text: Neue CPU-Generation für mehr Performance, Effizienz und Sicherheit: Exklusiv: Intel Xeon E7-4890 v2 im ersten Test - TecChannel Workshop
  Neue CPU-Generation für mehr Performance, Effizienz und Sicherheit
  Exklusiv: Intel Xeon E7-4890 v2 im ersten Test
  18.02.2014Von Christian Vilsbeck
  Intel bietet mit der Xeon-E7-4800-v2-Serie seine neue Generation von Server-Prozessoren an. Wer überlegt, vier Jahre alte Rack-Server mit Xeon-7500-CPUs auszutauschen, bekommt die dreifache Rechenleistung und Energieeffizienz. Das belegt ein erster exklusiver Test der TecChannel-Redaktion.
  Intel-basierende Server in Rechenzentren sind zu einem großen Teil von der Xeon-E5-Serie belegt. Die CPUs für 2-Sockel-Rackeinschübe fokussieren auf hohe Leistung und Energieeffizienz bei "günstigen" Preisen - klassische "Mainstream"-Server. Die Xeon-E7-Serie ist oberhalb den E5-Modellen angesiedelt. Die E7-Modelle gibt es in Varianten für Server mit zwei (E7-2800), vier (E7-4800) oder acht Sockeln (E7-8800). Hier liegt der Fokus auf Skalierbarkeit, großen und ausbaufähigen Arbeitsspeicher und hohe Betriebssicherheit durch RAS-Features.
  Seit April 2011 gibt es den Xeon E7. Jetzt schickt Intel mit dem Xeon E7 v2 einen Nachfolger ins Rennen. Die v2-Modelle gibt es wieder für Server mit zwei (E7-2800 v2), vier (E7-4800 v2) oder acht Sockeln (E7-8800 v2). Die Einsatzgebiete für die neuen Xeon-E7-v2-basierenden Server erstreckt sich auf alle Szenarien, wo hohe Performance, sehr viel Arbeitsspeicher und hohe Ausfallsicherheit gefragt sind: Business Intelligence, ERP, CRM, Big Data, Datenbanken und SAP Hana, Virtualisierung und High Performance Computing im Finanzwesen und aus Forschung und Technik.
  Abgehängt: POWER7+ und SPARC T5-4
  All das sind auch typische Einsatzgebiete der Konkurrenten wie IBMs POWER-Server oder Oracles SPARC-Systeme. Wie Intel angibt, liefert ein 4-Sockel-System mit Xeon E7-4890 v2 eine bis zu 1,8-fach höhere Performance (SPECint_rate_base2006) bei 74 Prozent geringeren Systemkosten im Vergleich zu einem POWER 750 Express von IBM mit vier POWER7+ (je 256 GByte RAM und zwei HDDs). Während Intel den Preis des eigenen Systems mit 46.500 US-Dollar angibt, wird der POWER 750 Express mit 177.290 US-Dollar beziffert.
  x86 vs. POWER vs. SPARC: Intel hebt die Vorzüge der eigenen Plattform gegenüber den Konkurrenten hervor.
  Gegenüber einem Oracle-Server mit vier SPARC T5-4 liefern vier Xeon E7-4890 v2 Intels Angaben zufolge eine bis zu 1,28-fach höhere Rechenleistung (SPECint_rate_base2006). Beim Systempreis sollen sich bis zu 61 Prozent sparen lassen. Während Intel für den eigenen 4-Sockel-Server mit 1 TByte Arbeitsspeicher einen Preis von 57.729 US-Dollar angibt, wird eine vergleichbare Konfiguration von Oracle mit 147.992 US-Dollar aufgeführt.
  Die Zahlen und Angaben beziehen sich allerdings rein auf die Systemkosten und Performance bei Ganzzahlenoperationen. Je nach Applikation und Infrastruktur kann es davon natürlich erhebliche Abweichungen geben.
