Чем отличаются серверные процессоры от обычных

Здравствуйте, дамы и господа, в этой статье хочу рассказать вам про отличия серверных процессоров от обычных потребительских моделей. Зачем нужны серверные процессоры? Мощнее ли они? Каковы отличия от потребительского сегмента? На эти вопросы вы получите ответы в данной статье.

Ключевые отличия серверных процессоров от потребительских

Знаете, достаточно задать вопрос про отличия в Google и получить множество ответов, но мне они не очень нравятся, ибо некоторые статьи написаны полными профанами, а другие, наоборот, специалистами, не одну собаку съевшими в этом направлении. И то, и то получается непонятным, ибо в одном случае даётся полнейшая чушь, в стиле «серверные процессоры мощнее, в играх дают прирост в 9000 FPS, а косынка вообще идёт на максималках», что далеко от реальности, а в другом чуть ли не научный трактат с кучей непонятных слов и понятий.

Я постараюсь объяснить максимально просто, дабы даже человеку, далёкому от данной сферы, было понятно, о чём ведётся речь.

Соответственно, здесь не будет детального разбора технологий, ибо простыми словами это всё не объяснить.

Технологии серверных процессоров

Потребительский сегмент процессоров — огрызок серверного. То что важно в серверном оборудовании, редко пригодится обычному человеку. Соответственно, многое из того, что есть в серверных процессорах, не поддерживается обычными. Давайте вкратце разберём, о чём идёт речь. Постараюсь не грузить вас непонятными технологиями, но вообще без этого не обойтись.

Давайте посмотрим на потребительский сегмент беглым взглядом и на его возможности.

А теперь взглянем на серверный сегмент и посмотрим на его мощности.

Ну и добавим серверные процессоры AMD для сравнения.

Если смотреть чисто по тактовой частоте, которую некоторые ошибочно считают скоростью процессора, то можно посчитать, что потребительский сегмент даже мощнее, чем серверный. Но всё немного иначе, ведь серверные процессоры разрабатываются с учётом потребностей рынка, соответственно, важно учитывать множество факторов помимо тактовой частоты.

И ещё: по тактовой частоте можно сравнивать только процессоры, которые созданы с одинаковой архитектурой и техпроцессом. За скорость могут отвечать многие факторы. Банально, в некоторых задачах важен кеш, в других тактовая частота, в третьих задачах важную роль сыграют наборы команд.

И тут мы можем увидеть разительную разницу между потребительским сегментом и корпоративным.

Задачи разные, соответственно, возможности тоже. Начнём с простого. Возьмём для примера процессор Intel Core i9-12900, который можно взять за 600-700 евро. Не буду полностью расписывать характеристики, можете посмотреть их здесь: https://ark.intel.com/content/www/ru/ru/ark/products/134597/intel-core-i912900-processor-30m-cache-up-to-5-10-ghz.html.

А теперь посмотрите на Intel Xeon Gold 6326, который обойдётся примерно в 1,5 тысячи евро: https://ark.intel.com/content/www/ru/ru/ark/products/215274/intel-xeon-gold-6326-processor-24m-cache-2-90-ghz.html.

Вроде бы по всем фронтам проигрывает. Частота ниже, DDR5 не поддерживается, разве что максимальное TDP ниже. Но есть некоторые нюансы. Например, технологии производства.

Потребительский сегмент допускает больше браков, технология сделана менее надёжной, соответственно, больше шансов, что процессор выйдет из строя при работе 24/7. В общем, ошибки, сбои при работе, которые допустимы по техпроцессу в потребительском сегменте, абсолютно недопустимы в корпоративном.

У корпоративного сегмента больше требований к надёжности, соответственно, то, что годится для потребительского сегмента, будет отсеяно ещё на этапе тестирования в корпоративном сегменте и отправлено в брак.

Даже если данный процессор может полноценно работать, его всё-равно забракуют. Ходят слухи, что такие процессоры попадают во всякие китайские магазины, а потом их продают за меньшие деньги, но доказательств нет.

А теперь давайте посмотрим на характеристики серверного процессора внимательнее.

Итак, начнём с объёма оперативной памяти и её характеристик. Зачем нам нужно такое ужасное число, целых 6 терабайт? Учтите, реальной оперативы можно поставить всего пару терабайт. 6 терабайт только если использовать планки Optane. Об этом чуть попозже.

Продолжим. Зачем нам столько памяти? На самом деле это важно. Вы сейчас читаете сайт. Этот сайт расположен на виртуальном хостинге. У хостинга есть разные технологии для ускорения доступа к сайту. Например, кеширование Redis, в некоторых случаях сайт вообще может быть полностью предзагружен в оперативную память, дабы максимально ускорить доступ к нему.

А теперь представьте, что кеши тысяч сайтов лежат в оперативной памяти сервера. Это запросто может сожрать пару терабайт. И потребительскими 128 Гб тут не отделаться.

