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Xeon E3-1275 v3 Haswell: scontro generazionale

Xeon E3-1275, Xeon E3-1275 v2 e Xeon E3-1275 v3. CPU per workstation e server alla prova.

 

 

1.  Xeon E3-1275 v3 Haswell: scontro generazionale

Introduzione

 

Nel 2011 Intel introdusse l'architettura Sandy Bridge, che abbiamo poi ritrovato sotto varie forme nel settore mobile, desktop e server. Prima ancora, Intel aveva fatto la stessa cosa con Nehalem, suddiviso in una gamma di prodotti con nomi in codice ben stampanti nella memoria: Clarksfield, Bloomfield, Lynnfield, Gainestown e Beckton. Se con la mente tornate indietro, trovate tanti esempi di come Intel sia riuscita a usare un progetto in più segmenti ottimizzando ogni configurazione.

 

Con Haswell Intel ha percorso la stessa strada. Abbiamo già dato uno sguardo all'architettura in ambito mobile e desktop, ma ora è tempo di passare ai segmenti workstation e server entry-level con lo Xeon E3-1200 v3. Alcune caratteristiche presenti sulle CPU Core e Xeon sono comuni, come il controller PCIe all'interno della CPU, il supporto alla memoria DDR3 dual-channel e le frequenze simili, con un aumento delle prestazioni frutto in gran parte delle revisioni dell'IPC (istruzioni per ciclo di clock) e minori consumi da una generazione all'altra.

Nel passaggio da Xeon E3-1200 LGA 1155 a Xeon E3-1200 v2 LGA 1155, e ora allo Xeon E3-1200 v3 LGA 1150, la velocità del processore rimane simile, con leggeri incrementi in certe aree. Similmente la quantità di lavoro svolta in un ciclo di clock ha continuato a crescere, ma non in modo incredibile. Il supporto di memoria è migliorato, arrivando a 32 GB di memoria unbuffered ECC.

I chip Xeon E5 di fascia alta, pensati per carichi di lavoro più intensi, possono gestire fino a quattro canali di memoria e soluzioni DIMM registered. Questo permette alle piattaforme LGA 2011 d'indirizzare centinaia di gigabyte di memoria. Quando Sandy Bridge arrivò sul mercato, 32 GB sembrano molti per un piccolo server o una workstation. Nel 2013 anche i PC desktop di fascia alta possono integrare così tanta memoria.

Quando però ci si trova a investire molti soldi è importante mantenere il focus sul tipo di lavoro da svolgere che la propria piattaforma. Avete bisogno di più CPU in un sistema? Il consumo è un grande problema? E che dire dei prezzi? Esistono soluzioni praticamente per tutto, e lo Xeon E3 è maggiormente indirizzato ai piccoli server e alle workstation entry-level. Pensate al web hosting, a piccoli progetti di design e alla centralizzazione dei dati in un ufficio.

Tre generazioni di Xeon E3-1275

Intel ha mantenuto la stessa interfaccia tra gli Xeon E3 Sandy e Ivy Bridge, entrambi compatibili con il socket LGA 1155. Nella maggior parte dei casi, passare da un chip a un altro è solo questione di un aggiornamento BIOS. Con Haswell invece sono stati fatti notevoli cambiamenti (come un regolatore di tensione totalmente integrato) che richiedono una nuova interfaccia chiamata LGA 1150, la quale impone naturalmente nuove motherboard.

Processore

Architettura

Processo

Interfaccia

Debutto

Intel Xeon E3-1200

Sandy Bridge

32 nm

LGA 1155

2011

Intel Xeon E3-1200 v2

Ivy Bridge

22 nm

LGA 1155

2012

Intel Xeon E3-1200 v3

Haswell

22 nm

LGA 1150

2013

Ma se da Ivy Bridge ad Haswell Intel ha cambiato il socket, non dimentichiamoci che da Sandy a Ivy Bridge c'è stato un salto di processo produttivo, dai 32 ai 22 nanometri. Il primo beneficiario di questo avanzamento tecnologico è stato il segmento mobile, ma dato che le serie Xeon E3-1200 si basano sulle medesime architetture delle CPU Core i3, i5 e i7, questi passi avanti influenzano anche la gamma Xeon.