  Xeon E7 v2 Faktor 2 bis 3 schneller
  Laut den Marktforschern von IDC sind rund 80 Prozent der Server mit vier oder mehr Prozessoren x86-basierend. In diesem Segment sind neben AMDs Opteron 6300 vor allem Systeme mit dem Xeon 7500 (Markteinführung 2010) und dem direkten Vorgänger Xeon E7-4800 (seit 2011 verfügbar) vertreten. Gegenüber einem 4S-Server mit Xeon-X7560-CPUs (Topmodell der Serie) liefern die neuen Xeon E7-4890 v2 zirka die dreifache Performance. Dem direkten Vorgänger Xeon E7-4870 enteilt der neue 15-Kern-Prozessor durchschnittlich mit doppelter Rechenleistung. AMDs Opteron muss den neuen Xeon in 4-Sockel-Servern ebenfalls deutlich ziehen lassen: Selbst optimierte Herstellerangaben (SPEC CPU2006) beziffern dem Xeon E7-4890 v2 die zweifache Leistung eines Opteron 6386 SE.
  Energieeffizienz mehr als doppelt so hoch
  Die reine Rechenleistung ist für IT-Verantwortliche nicht das alleinige Entscheidungsmerkmal bei oder für die Anschaffung neuer Systeme. Angesichts der Energiekosten und den Gegebenheiten im Rechenzentrum des Unternehmen ist die Energieeffizienz der Server viel relevanter, ob eine Erneuerung lohnt.
  Im TecChannel-Testlabor punktet Intels neuer Xeon E7-4890 v2 in der 4-Sockel-Konfiguration mit einer 2,4-fachen Energieeffizienz gegenüber dem Vorgängersystem mit Xeon-E7-4870-CPUs. Im Vergleich zu dem vier Jahre alten 4S-Server mit Xeon-X7560-Prozessoren schafft das neue System sogar die 3,5-fache Performance pro Watt.
  Bei einem SPECpower-Wert von 3151 ssj_ops/watt ist der Xeon-E7-v2-Server 2,4-fach effizienter als das Xeon-E7-4870-System. Im Vergleich zum 2011 eingeführten Xeon X7560 bietet das neue System sogar die 3,5-fache Effizienz. Nur die auf noch mehr Effizienz getrimmte 2-Sockel-Plattform mit Intels Xeon E5-2697 v2 ist noch besser - aber auch für eine andere Zielgruppe.
  Im Leerlauf benötigen die vier Xeon E7-4890 v2 mit der Brickland-Plattform 266 Watt. Die Vorgänger-Plattform "Boxboro" mit vier Xeon E7-4870 genehmigt sich noch 547 Watt. Der Boxboro-Server verfügt allerdings über vier Netzteile, die redundant ausgelegt sind. Beim neuen Brickland-Server sind zwei Netzteile verbaut. Ein Netzteil macht im Leerlauf und unter Last rund zusätzlich 35 Watt aus. Zieht man diese zwei Netzteile ab, so zeigt sich der neue Xeon-E7-v2-Server immer noch 211 Watt sparsamer.
  Unter Volllast, wenn alle Kerne der CPUs sowie die DIMMs beansprucht werden, fordern die 155 Watt TDP und der Performance Mode der Speicher-Controller ihren Tribut: Das Xeon-E7-4890-v2-Quartett benötigt mit dem Brickland-Server 1100 Watt. Die mit 130 Watt TDP spezifizierten Xeon E7-4870 sind zusammen mit ihrem DDR3-1066-Speicher mit 1021 Watt in der Boxboro-Plattform sogar etwas genügsamer.