Обычная схема проста: мы отправляем запрос к сайту → сервер обрабатывает запрос, находит данные конкретного сайта на HDD или SSD → загружает данные в оперативную память и обрабатывает их → передаёт обработанные данные клиенту.

Соответственно, если держать критически важные данные в оперативке, то скорость обработки данных значительно увеличится, так как нет нужды обращаться к дисковой памяти, которая намного медленней оперативной.

Также давайте обратим внимание на каналы. Их здесь 8, на потребительских процессорах обычно 2 канала или 4. Давайте упростим. Мы можем ставить одну планку DDR на канал. Чем больше каналов, тем больше планок можем поставить.

Также есть ещё один интересный тип памяти, который не поддерживается потребительскими процессорами. Да, я сейчас про Intel Optane DC Persistent Memory.

Оперативная память у нас энергозависимая. Это значит, что стоит нам обесточить устройство, как содержимое памяти очистится.

Но есть альтернатива, как раз таки Intel Optane DC Persistent Memory. Фактически эту память можно назвать SSD, который вставляется в слот оперативной памяти. Имеет больший объём, чем платы оперативной памяти, а данные при обесточивании никуда не исчезают. Но по скорости проигрывает платам DDR4 или DDR5. Используется нечасто, но, например, для кешей Redis и некоторых веб-приложений подойдёт.

Также стоит обратить внимание на ECC. Это тип оперативной памяти с автоматической коррекцией ошибок. В потребительском сегменте такая память недоступна. То бишь пока работает персональный компьютер, то в оперативной памяти будут копиться ошибки. И чтобы от них избавиться, нам надо обесточить память, то бишь выключить или перезагрузить устройство.

ECC позволяет избавиться от ошибок без обесточивания, что очень важно для устройств, которые работают постоянно без выключения. В потребительских системах ECC практически не встречается.

Также обратите внимание на параметр «масштабируемость». «2S» означает, что на одну материнку мы можем поставить сразу два процессора. Очень полезно для той же виртуализации. Я не видел потребительских систем, которые поддерживали бы масштабируемость.

Также поддержка каналов PCIe. 64 канала PCI Express позволяет нам воткнуть больше дополнительной периферии. Например, SSD, которые работают на данной шине.

Также поддержка нестандартных технологий и наборов команд. Например, Intel RDT или AVX-512.

Если расскажу про каждую технологию даже вкратце, то статья превратится в книгу. Но на серверных процессорах доступно больше технологий, например, поддержка VT-x или технологии для улучшения работы с шифрованием.

Так что технологии разительно разнятся. И у потребительских процессоров заметно меньше возможностей, чем у серверных.

Мощнее ли серверные процессоры потребительских

Этот вопрос бесполезен, ибо в одних задачах будут выигрывать потребительские процессоры, например, компьютерные игры. А в задачах, где важно количество потоков и кеш или работа с дисковой подсистемой будут выигрывать серверные процессоры. Всё просто: данный вопрос не имеет смысла, его нужно задавать конкретнее. Например, какой процессор лучше для игр?

И тут я отвечу: берите Intel Core или AMD Ryzen. Они дешевле, а в играх будут показывать результаты даже получше, чем серверные процессоры.

Какой процессор лучше для виртуализации, RAID или аналитики баз данных или работы с числами с плавающей точкой? Ну, берём Itel Xeon или AMD Epic. Но в данной ситуации всё зависит не только от процессора, но и программного обеспечения, ведь нужно заставить правильно работать ПО для того, чтобы оно эффективно задействовало кеш, а также все ядра и потоки процессора.

Для начала, что такое ядра и потоки. Обойдусь без технических деталей, но даже сейчас ужасаюсь от сложности задачи: простым и понятным языком всё это трудно описать.

Давайте сравним с организмом: процессор не мозг, он сам не думает. Он получает инструкции и исполняет их, всё. Скорее это напоминает лишь часть нашего мозга, которая позволяет получать нам данные, например, тактильные и визуальные, а потом перерабатывать в удобваримый для мозга вид. И то, только частично. Например, анализом данных занимается и видеокарта, которая имеет собственное ядро.

Процессор можно назвать заплаткой между остальными компонентами компьютера: он позволяет циркулировать данным между компонентами, обрабатывая машинный код.

Процессор не просто так называют центральным, соответственно, это не просто «штучка, которая переводит команды в машинный язык», а целый набор разных компонентов для поддержки разных технологий, а также состоящий из огромного количества микроконтроллеров на «все случаи жизни».

Сейчас будет небольшой рассказ о том, что такое ядра, потоки, а также почему пошли именно этим путём, возможно, вы это и без меня знаете, но для людей, далёких от темы, будет полезно.

И ядра тут играют большую роль. Наверное, люди постарше помнят времена, когда были одноядерные процессоры и мерились они тактовой частотой между собой. Но почему же нам понадобилось 2, 4, 8, 16, 32 и большее количество ядер? Например, у Intel Xeon Platinum 9282 вообще 56 ядер.

