面向敏捷数字服务的前瞻性平台

在日新月异的数字世界中，商业、工业、科学和娱乐等领域不断涌现出各种颠覆性的技术趋势，对全球经济产生着越来越大的影响。到2020年，全球2000强公司有一半需要开发数字增强型产品、服务和体验以实现业务成功，大型企业的数字业务收入预计将增长80%，这主要得益于技术进步和先进的使用模式。

这种全球性行业变革正快速扩大对灵活计算、网络和存储的需求。未来的工作负载将要求基础设施可无缝扩展，以支持即时响应和满足多样化的性能要求。数据生成和使用呈指数级增长、云端计算的快速增长、5G网络的兴起及高性能计算(HPC)和人工智能(AI)向新使用领域的延伸，都要求当前的数据中心和网络急速演进，否则会在竞争激烈的环境中被淘汰。为此，我们需要打造面向未来、灵活、可快速扩展的现代化数据中心和网络。

英特尔至强可扩展平台为设计强大的数据中心平台奠定了坚实基础，可实现敏捷性和可扩展性的跨越式进步。这款创新的处理器采用了颠覆性设计，在平台融合与计算、存储、内存、网络和业务持续性等功能方面树立了全新标准。现在，借助功能丰富的多功能平台，企业与云和通信服务提供商可推进其极富进取精神的数字化发展计划。

显著提升效率和降低总体拥有成本

英特尔至强可扩展平台支持从企业到技术计算应用的各种基础设施，旨在推进数据中心的现代化改造以提升运营效率，从而降低总体拥有成本(TCO)和提高用户生产力。基于英特尔至强可扩展平台构建的系统旨在提供敏捷的服务和将总体拥有成本降低至65%，这主要得益于它能够降低软件和操作系统许可费用，以及采购、维护和基础设施成本。

图1英特尔至强可扩展平台与使用四年的系统和基于上一代英特尔至强处理器的系统的比较表明，最新一代的英特尔CPU能够为企业、云、通信和高性能计算提供更出色的性能和功能。

十年来，企业虚拟化一直在稳步发展。多数企业都采用了某种形式的虚拟化技术，促使服务器要承担在数据中心中运行虚拟机(VM)的更多任务。与前几代产品相比，英特尔至强可扩展平台使每台服务器运行的虚拟机数量提高4.2倍，可帮助IT在更少的硬件上整合更多服务。

无处不在的突破性超强性能

英特尔至强可扩展平台具有全新的英特尔Mesh Architecture、更丰富的资源以及硬件加速和全新集成技术，可将一致、无处不在的突破性超强性能提升到全新水平。

图2 英特尔至强处理器可为多样化的工作负载提供一致性能。

在基础性增强方面拥有：

·更高的每核性能：多达28个内核可为计算、存储和网络使用等各种计算密集型工作负载提供出色的性能和可扩展性。

·更高的内存带宽/容量：内存带宽和容量增加50%。具有六个内存通道(上一代产品是四个内存通道)，支持内存密集型工作负载。

·扩展的I/O：48通道PCIe 3.0可提供高带宽和吞吐量，支持要求苛刻的I/O密集型工作负载。

·英特尔Ultra Path Interconnect(UPI)：多达三个英特尔UPI通道可提升平台的可扩展性，支持其扩展至多达八路配置，相比上一代产品可提高CPU间带宽以支持I/O密集型工作负载(借助英特尔Quick Path Interconnect)。英特尔UPI可在提高吞吐量和能效之间取得完美平衡。

·英特尔高级矢量扩展512(英特尔AVX-512)：相比上一代英特尔AVX2，英特尔AVX-512每个时钟周期的每秒浮点运算次数增加了一倍，可提升应用中要求最苛刻计算任务的性能和吞吐量，如建模和模拟、数据分析和机器学习、数据压缩、可视化和数字内容创建。