  Beim Java-Workload von SPECpower, wo multiple JVMs parallel arbeiten und bereits verstärkt Arbeitsspeicher benötigt wird, sind die vier Xeon E7-4890 v2 mit 3.819.726 ssj_ops 87 Prozent schneller als die Vorgängermodelle Xeon E7-4870. Beim Xeon-E7-v2-System arbeitet der Speicher im schnellen "Performance Mode" und agiert wie DDR3-2667. Im sogenannten "Lock-step Mode" mit 1600 MT/s ist das Xeon E7-4890-v2-Quartett immer noch 68 Prozent schneller.
  Die Leistungsfähigkeit der Prozessoren bei sehr speicherintensiven Workloads zeigt die Benchmark-Suite SPEC CPU2006. Hier holen die Hersteller durch entsprechende Compiler-Settings das maximale Leistungsvermögen aus ihren Systemen heraus. Bei SPECint_rate_2006 wird die Leistung der Prozessoren bei Ganzzahlenberechnungen ermittelt. Vier Intel Xeon E7-4890 v2 sind hier 97 Prozent schneller als vier Xeon E7-4870. Gegenüber vier Xeon X7560 ziehen die neuen CPUs sogar um den Faktor 2,7 davon.
  Ähnlich sieht es bei den noch speicherintensiveren Fließkommaberechnungen über SPECfp_rate_2006 aus. Vier Xeon E7-4890 v2 ziehen ihren 4870er Vorgänger um den Faktor 2,2 davon. Die noch älteren Xeon X7560 werden um das 2,8-fache abgehängt.
  openSSL 64 Bit - Encryption RSA2048 (CentOS Linux 6.4 64 Bit)
  Der 15-Core-Prozessor Xeon E5-4890 v2 mit 2,8 GHz Basistaktung arbeitet bei Auslastung aller Kerne via Turbo 2.0 kurzfristig mit bis zu 3,2 GHz - solange der Workload im TDP-Rahmen bleibt. Damit rechnet der Xeon E7-4890 v2 bei einem Integer-Workload wie der RSA-Verschlüsselung mit openSSL, der überwiegend im Cache der Prozessoren gehalten wird, rund 2,1 bis 2,3 mal schneller als der Vorgänger Xeon E7-4870 mit 10 Cores und 2,4 GHz Grundtaktfrequenz.
  openSSL 64 Bit - Decryption RSA2048 (CentOS Linux 6.4 64 Bit)
  Auch beim Entschlüsseln sieht das Kräfteverhältnis ähnlich aus.
  Bei ebenfalls in den Cache passenden Floating-Point-Workloads ohne SSE/AVX-Optimierung wie CINEBENCH R15 ziehen die vier Xeon E7-4890 v2 mit insgesamt 120 Threads dem Xeon-E7-4870-Quartett (80 Threads) ebenfalls um den Faktor 2,1 davon.
  LINPACK 11.0.3 - 64 Bit / problem size = 40.000 (Windows Server 2012 R2 Datacenter)
  Die für Intels Xeon-CPUs hochoptimierte Linpack-Version nutzt Intels Math Kernel Library mit AVX- und AVX2-Unterstützung. Mit AMDs Opteron-Prozessoren läuft diese Intel-optimierte Linpack-Version nicht. Der neue Xeon E7-4890 v2 arbeitet um den Faktor 2,3 schneller als der Vorgänger, der noch kein AVX Unterstützt. Wird beim Xeon E7-v2-System der Speicher vom "Performance Mode" mit 2667 MT/s auf "Lock-Step" (1600 MT/s) umgeschalten, so arbeiten die neuen CPUs "nur" noch 1,9 mal schneller.
  Mehr Arbeitsspeicher, mehr Sicherheit
  Systeme mit vier Prozessoren werden sehr oft für Anwendungen eingesetzt, wo möglichst viel Arbeitsspeicher notwendig ist. Ein klassisches Beispiel ist ein Virtualisierungsszenario. Je mehr RAM zur Verfügung steht, desto mehr virtuelle Maschinen sind auf dem Server möglich. Intel ermöglicht beim Xeon E7 v2 mit seiner neuen Plattform "Brickland" die dreifache Menge an Arbeitsspeicher. Pro Sockel sind nun 24 statt 16 DIMMs möglich, ein Riegel kann dabei 64 statt maximal 32 GByte fassen. Damit erlaubt ein 4-Sockel-Server bis zu 6 TByte RAM; beim Vorgänger mit Xeon E7 sind maximal 2 TByte möglich.