Fino a poco tempo fa gli Xeon E5 erano tutti basati sulla vecchia architettura Sandy Bridge-EP/EN a 32 nm. Intel ha introdotto la famiglia v2, mentre le soluzioni E3 sono "una generazione avanti" grazie ad Haswell.

La seguente tabella confronta tutte e tre le generazioni:

Xeon E3-1275

Xeon E3-1275 v2

Xeon E3-1275 v3

numero di core

4

numero di thread

8

Base clock

3.4 GHz

3.5 GHz

Turbo Boost max

3.8 GHz

3.9 GHz

Cache L3 condivisa

8 MB

Estensioni set istruzioni

SSE4.1/4.2, AVX

SSE 4.1/4.2, AVX 2.0

TDP

95 W

77 W

84 W

Memoria max

32 GB, Unbuffered ECC DDR3

Max. Memory Data Rate

DDR3-1066/1333

DDR3-1333/1600

# of Memory Channels

2

Max. Memory Bandwidth

21 GB/s

25.6 GB/s

GPU

HD Graphics P3000

HD Graphics P4000

HD Graphics P4600

Frequenza GPU

850 MHz

650 MHz

350 MHz

Freq. GPU dinamica

1.35 GHz

1.25 GHz

1.25 GHz

Numero display supportato

2

3

Revisioni PCI Express

2.0

3.0

Quick Sync Video

vPro

VT-x with EPT

VT-d

TXT

AES-NI

TSX-NI

No

L'evoluzione più importante – e può suonare ironico in ambito workstation – riguarda la grafica integrata. Intel si affida alla HD Graphics 4600 e, come abbiamo visto in altri settori, non adotta la più potente Iris Pro 5200. L'HD Graphics P4600 ha 20 Execution Unit, quattro in più della precedente generazione.

Supermicro SuperWorkstation 5037A-iL: la piattaforma LGA 1155

Supermicro ci ha fornito due workstation per le nostre prove. La prima è una soluzione LGA 1155 in grado di ospitare lo Xeon E3-1275 e il 1275 v2. La seconda, che vedremo nella prossima pagina, è una versione aggiornata con uno Xeon E3-1275 v3 basato su architettura Haswell.

La SuperWorkstation 5037A-iL usa un case mid-tower Supermicro CSE-732D4F-500B. È colorato di nero, come suggerisce il finale del model number. Dall'esterno possiamo scorgere solo poche funzioni chiave; tutto il resto è prudentemente coperto. Si possono subito notare un pannello frontale ventilato da 5,25", un paio di porte USB 2.0, due USB 3.0 e connettori audio.

Questo è un case per workstation, quindi la parte alta dello chassis non offre la possibilità di montare una ventola. Tutto il flusso dell'aria è diretto dalla parte frontale a quella posteriore. Nel parte posteriore, vediamo un alimentatore 80 Plus Bronze da 500 W, una ventola da 120 mm poco sotto, e gli slot di espansione. Il pannello laterale usa una combinazione di viti e agganci per mantenere il sistema sigillato.

All'interno del case c'è un cestello per il montaggio senza viti per dischi da 3,5", che può ruotare grazie a una leva e dando un colpetto alla gabbia. In questo modo consente di accedere rapidamente ai quattro alloggiamenti per dischi rigidi. Quest'ultimi sono racchiusi in una slitta di plastica. Il veloce meccanismo di montaggio elimina l'uso delle viti.

Supermicro ha scelto una motherboard X9SAE. È una scheda madre interessante perché si basa sul chipset C216 di Intel, che permette di usare i processori Intel LGA 1155 e le rispettive GPU integrate. La X9SAE include un'uscita VGA e due HDMI. Come potete notare, c'è una grande differenza tra il layout della X9SAE e ciò che gli appassionati si aspettano di trovare sulle soluzioni desktop.

Gli slot DIMM della piattaforma si allineano con il flusso dell'aria, beneficiandone. Le motherboard per appassionati tendono ad avere moduli orientati dall'alto al basso, o da nord a sud se preferite, sfruttando il flusso dell'aria di questi sistemi che spesso hanno però una ventola che butta fuori l'aria calda dalla parte alta. Chiaramente questa è una configurazione per server entry-level e workstation. Questo è il motivo per cui installiamo le CPU Xeon E3-1275 e 1275 v2.

