i7 vs Intel Xeon – 6 różnic między liniami procesorów

Na czacie cyberfolks.pl niedawno zapytano nas o to, czy serwery VPS root w ofercie cyber_Folks są uruchamiane na „prawdziwych” Xeonach, czy też na procesorach i7 lub i9. Wyjaśniamy pokrótce, czym różnią się te linie procesorów. Tekst ma na celu przybliżenie podstawowych różnic osobom, które nie są zawodowymi administratorami oraz objaśnia, w jakich zastosowaniach lepiej sprawdzi się konkretny model procesora.

Praca ciągła

Współczesne procesory Intela dzielą się na kilka linii, ale już od wielu lat funkcjonują linie iX (i3, i5, i7) oraz linie Xeon. Te pierwsze są od początku obmyślone przede wszystkim do pracy w środowisku PC oraz urządzeniach mobilnych (głównie laptopach).

Linia Xeon jest od początku obmyślona jako rozwiązanie serwerowe. Te procesory są wykonywane z najlepszych jakościowo fragmentów krzemowych „wafli”, a ich konstrukcja przewiduje ciągłą pracę, bez wyłączania, przez wiele lat. Różni się to znacznie od typowego schematu użycia komputera klasy PC, którego części projektuje się zakładając zazwyczaj ok. 8 godzin pracy dziennie.

Zatem pierwsza różnica tkwi w „długowieczności” procesora, określanej po angielsku jako „longevity”. Dla większości użytkowników ma to, w moim przekonaniu, znaczenie drugorzędne, ponieważ rzadko kiedy procesor jest wykorzystywany tak długo, żeby zagadnienie to mogło mieć realny wpływ na jego funkcjonowanie.

Karta graficzna

Procesory desktopowe i3, i5, i7 zazwyczaj posiadają wbudowaną kartę graficzną i to – dodajmy – kartę o całkiem niezłych możliwościach, mocą obliczeniową często przekraczającą wydajność klasycznych, lowendowych kart wpinanych na PCI-E, sprzed kilku lat.

Natomiast taka karta graficzna w serwerze firmy hostingowej raczej nie jest potrzebna. Procesory Intel Xeon, jako rozwiązania typowo serwerowe, nie są wyposażane w kartę graficzną. Układy graficzne spotykamy na samych płytach serwerowych, są one ograniczone do niezbędnego minimum, ponieważ przez radykalną większość czasu serwer nie jest podłączony do żadnego monitora i nie wyświetla żadnego obrazu – pulpitu czy linii komend. Wynika to z faktu, że praca na serwerze ma charakter zdalny.

Pamięć ECC

Odkąd kontroler pamięci jest zintegrowany z procesorem, istotną różnicą jest zdolność do obsługi modułów RAM z korekcją i detekcją błędów (technologia ECC). W profesjonalnych zastosowaniach serwerowych często korzysta się z takich właśnie pamięci. Na czym polega ECC?

Otóż jak zapewne wiesz, każda informacja w pamięci jest reprezentowana stanem bitu 0 lub 1, czyli fizycznym ustawieniem zera lub jedynki w module pamięci. Ponieważ pamięć ma charakter elektryczny, zdarza się, że jakieś zaburzenie: omyłkowe przestawienie bitu. W sieci można spotkać wiele opinii o tym, że głównym „sprawcą” jest promieniowanie kosmiczne. Podczas misji sondy Cassini sprawadzono wpływ promieniowania kosmicznego na pamięć komputera. Sonda przemierzała przestrzeń kosmiczną, będąc narażoną na promieniowanie. Okazało się, że błędne stany pamięci pojawiały się nawet ćwierć tysiąca razy na dobę! Na powierzchni Ziemi jesteśmy chronieni atmosferą i sytuacje takie są znacznie mniej prawdopodobne, ale wciąż istnieje ryzyko, że promieniowanie może spowodować omyłkowe „przestawienie” bitu.

Kiedy dochodzi do takiego przestawienia bitu informacja ulega „przekłamaniu”. Może to nie mieć żadnego znaczenia – na przykład jakiś piksel na ekranie będzie nieco innego koloru, albo może mieć ogromne znaczenie – zmieni się kwota w operacji finansowej albo system się po prostu zawiesi. O ile w zwykłym komputerze ryzyko takich sytuacji jest jeszcze akceptowalne, to w wypadku serwerów chcemy minimalizować ryzyko tego rodzaju incydentów.

Temu właśnie służy technologia ECC. W uproszczeniu polega ona na obliczaniu sumy kontrolnej bitów tak, że jeśli jedne z nich „omyłkowo” zostanie przestawiony, to system stwierdzi niezgodność sumy kontrolnej ze stanem bitów. Co więcej – będzie w stanie, w pewnym zakresie, poprawić stan bitu na właściwy tak, żeby suma kontrolna znowu się zgadzała.

Jakby tego było mało – pamięć RAM w serwerze jest tak zaawansowana, że potrafi zgłaszać do specjalnego procesora serwisowego, ile razy konieczne było wykonywanie korekcji ECC. Pewna liczba takich korekcji w jednostce czasu jest uznawana za normalną, jeśli jednak będzie ich zbyt wiele – może to świadczyć o wadzie produkcyjnej lub uszkodzeniu modułu RAM. W takim wypadku serwer jest w stanie poinformować o konieczności wymiany takiej „niewiarygodnej” już kości pamięci.

