AMD EPYC PLATFORM
AMD EPYCプラットフォーム
AMDが「最高性能のx86 CPU」と謳うサーバーCPU 圧倒的な価格性能比・DDR5メモリ・PCIe Gen5 使いやすい高性能をお手元に。
EPYCシリーズは、2017年にAMD社がサーバ・組み込みシステム向けにリリースを開始したx86-64(x64)アーキテクチャのプロセッサです（コンシューマ向けはRyzenシリーズ）。高性能なメニーコアプロセッサで、コストパフォーマンスの点でも優れた製品です。HPC分野に加えて、仮想化環境/クラウド利用、メディア/エンタテインメント分野などでも注目されています。
BASIC CONFIGURATIONEPYCシリーズの基本構成
AMDは1つのCPUソケット上に多くのコアを集積する方法としてMCM（Multi-Chip Module）によるマルチダイ化を進めてきました。
EPYCプロセッサではダイはチップレットと呼ばれ、第2世代以後はCPUチップレット（CCD:CPU Complex Die）とI/Oチップレット（IOD:I/O Die）がそれぞれ独立して設計されています。
第2世代EPYC（Rome）、 第3世代（Milan）では、CCDの製造にTSMC 7nm/6nmプロセスを採用してダイを小型化。8コアのCCDを8モジュール搭載することに成功し、1CPUソケットあたり最大64コア/128スレッドの構成が可能になりました。
第4世代（Genoa）ではCCDに5nmプロセスを使用してチップレットをさらに小型化し最大コア数が96コアに増加。さらに新しいIODでDDR5メモリとPCIe 5.0に対応しました。
EPYC 9004シリーズ（開発コード名：Genoa/Genoa-X）
・Zen3アーキテクチャを改良したZen4アーキテクチャを採用しています。
・EPYC 9004シリーズではCCDが従来の7/6nmに代わって5nmのプロセスルールで製造され、より多くのCCDを搭載可能となりました。
・1CPUソケットあたり96コア/192スレッドまでのモデルがラインアップされています。
・IODが12チャネルの次世代メモリ規格DDR5に対応してさらに広帯域でのメモリアクセスが可能になったほか、PCI Express Gen5やCXL（Compute Express Link）1.1+などの高速I/O技術への対応が図られています。
・第4世代EPYC（Genoa）搭載サーバは絶対的な性能とコストパフォーマンスにより、HPC分野はもとより各種エンタープライズ用途、レンダリング処理を中心としたメディア/エンタテインメント、仮想環境やクラウドなど、幅広い分野での採用が見込まれます。
・第3世代EPYC（Milan-X）と同様に、L3キャッシュを3次元積層した大容量キャッシュメモリ版のGenoa-Xも近日登場する見通しです。
EPYC 7003シリーズ（開発コード名：Milan/Milan-X）
・Zen2アーキテクチャを改良したZen3アーキテクチャを採用しています。
・プロセスルールは7nmのまま、キャッシュ階層や内部の分岐予測、実行ユニットなどの見直しなどによるIPCの改善約19%増などの性能の向上と、セキュリティ関連機能に手が加えられました。
・第2世代EPYCシリーズとのソケット互換性を持ち、4/6/8チャネルDDR4のメモリ構成に対応し、用途に応じたより柔軟なメモリ構成が可能になりました。
・6nmプロセスで製造され、L3キャッシュを3次元積層することで大容量のキャッシュメモリを搭載したMilan-Xプロセッサは、メモリ帯域が性能に影響するHPCアプリケーションなどで顕著な性能向上を実現しました。
EPYC 7002シリーズ（開発コード名：Rome）
・第2世代EPYCプロセッサはZenアーキテクチャを改良したZen2アーキテクチャを採用し、7nmのプロセスルールで製造されました。
・実行効率が改善されてIPCが競合製品（Intel Xeon scalable）と同等になりました。
・プロセスの微細化によりチップレットのサイズが縮小され、1ソケットあたり最大64コア/128スレッドの製品がラインアップされました。
・8チャネルのDDR4メモリチャネル、最大128レーンPCIe Gen4をサポートする、コストパフォーマンスに優れた画期的な高性能プロセッサに進化しました。
・マルチスレッド機能の脆弱性による情報窃取への対応など、セキュリティ関連機能も強化されました。
FEATUREZen2/3アーキテクチャ（Rome/Milan）の特徴
Zen2アークテクチャは、SIMD(Single Instruction Multiple Data)演算ユニットを128-bit幅から256-bit幅に拡張（浮動小数点演算性が２倍）し、1クロックで実行できる命令数（IPC：Instructions Per Cycle)を15％改善、動作クロックの向上、分岐予測の改良、キャッシュサイズの見直し、各種キューやレジスタの拡張など、Zenアークテクチャ（EPYC 7001シリーズ）から多岐にわたる改良が施されています。Zen3では更にIPCが19％改善されています。
Zen2/3プロセッサの基本構造は同じで、8コアを単位とした「Chiplet」チップ（CPU Complex ダイ)と、メモリコントローラやPCIeコントローラなど各種コントローラを集約したI/O Chiplet（sIOD：Server I/O ダイ)による構成となっています。そのためEPYC 7002シリーズ（開発コード名：Rome）及びEPYC 7003 シリーズ（開発コード名：Milan）は、最大8コア（１Chiplet）x8＝64コアのプロセッサとなっています。