·业务持续性不打折：近乎零开销的加密有助于提升所有安全数据事务的性能。

在创新集成方面，首次平台集成提升了基础设施的性能并降低了其延迟：

·集成的英特尔Omni-Path Architecture(OPA)主机架构接口：端到端高带宽、低延迟的架构无需分离式主机架构接口卡，可优化高性能计算集群的性能并简化其部署。集成在CPU封装中。

·集成的英特尔QuickAssistTechnology(QAT)：基于芯片的硬件加速可帮助日益增长的压缩与加密工作负载提高效率，同时改善服务器、存储和网络基础设施的数据传输和保护。

·集成的英特尔Ethernet(带可扩展iWARP RDMA)：提供多达四个10 Gbps高速以太网端口，支持高数据吞吐量和低延迟工作负载。适用于软件定义存储解决方案、NVM Express over Fabric解决方案和虚拟机迁移。集成在芯片组中。


在存储支持方面，存储创新可大幅提升数据密集型工作负载的效率和性能：

·支持英特尔傲腾固态盘和英特尔3D NAND固态盘：实现行业领先的高吞吐量、低延迟、高服务质量和超高耐用性组合，打破数据访问瓶颈。

·借助英特尔VolumeManagementDevice(VMD)轻松部署下一代存储：支持从PCIe总线中对NVMe固态盘进行热插拔，无需关闭系统，同时标准化LED管理有助于更快速地识别固态盘状态。这种通用性有助于为NVMe固态盘提供企业可靠性、可用性和可维护性(RAS)特性，支持轻松部署下一代存储。

·英特尔IntelligentStorageAccelerationLibrary(ISA-L)：优化存储操作(如加密)，提升存储性能。英特尔AVX-512可将SHA算法的密码散列速度提升高达3.1倍；高达1.2倍的算法加速可为AES-128-GCM提供有力支持；英特尔AVX-512可将Reed Solomon纠删码性能提升高达2倍。

在补充和可扩展性方面，英特尔提供了广泛的硬件和软件产品组合来补充这款全新处理器：

·英特尔至强融核处理器是高度并行应用(如机器学习训练、模拟和可视化)理想的基础性产品。

·英特尔FPGA具备高效的加速功能，支持将可编程硬件灵活用于低延迟应用，如虚拟切换、网络服务、数据分析和人工智能。

·各种面向通用和高度并行计算的软件工具和资源库可帮助开发人员针对英特尔架构优化应用。

增强的平台可信度

对于面临日益严格的数据安全与隐私审查的企业而言，数据和平台可靠性与保护至关重要。英特尔至强可扩展平台可帮助构建具备出色平台数据保护、弹性和正常运行时间的高度可靠的基础设施。

提升每个工作负载的数据保护和可靠性：

·增强的英特尔可靠运行技术：全新的增强功能可提供卓越的可靠性、可用性和可维护性(RAS)及服务器正常运行时间，能够帮助企业运行最关键的工作负载。硬件辅助功能(包括增强的MCA和恢复与自适应多设备纠错)可帮助诊断过去严重的错误并从中恢复。此外，它们还可帮助确保内存子系统的数据完整性。

·英特尔密钥保护技术(KPT)，带集成的英特尔QAT和英特尔平台可信技术(PTT)：提供覆盖空闲中、使用中、传输中场景的高效密钥和数据保护，实现硬件增强的平台业务持续性。

·具备一键式激活功能的英特尔可信执行技术(TXT)：增强平台业务持续性，同时支持简化和扩展英特尔TXT的部署。

随着数据中心内的数据密集型工作负载日益增多，这一整套硬件增强型特性可改善数据级和平台级保护机制，帮助企业和云环境提供可靠的服务。

动态高效的服务交付

增强型计算、内存、网络和存储性能的融合，配合软件生态系统优化，使得英特尔至强可扩展平台适用于完全虚拟化的软件定义数据中心，可帮助其根据工作负载需求在本地、通过网络及在公有云中动态地自动配置资源。