Wielordzeniowość

Dziś typowy procesor i7 do zastosowań desktopowych oferuje 4 fizyczne rdzenie i 8 wątków dzięki technologii HT. Ta sama technologia jest stosowana w rozwiązaniach serwerowych Intel Xeon. W uproszczeniu pozwala ona na pracę nad więcej niż jednym wątkiem przez jeden rdzeń tak, żeby maksymalizować efektywność wykorzystania mocy każdego rdzenia. Warto mieć jednak na uwadze, że procesory „cywilne”, do użytku biurowego i domowego, dysponują coraz większymi liczbami rdzeni.

Podstawowe modele Intel Xeon również mają 4 rdzenie i 8 wątków – jednak tutaj to dopiero początek możliwości, bowiem na rynku są rozwiązania 8-, 12-, 16-, 18- a nawet 22-, 32- i 64- rdzeniowe, co w połączeniu z technologią HT może dać nawet 44 logiczne rdzenie z jednego procesora.

Multi CPU

Procesory Intel Xeon – poza podstawową linią jednosocketową, są przystosowane do pracy w środowiskach 2- a nawet więcej procesorowych. Oznacza to, że w jednym serwerze możemy umieścić np. 2 serwerowe Xeony 8-rdzeniowe i utworzyć tym samym maszynę o możliwościach obliczeniowych niemal 4-krotnie wyższych (w zastosowaniach serwerowych) niż w wypadku serwera opartego o procesor i7.

Wprawdzie często taktowanie tych rdzeni będzie nieco niższe, ale w efektywnej pracy serwera więcej skorzysta się na dodatkowych rdzeniach niż na nieco wyższym taktowaniu pojedynczego rdzenia.

Overclocking procesora

Procesory serwerowe są projektowanie z myślą o maksymalizacji stabilności. Procesory do użytku domowego projektuje się z myślą o osiągach i cenie. Dla wielu grup użytkowników – graczy i pasjonatów PC, możliwość przetaktowania procesora to istotny czynnik zakupowy. Przetaktowanie procesora to działanie mające na celu wymuszenie jego działania z parametrami – głównie częstotliwością pracy i napięciem – wykraczającymi poza standard, w jakim został wyprodukowany. Przykładowo: producent sprzedaje procesor określając, że fabrycznym ustawieniem jest 3.0 GHz, a użytkownik wymusza działanie z częstotliwością 3.4 GHz. Może to dać istotny wzrost osiągów, jednak prawie zawsze okupione jest:

• zwiększeniem temperatur i koniecznością zaawansowanego chłodzenia
• nieproporcjonalnie wielkim do wydajności obliczeniowej wzrostem zapotrzebowania na energię
• ryzykiem niestabilności pracy (nieprawidłowe działanie skutkujące zawieszeniem aplikacji lub systemu).

Raczej mało kogo interesują tego typu praktyki w środowisku serwerowym, gdzie stabilność jest istotna. Dlatego procesory serwerowe, co do zasady, nie przewidują możliwości podkręcania. Próżno też szukać na płytach głównych wszystkich opcji do podkręcania, charakterystycznych dla modeli gamingowych.

Undervolting procesora

Przeciwieńskiem overclockingu jest undervolting, czyli działanie mające maksymalizować wydajność energetyczną procesora. Może odbywać się to poprzez niewielkie obniżenie napięcia oraz zarządzanie stanami energetycznymi. Procesory w trybie „eco” czasami nieco wolniej „budzą się” do pełnej wydajności po otrzymaniu wymagających zadań, ponieważ – mówiąc w uproszczeniu – pomiędzy zadaniami są głębiej „uśpione” – jednak dzięki temu, zwłaszcza jeśli mamy długie okresy mniejszego zapotrzebowania na moc – zużycie energii odczuwalnie spada.

Procesory serwerowe, podobnie jak klasyczne biurowo-domowe – daje się przystosować do takiego rodzaju pracy, choć tu znowu liczba opcji konfiguracyjnych nie jest tak bogata jak w wypadku płyt dla graczy.

Technologie w procesorach

Poza wspomnianą już technologią HT, oba typy procesorów (w ramach generacji i7 Haswell / Xeon Devil’s Canyon) generalnie współdzielą zestawy instrukcji SSE4.1/4.2, AVX 2.0. Zbliżona jest moc i możliwości obliczeniowe per jeden rdzeń, zwłaszcza kiedy porównamy modele o zbliżonym taktowaniu.

Modele Xeon dostarczają natomiast dodatkowe technologie, jak przykładowo:

• Intel® Fast Memory Access (niższe opóźnienia)
• Intel® Flex Memory Access (łatwiejsza rozbudowa i rekonfiguracja)
• Intel® Trusted Execution (bezpieczeństwo)

Dla zainteresowanych podajemy link do przykładowego porównania modeli ze strony producenta:
Porównanie procesorów i7 vs Xeon