Rome/Milan搭載サーバーは絶対的な性能とコストパフォーマンスによって、HPC分野はもとより、消費電力効率の良さから各種エンタープライズ用途、レンダリング処理を中心としたメディア/エンタテインメント、仮想環境やクラウドでの利用など、広く活用されています。
↓ZenアーキテクチャとZen2/3アーキテクチャのデザイン比較
↓Zen2/3アーキテクチャの特徴
ROADMAP & OVERVIEWロードマップと機能の概要
※Tick – Tock(チク タック)：新プロセス（微細化）の導入と、
CPUの基本設計（マイクロアーキテクチャ）の改良による性能向上を交互に行うCPUの開発モデル。
EPYC 9004シリーズ（Genoa）の概要
https://www.amd.com/ja/processors/epyc-9004-series
- “Zen4” CPU ・ 8 cores CCD × 12（96 cores / 192 threads） + IOD
- Socket SP5
- 320W-400W TDP
- 128 lanes PCIe 5.0, CXL 1.1+
- 12 channels DDR5-4800 memory
（up to 512GB/slot, Max 6TB）
・ CCD:5nm TSMC Process
Genoa/Genoa-X
EPYC 7003（Milan）、7003Xシリーズ（Milan-X）の概要
https://www.amd.com/ja/processors/epyc-7003-series
- “Zen3” CPU ・ 8 cores CCD × 8（64 cores / 128 threads） + IOD
- Socket SP3
- 155W-280W TDP
- 128 lanes PCIe 4.0
- 8/6 channels DDR4-3200 memory
（up to 256GB/slot, Max 4TB）
・ CCD:7nm（Milan）/6nm（Milan-X） TSMC Process
Milan/Milan-X
EPYC 7002シリーズ（Rome）の概要
https://www.amd.com/ja/processors/epyc-7002-series
- “Zen2” CPU ・ 8 cores CCD × 8（64 cores / 128 threads） + IOD
- Socket SP3
- 120W-225W TDP
- 128 lanes PCIe Gen4
- 8 channels DDR4-3200 memory
（up to 256GB/slot, Max 4TB）
・ CCD:7nm TSMC Process
Rome / Miran
SECURUTY FUNCTIONセキュリティ関連機能
EPYCプロセッサは、AMD独自のセキュリティ機能群「Infinity Guard Security」を実装しています。
https://www.amd.com/ja/technologies/infinity-guard
たとえば、SME：Secure Memory Encryption機能は、メモリ空間への直接攻撃や、物理的にサーバにアクアセスするコールドブートアタックに対応するため、暗号化されたメモリへのアクセスをサポートします。
また仮想環境向けに、SEV：Secure Encrypted Virtualization機能を実装し、暗号鍵を生成して仮想マシン（VM)同士を隔離することで、1つの仮想環境の管理者権限やハイパーバイザが攻撃者に侵害された場合でも、その他の仮想マシンを保護することができます。
Zen2：EPYC7002シリーズ（Rome）以降のEPYCプロセッサでは、CPUとは独立したASP：AMD Secure Processerを内蔵しており、「Root of Trust」としてブートROM/ブートローダ/BIOSといった各層での認証を行いOSのセキュアなBootを保証します。これによりBIOS改ざん攻撃などに対するハードウェアレベルのセキュリティ機能を提供しています。またSEVの暗号鍵の生成などもASPが行います。
Zen3：EPYC7003シリーズ（Miran）では、仮想環境向けのセキュリティであるSEVが、従来のVＭ単体からVMの中に作られたVM（ネストされたVM）にも適用される（SEV-ES）など、強化されています。
- SEV：Secure Encrypted Virtualization
Encrypt Each VM with Unique Keys - SEV-ES：SEV – Encrypted State
VM Integrity with Protected CPU Registers - SEV-SNP：SEV – Secure Nested Panging
Hardware Protection Against Malicious Hypervisors
※Root of Trust：デバイスの信頼性を保証するための、ハードウェア/ソフトウェアコンポーネント。ソフトウェアの完全性検証とは、セキュアブート及び、セキュアアップデート機構をいう。