 

La connettività Ethernet è gestita dai controller Intel 82579LM e 82574L. Se non avete familiarità con il networking di server e workstation, l'82574L è un controller di circa cinque anni fa. Il suo costo BOM (Bill of Materials, distinta base) è decisamente superiore a quello che un produttore di motherboard pagherebbe per una soluzione concorrente, ma beneficia di un grande supporto da parte del sistema operativo, è veloce e stabile. Il PHY 82579LM, d'altra parte, è integrato nella piattaforma. Poiché è stato introdotto insieme all'architettura Sandy Bridge, molti sistemi operativi hanno bisogno di driver farlo funzionare.

Il supporto all'archiviazione è tipico per le motherboard C216. Ci sono quattro porte SATA 3Gb/s e due SATA 6Gb/s integrate. Questa è un'area in cui Haswell migliora rispetto alla precedente generazione. Trattandosi di una workstation, la "A" nel nome del modello indica che X9SAE include fino a 7.1 canali audio integrati, gestiti dal codec Realtek ALC889. La scheda ha anche un connettore S/PDIF.

Aggiungete che le schede sono gestite da uno slot PCI Express 3.0 a 16 linee, due slot di seconda generazione PCIe x4 (uno dei quali è esposto sotto forma di slot x8), due canali a singola linea e uno slot PCI a 32 bit di vecchia generazione. Insieme allo chassis Supermicro SC732, la piattaforma include un meccanismo di ritenzione per schede grafiche dedicate di grandi dimensioni.

Un'altra caratteristica notevole della piattaforma include quattro porte USB 3.0 e fino a otto USB 2.0 per periferica connessa. Anche se c'è solo una ventola in bundle, ci sono cinque connettori sulla motherboard. È inclusa una EEPROM da 64 Mb con firmware AMI che dovrebbe amministrare la maggior parte dei bisogni del sistema.

Supermicro SuperWorkstation 5038A-iL: la piattaforma LGA 1150

Dato che Intel ha mantenuto le piattaforme Haswell abbastanza "stabili" in termini di dimensioni dell'interfaccia, configurazioni di memoria e supporto PCI Express, le motherboard sono piuttosto simili. Di conseguenza i produttori hanno avuto pochi problemi ad aggiornare prodotti di precedente generazione. Questo vale per la SuperWorkstation 5038A-iL di Supermicro e come potete immaginare dal model number (5038 vs. 5037), questa è una piattaforma aggiornata.

Lo chassis è molto simile a quello visto per il sistema 5037A-iL. Osservandolo dal davanti però emergono delle chiare differenze. Abbiamo ancora due porte USB 3.0 e due USB 2.0, insieme a un'interfaccia audio, e si aggiungono due connettori FireWire. La nostra unità di prova aveva un adattatore da 5,25", che potete vedere nel secondo alloggiamento esterno a partire dall'alto.

All'interno c'è la motherboard Supermicro X10SAE, ed è qui che troviamo i cambiamenti più importanti. Per esempio, la configurazione di memoria va dall'alto al basso, come la maggior parte delle motherboard consumer.

L'Ethernet è figlio dei controller Intel i217LM e i210AT. Si tratta di una transizione notevole, dato che Intel è passata a un chip più recente. L'i217LM si trova su piattaforme C226, mentre l'i210 segue l'Intel 82574L. Abbiamo già visto molte schede madre server Haswell con questi controller. Potreste non trovare i driver integrati per il vostro sistema operativo, ma c'è il supporto a molti ambienti.

Supermicro in questo caso offre otto porte SATA 6 Gb/s rispetto alla precedente versione con due porte SATA 6 Gb/s e quattro SATA 3 Gb/s. Sei di queste sono collegate al PCH di Intel, mentre gli altri arrivano dal controller integrato ASMedia ASM1061. Il chiaro guadagno è che ci sono più porte con throughput elevato, il che è una buona cosa per una workstation. Troviamo inoltre le stesse slitte da 3,5" già viste sulla piattaforma LGA 1155. L'audio è stato aggiornato grazie al codec Realtek ACL1150. Come con il suo predecessore, l'X10SAE include la connettività ottica S/PDIF.