面向敏捷数据中心的强大工具和技术：

·英特尔VT-x的新特性：基于模式的执行控制(MBE)虚拟化，支持管理程序更可靠地验证和执行核心级代码的完整性，在虚拟化环境中增加一层针对恶意软件攻击的防护；时间戳计数器扩展(TSC)虚拟化，支持虚拟机在基础频率不同的CPU之间迁移，以在混合云环境中实施工作负载优化。

·英特尔Node Manager 4.0：帮助IT智能地管理和优化数据中心的电源、散热和计算资源，实现最高效率，同时避免过热造成的高成本。

面向数据驱动型混合云企业的强大平台

企业希望发掘激增数据流的价值，快速获取洞察，形成相关业务计划。企业的传统和新兴应用(包括预测性分析、机器学习和高性能计算)需要全新水平的强大计算功能和大规模分层数据存储卷。企业正在使用融合的整体方法构建现代化数据中心，以灵活交付全新服务，降低当前基础设施资产的总体拥有成本，同时帮助以最无缝、最可扩展的方式过渡至自主治理的混合数据中心。

然而，运行OLTP和Web基础设施等基础性业务工作负载的企业希望通过性能更高的基础设施降低总体拥有成本。

面向未来的英特尔至强可扩展平台可适应数据驱动型混合云时代的发展需求，能够为企业提供下一代企业级功能，同时可帮助改善日常运营，将运行时工作负载每秒处理的请求数量增加多达58%。结合内存与I/O方面的技术进步，这款多功能平台可革新计算密集型和延迟敏感型应用的计算性能。借助创新型英特尔数据中心级固态盘产品家族管理存储、高速缓存和内存的大量数据卷，基于英特尔至强可扩展平台构建的平台能够满足数据和云时代的巨大需求。

性能强劲的英特尔至强可扩展平台专为部署高效的虚拟化计算、存储和网络基础设施而设计，提供可扩展封装选项组合以满足多样化的工作负载要求。

面向云优化的5G就绪型网络和下一代虚拟网络的下一代平台

即将到来的5G时代将催生全新的消费级和企业级服务生态系统和类别，以及支持无线和有线网络的媒体应用。这些数据丰富的创新型用例由全新的物联网(IoT)、视觉计算和分析而推动，将为通信服务提供商(CoSP)在未来创造更高收入提供巨大机遇。

为迎接5G时代的到来，首要的准备工作就是从专用的固定功能基础设施迁移至新一代开放网络。带有网络功能虚拟化(NFV)的软件定义网络将帮助通信服务提供商和企业推出全新服务和提升运营效率。灵活、经过优化的行业标准服务器和虚拟化编排网络功能将帮助面向未来的基础设施高效、轻松地交付创新服务。

这些分布式通信网络可帮助日益增长和日益多样的网络工作负载(从网络核心到边缘)实现极高的可扩展性、敏捷性、可编程性和业务持续性。

英特尔至强可扩展平台为使用下一代平台构建云优化的虚拟化5G就绪型网络奠定了坚实基础。该平台的架构可轻松扩展和适应不同情况，从而满足新兴应用的需求和支持关键工作负载的融合，如应用和服务、控制平面处理、高性能数据包处理和信号处理。这款全新处理器构成了敏捷网络的基础，可帮助后者以出色的云经济性运行，实现高度自动化和快速响应，以及快速、安全地交付全新和增强的5G服务。

图3结合数据平面开发套件(DPDK)和英特尔QAT，这款全新处理器可提升网络性能，帮助服务提供商支持更多流量以扩大服务和收入，并为5G的到来做好准备。

开源数据平面开发套件(DPDK)支持在英特尔架构上优化通信运营。DPDK 展现了在处理器内核数量增加和性能提升时实现性能扩展的能力，Vector Packet Processing(VPP)IPSec等工作负载都可从性能提升中受益。此外，这些资源库提供了预优化机制，支持全新的处理器功能(如英特尔AVX-512及内存和I/O增强特性)增强数据包处理性能，并减少直接的开发工作。

