクとファンによる空冷が使われています。
EPYC 9006世代には、動作周波数を重視するZen 6と、コアを高密度に配置するZen 6cがあります。両者は同じ命令セットを共有しつつ、周波数や命令の実行順序を調整する仕組みに違いがあります。
Linuxの比較環境を統一、追加テストも予定
今回の比較は、EPYC 9686Fを2基搭載したサーバーで実施されました。比較対象もCPUを2基搭載した構成で、前世代の高周波数モデルEPYC 9575F、128コアのZen 5モデルEPYC 9755、IntelのXeon 6980Pが使われています。
OSは全機種でUbuntu 26.10に統一され、Linux 7.3カーネルが使われました。PhoronixのMichael Larabel氏は、過去のテストを基にしたNVIDIA Veraとの比較を今後行い、さらに旧世代CPUとの比較も追加する予定です。
テスト対象にはAI処理のほか、分子の動きを計算するGROMACS、流体解析のOpenFOAMなどの科学技術計算、レンダリング、コードのコンパイル、動画エンコードが含まれます。
最大クロックと実際の動作周波数を左右する条件
EPYC 9686Fのベースクロックは3.4GHz、最大ブーストクロックは5.3GHzです。AMDのCPUには、電力や温度に余裕があるときに動作周波数を高める仕組みがあり、Precision Boost 2では電力の上限内で複数のコアをブーストさせます。
EPYCの従来世代である9005・9004・8004シリーズでは、電力管理を担うSMUが温度、電圧、電流、コアの稼働状態などを監視します。周波数ブーストが有効な場合、CPUの仕様や電力・温度の上限に従って周波数を調整し、処理内容に応じて各コアへ電力を配分する仕組みです。
これらの世代では、実行する処理によってコアの周波数が変動します。複数のデータをまとめて計算するAVX-512命令を全コアで使い、高速な入出力機器も動作させる条件では、コアごとに配分できる電力が限られ、動作周波数がベースクロックを下回る場合もあります。
MRDIMMはデータを多重化して転送速度を高める
EPYC 9686Fは、周辺機器を接続するPCIe 6.0を96レーン備え、メモリはDDR5 RDIMMの8000 MT/s、またはMRDIMMの12800 MT/sに対応します。MT/sは1秒当たりのデータ転送回数を表す単位です。
MRDIMMは、複数のメモリ群へ並列にアクセスし、そのデータを多重化してCPU側へ送るDDR5メモリモジュールです。MRDIMM 12800では、6400 MT/sで動作するDRAMを使い、CPUとの間では12800 MT/sの転送速度を実現します。
この仕組みには、命令やクロックを扱うMRCDと、データを多重化・分離するMDBという部品が使われます。第2世代MRDIMMは、CPU側のクロックをDRAM側の2倍で動かし、DRAM側の2系統のデータを交互に送る仕組みです。
利用にはメモリコントローラーと、信号の送受信を担う回路の対応も必要です。メモリの初期設定手順や、2系統のDRAMを扱う制御などに変更が加わります。また、DRAMの並列動作と追加部品により、モジュールの消費電力は通常のRDIMMより高くなります。
GROMACSでは計算の分割方法も性能に影響
EPYC 9686Fのテスト対象に含まれるGROMACSは、タンパク質などの分子を扱うシミュレーションソフトです。計算領域を分割し、並列処理の単位であるMPIランクへ割り当て、さらに各ランク内で複数のスレッドを使って処理を分担できます。
CPU上で粒子間の相互作用を計算する部分は、複数データを一度に処理するSIMD命令を多用します。一方、長距離の相互作用を扱うPME計算では全体的なデータ通信が必要で、参加するMPIランクを増やすほど並列処理の効率が低下するため、一部のランクだけに担当させた方が速い場合があります。
HPC Advisory Councilによる2015年のGROMACS検証では、CPUクロックを2.3GHzから2.6GHzへ上げた条件で、処理性能が11％向上しました。HPC Advisory Councilは、使用コア数を増やす際にメモリ帯域やネットワークへの要求も高まり、それらが性能を制限する場合があるとしています。