Или компания Ampere, которая планирует выпустить 80 и 128-ядерные процессоры. Зачем же это нужно?

Проблема в том, что при одном ядре, сколько бы мы ни нагнали тактовой частоты, мы упираемся в проблему архитектуры: процессор выполняет команды последовательно, пока он не выполнит предыдущую команду, не возьмётся за следующую.

И повышение частоты помогает лишь выполнить последовательные команды чуть быстрее. На определённом этапе заметили, что повышение тактовой частоты не даёт практически никакого прироста к скорости. И тогда всерьёз взялись за многоядерные процессоры.

Вместо одного процессора, которые выполняет задачи последовательно, мы получили несколько ядер, которые выполняет команды параллельно друг другу. Соответственно, теперь можно один набор команд отправить на одно ядро, второй — на второе и так далее.

Но пришлось чуток пожертвовать тактовой частотой, чуть дальше объясню, по какой причине.

Проекты многоядерных процессоров были уже давно, но появились они на рынке после того, как стали жизненно необходимы, ибо требования возрастали, процессорам стало нужно выполнять много задач, а делать это последовательно — неэффективно.

Да, были и другие архитектурные решения, которые позволяли работать процессору распределённо, но они имели серьёзные недостатки, так что архитектура осталась прежней, просто начали наращивать количество ядер.

Но и тут не обошлось без читерства. Ведь физически трудно сделать большое количество ядер, а ведь было бы неплохо ещё больше команд пускать параллельно друг другу.

И тут подъехал костыльный метод многопоточности. Он не идеален, но работает. Называется это гиперпоточностью.

Фактически одно ядро в гиперпоточности выполняет работу сразу двух ядер, но не так эффективно, как отдельное ядро.

Недостатком многоядерности стало то, что ядра греются, а в сравнительно небольшой процессор нужно засунуть кучу ядер и контроллеров, что повышает потребление энергии, а также тепловыеделение. И пришлось пожертвовать тактовой частотой, дабы компьютер просто не расплавился.

В потребительском сегменте огромное количество ядер особо ничего не решает. 4-8 ядер хватит за глаза для большинства задач, но в корпоративном сегменте задачи перед процессорами стоят иные.

Например, виртуализация. Часто используется в ЦОД (центр обработки данных). Условно говоря, есть у нас тысяча клиентов и каждый себе хочет сервер с определённой мощностью. Ну, давайте так, для задач хватит 4-ядерного процессора с частотой 2400 МГц, 8 гигабайт оперативки, 500 ГБ SSD, а также пары терабайт HDD. Без марок, просто рандомные характеристики.

Можно собрать сотню устройств с данными характеристиками, но каждый сервер будет занимать место, также у каждого сервера должен быть свой блок питания, корпус. В общем, неудобно и очень дорого.

Виртуализация позволяет нам пойти иным путём. Мы можем собрать с десяток очень мощных серверов в один «кластер», а потом создать виртуальные серверы с нужными характеристиками. В итоге экономим место, а также значительно сокращаем стоимость, так как значительно уменьшаем энергопотребление, а также площадь, занимаемую оборудованием.

И подобных сценариев использования серверного оборудования море. Например, есть у нас 1С, а также куча людей на удалёнке, которые работают из разных регионов страны. Значит, эту базу можно разместить на сервере, а доступ к ней можно получить из любой точки Земли.

Также можно сделать терминальный сервер. Можете по ссылке прочитать про эту технологию.

Вариантов много, именно для таких задач нужны серверные процессоры, так как они надёжнее, а также позволяют гибко работать с технической инфраструктурой, чего не позволяют потребительские системы.

Вердикт прост: если вам поиграть в игрушки да пофотошопить, то на серверные процессоры даже не смотрите. Нужно сделать сервер, который будет работать 24/7 и выполнять определённые задачи? Тогда серверный — лучший вариант.

И дело тут не в мощности и скорости, а в задачах. Вам не нужна тактовая частота в 5 ГГц там, где достаточно 2,4. Каждый сервер — сборка под определённую задачу. Не больше, но и не меньше.

Выбирайте под задачи

Если вам нужно просто поиграться в игрушки, смонтировать видео или сидеть в интернете, то вам достаточно и простого потребительского процессора. Он выйдет дешевле, причём заметно. А серверный процессор не даст особых преимуществ в данных задачах.

Конечно, поддержка того же AVX-512 в некоторых задачах может дать заметный прирост, например, при работе с нейросетями, шифровании. По слухам, в майнинге на процессоре. Но точно не в большинстве повседневных задач.

Так что если у вас задачи построить какой-нибудь веб-сервер, или вычислительную станцию, особенно если будет много задач с плавающими числами, то обратите внимание на серверные процессоры.

Если вам просто поиграть, то потребительского сегмента точно хватит.

Надеюсь, всё понятно объяснил, на этом с вами прощаюсь и желаю успехов!