英特尔推出了英特尔Network Builders University等计划，以促进5G时代的网络演进。通过这些计划提供的解决方案指导和培训，通信服务提供商能够增强实施网络转型计划的信心。

突破性高性能计算和高性能数据分析创新

今天的科学发现有赖于创新算法、丰富的新数据源及计算与存储进步的推动。借助激增的数据，高性能计算集群可帮助运行不断演变的高性能数据分析(HPDA)工作负载，获得重大发现和洞察，为企业和用户带来全新认知。机器学习、深度学习和人工智能将大规模计算功能和数据洪流进行了融合，可推动新一代应用(如自动系统和自动驾驶汽车)的发展。

英特尔至强可扩展平台是人工智能的通用平台，可为推理和训练提供高吞吐量，相比使用四年的系统可将推理吞吐量提升多达18倍、将训练吞吐量提升多达19倍。

高性能计算不再是大型科研机构的专用技术。企业在逐步实施更多的高性能计算周期，全球一些最大的高性能计算集群部署在私营石油和天然气公司中。个性化医药研究需将高性能计算用于特定领域的治疗计划。全新的高性能计算集群将在非传统应用中采用创新型融合架构，将模拟、人工智能、可视化和分析整合在一台超级计算机中。

图4 英特尔至强可扩展平台可提升13种常见高性能计算工作负载的性能。

从最小的集群到最大的超级计算机，高性能计算平台需要在计算、内存、存储和网络之间保持适当平衡。英特尔至强可扩展平台旨在借助大规模的扩展能力(数万个内核)提供和实现这种平衡。从改进的内核数量和网格架构到全新集成的技术及对于英特尔傲腾内存和存储设备的支持，英特尔至强可扩展平台可帮助实现高性能计算的终极目标，即最大限度地提高计算、内存、存储和网络性能，同时可在资源相交时避免瓶颈。

端到端高性能架构英特尔Omni-Path Architecture集成至英特尔至强可扩展平台可提升分布式并行计算集群的性能和扩展性。近线性扩展至多达32个节点的功能支持构建不受互连技术限制的大型高性能计算解决方案。相比上一代英特尔至强处理器，英特尔至强可扩展平台可将科研与金融服务领域的13种常见高性能计算工作负载的总体性能提升1.63倍。英特尔至强可扩展平台和英特尔Omni-Path Architecture可为许多数据中心的高度并行工作负载提供全新的发现功能和更快的解决方案。

在其他的高性能计算、HPDA 和人工智能技术方面：

·具有集成众核(MIC)架构的可启动英特尔至强融核处理器7200系列是高度并行工作负载(如机器学习训练、模拟和可视化)理想的基础性产品。

·各种高效软件工具、优化的资源库、基础性构建模块及灵活的通用和高度并行计算框架可帮助简化工作流，支持开发人员创建可最大限度地将人工智能功能用于高性能计算等领域的代码。

·人工智能领域的Neon、Caffe、Theano、Torch和TensorFlow等主流深度学习框架的优化可为数据科学家提供更高价值和性能。

·英特尔Parallel Studio XE 2017包括各种性能资源库，如可加速人工智能领域深度学习框架、面向深度神经网络(MKL-DNN)的英特尔数学核心函数库，以及可加速大数据分析的英特尔Data Analytics Acceleration Library(DAAL)。

针对高性能计算优化的资源，为继续通过高性能计算将发现技术推进到百万兆级时代，英特尔现代代码开发者计划为开发人员和数据科学家提供了可轻松访问的在线和面对面代码现代化技术课程，涵盖矢量化、内存和数据布局、多线程和多节点编程等技术。

责任编辑：焦旭