  Mehr Betriebssicherheit will Intel durch zusätzliche RAS-Features bei den neuen Xeon-E7-v2-Systemen ebenfalls bieten. Mit der "Machine Check Architecture" (MCA) sollen Fehler bei CPU, Speicher und I/O entdeckt und korrigiert werden. Defekte bei diesen Komponenten sollen den Betrieb des Servers nicht stören. Neben dem Abfangen von Defekten in Speicherchips in den DIMMs (DDDC+1) beherrscht der Xeon E7 v2 im Server zudem Memory Mirroring und eine dynamische Speichermigration (Hot Plug). Der Xeon E7 v2 bietet auch ein sogenanntes "Fine Grain Memory Mirroring". Damit wird nur ein Teil des Arbeitsspeichers gespiegelt, beispielsweise kritische Bereiche.
  Intel fasst die RAS-Features der Xeon-E7-v2-Plattform unter der Bezeichnung Run Sure Technologie zusammen. Laut einer 2013 durchgeführten Untersuchung von ITIC bezüglich der Ausfallsicherheit von Servern, sollen Intels Xeon-E7-Systeme eine Verfügbarkeit von 99,9975 Prozent aufweisen. Die ungeplante Ausfallzeit liegt damit bei zirka 13 Minuten pro Jahr. IBMs POWER-Systeme liefern mit 99,9978 Prozent Verfügbarkeit respektive 12 Minuten Downtime pro Jahr kaum bessere Werte.
  Intel Xeon E7-8800/4800/2800 v2
  Fazit: Neuer Xeon E7 v2 mit Leistungssprung
  Intel spielt mit dem neuen Xeon E7 v2 im Segment der 4-Sockel-Server in einer eigenen Liga, was die Performance betrifft. Doppelt so schnell wie der Vorgänger, dreimal flinker als die Xeon-7500-Generation aus dem Jahr 2011. AMDs Opteron 6300 kann mit dem Leistungsvermögen eines 15-kernigen Xeon E7-4890 v2 genauso wenig mithalten.
  Die Steigerung in der Energieeffizienz ist nicht weniger beeindruckend: 2,4-mal besser als das Vorgängersystem mit Xeon E7-4870 und sogar 3,5-fach mehr Performance pro Watt gegenüber einem Xeon-X7560-Server.
  Doch nicht nur das x86-Segment der 4-Sockel-Server hat der neue Xeon E7 v2 deutlich im Griff, auch den RISC-Alternativen gehen zunehmend die Argumente aus. Die Ausfallsicherheit und die RAS-Features liegen bei den neuen Xeons auf dem Niveau von POWER- und SPARC-Systemen. Auch in der Performance gibt es keine Abstriche, im Gegenteil; vom Preisvorteil der Xeon-Systeme ganz zu schweigen. Welche Systeme zum Einsatz kommen, werden aber meist durch die zu verwendende Software und vorhandene Infrastruktur bestimmt.
  Für Insider: Details und Analyse
  Auf den folgenden Seiten finden Sie die Details und Features zu Intels neuer CPU-Serie Xeon E7-4800 v2. Außerdem analysieren wir die Performance und Energieeffizienz der neuen CPUs. Für den Test stand uns das neue Topmodell Xeon E7-4890 v2 mit 15-Core-Technologie zur Verfügung. Als Vergleich dienen die vorherigen Generationen Xeon E7-4870 und X7560. Außerdem nehmen wir Intels Xeon E5-2697 v2 sowie AMDs Opteron 6300 in den Vergleich mit auf.