L'espansione include due slot PCIe x16 di terza generazione che lavorano a 16x/0x o 8x/8x, tre collegamenti PCIe 2.0 in slot x4 e due slot PCI a 32-bit. I due collegamenti x8 che vi consentono di collegare schede SAS di fascia alta o una seconda GPU.

A completare il set di caratteristiche della scheda troviamo il supporto a sei porte USB 3.0 e fino a 10 USB 2.0. Entrambe le generazioni ospitano due porte aggiuntive rispetto al modello X9SAE. Il X10SAE ha otto connettori per le ventole in grado di controllare le velocità basati su letture termiche e target acustici. Una EEPROM da 128 Mb con firmware AMI è due volte più grande di quella della X9SAE.

La conclusione è questa: l'X10SAE è una piattaforma aggiornata che aggiunge porte SATA più veloci e offre supporto per il socket LGA 1150.

Configurazione di prova e benchmark

Il test dei processori è stato fatto con la nostra classica suite di prova su Windows 8. Ecco le configurazioni:

System Test Configurations

CPU

Intel Xeon E3-1275 (Sandy Bridge) and -1275 v2 (Ivy Bridge) LGA 1155

Intel Xeon E3-1275 v3 (Haswell) LGA 1150

Dissipatore CPU

Intel Retail LGA 1155 and LGA 1150

Piattaforme

Supermicro SuperWorkstation 5037A-iL with X9SAE Motherboard (LGA 1155)

Supermicro SuperWorkstation 5038A-iL with X10SAE Motherboard (LGA 1150)

RAM

16 GB (4 x 4 GB) Kingston Unbuffered ECC DDR3-1333 (Xeon E3-1275)
16 GB (4 x 4 GB) Kingston Unbuffered ECC DDR3-1600 (Xeon E3-1275 v2 and v3)

Common

Disco di sistema

Samsung 840 Pro 256 GB, SATA 6Gb/s SSD

Alimentatore

Supermicro, 500 W, 80 PLUS Bronze (included)

Software and Drivers

Sistema operativo

Windows 8 Professional x64

Driver grafico

Intel HD Graphics Driver

Benchmark

Codifica Audio/Video

HandBrake CLI

Version: 0.98, Video: Video from Canon Eos 7D (1920x1080, 25 frames) 1 Minutes 22 Seconds, Audio: PCM-S16, 48,000 Hz, Two-Channel, to Video: AVC1 Audio: AAC (High Profile)

iTunes

Version 10.4.1.10 x64: Audio CD (Terminator II SE), 53 minutes, default AAC format

LAME MP3

Version 3.98.3: Audio CD "Terminator II SE", 53 min, convert WAV to MP3 audio format, Command: -b 160 --nores (160 Kb/s)

TotalCode Studio 2.5

Version: 2.5.0.10677, MPEG-2 to H.264, MainConcept H.264/AVC Codec, 28 sec HDTV 1920x1080 (MPEG2), Audio: MPEG-2 (44.1 kHz, Two-Channel, 16-Bit, 224 Kb/s) Codec: H.264 Pro, Mode: PAL 50i (25 FPS), Profile: H.264 BD HDMV

Abobe Creative Suite

Adobe After Effects CS6

Version 11.0.0.378 x64:Create Video, Three Streams, 210 Frames, Render Multiple Frames Simultaneously

AdobePhotoshop CS6

Version 13 x64: Filter 15.7 MB TIF Image: Radial Blur, Shape Blur, Median, Polar Coordinates

AdobePremiere Pro CS6

Version 6.0.0.0, 6.61 GB MXF Project to H.264 to H.264 Blu-ray, Output 1920x1080, Maximum Quality

AdobeAcrobat X Pro

Version 10.0.0.396: Print PDF from 115 Page PowerPoint, 128-bit RC4 Encyption

Produttività

ABBYY FineReader

Version 10.0.102.95: Read PDF save to Doc, Source: Political Economy (J. Broadhurst 1842) 111 Pages

Autodesk 3ds Max 2012

Version 14.0 x64: Space Flyby Mentalray, 248 Frames, 1440x1080

Blender

Version 2.64a, Cycles Engine, Syntax blender -b thg.blend -f 1, 1920x1080, 8x Anti-Aliasing, Render THG.blend frame 1

Compressione

7-Zip

Version 9.28, LZMA2, Syntax "a -t7z -r -m0=LZMA2 -mx=5"
Benchmark: THG-Workload-2012 (1.3 GB)

WinRAR

Version 4.2, RAR, Syntax "winrar a -r -m3"
Benchmark: THG-Workload-2012 (1.3 GB)

WinZip

Version 17.0 Pro, Syntax "-a -ez -p -r"
Benchmark: THG-Workload-2012 (1.3 GB)

Benchmark sintetici

3DMark 11

Version: 1.0.1, Performance Suite

PCMark 7

Version: 1.0.4, System, Productivity, Hard Disk Drive benchmarks

SiSoftware Sandra 2013

Version: 2013.01.19.11, Processor  Arithmetic,
Cryptography, Memory Bandwidth Benchmarks

7.  Conclusioni

Conclusioni

Dopo molti anni di lavoro su queste piattaforme e molte ore passate a fare test, è chiaro che la famiglia Xeon E3-1200 di Intel ha intrapreso una la strada dell'evoluzione. Le varie generazioni hanno portato piccoli ma costanti miglioramenti prestazionali, e i dati dei benchmark possono servire per decidere se lo Xeon E3-1200 v3 è un aggiornamento degno di nota in base all'infrastruttura IT esistente.

Da appassionati di tecnologia come siamo ci chiediamo se questo sarà un punto "cardine". La concorrenza di Intel ha già espresso l'intenzione di entrare nel settore server con progetti ARM che continuano a crescere sotto il profilo prestazionale di generazione in generazione. Fortunatamente, da quello che abbiamo visto testando gli Xeon E5 Ivy Bridge-EP e i SoC Avoton Silvermont, Intel è pronta alla battaglia.

Che cosa significa tutto questo per gli Xeon E3? Quasi certamente saranno messi sotto pressione sia dalle soluzioni interne alla gamma Intel che dalle proposte della concorrenza. Le ultime CPU v3 di Intel mostrano una spiccata riduzione dei consumi in idle. Le prestazioni dell'HD Graphics P4600, inoltre, sono leggermente migliori. Benché non offra le prestazioni della schede video dedicate, il numero crescente di certificazioni professionalipermette alla GPU integrata di svolgere un certo lavoro di base. Ci piacerebbe tuttavia vedere uno Xeon E3 con GPU GT3e integrata.

La maggioranza degli Xeon E3 è venduta in ambienti server dove comunque la HD Graphics non è necessaria. I miglioramenti portati dall'architettura Haswell in questi applicazioni sono davvero rilevanti. I vantaggi dell'architettura si trasportano anche al settore datacenter. I consumi in idle inferiori, le migliori prestazioni e il numero di componenti inferiore sulla motherboard rappresentano grandi fattori di differenziazione.

Le versioni dotate di GPU come lo Xeon E3-1275 sono pensate per workstation che richiedono memoria ECC e nessuna scheda video dedicata. Non possiamo che fare una sorta di parallelo con le conclusioni della nostra recensione del Core i7-4770K, dove pesavamo i modesti miglioramenti prestazionali con le soluzioni LGA 2011.

Il fatto è che il prezzo base di una CPU LGA 2011 è simile a quello dello Xeon E3-1275 v3, se avete intenzione di usare una scheda video dedicata. Il bonus che si ottiene dall'installazione di una CPU Sandy Bridge o Ivy Bridge-EP è il numero di core maggiore, la connettività PCIe più ampia e il throughput di memoria superiore a quello offerto dalla piattaforma LGA 1150.

In conclusione il fatto che lo Xeon E3-1275 sia un'offerta persistente nel portfolio di Intel significa che ci sono professionisti che comprano questa CPU. L'aggiunta del supporto ECC è notevole, così come i minori consumi. Naturalmente, l'acquisto di una workstation dotata di CPU con grafica on-die rispetto a una sprovvista di GPU fa la differenza. Il successo di Xeon E3-1275 v3 è in gran parte condizionato dalla capacità di Intel di aggiungere certificazioni di applicazioni professionali, continuare a migliorare le prestazioni, e guadagnare caratteristiche come il supporto OpenCL.