Intel® Xeon® Silver 4310 Processor

مقدمه‌ای بر پردازنده سرور اینتل زئون سیلور 4310

پردازنده Intel Xeon Silver 4310، عضوی کارآمد از خانواده نسل سوم پردازنده‌های مقیاس‌پذیر Intel Xeon با اسم رمز Ice Lake است که به عنوان گزینه‌ای اقتصادی و در عین حال قدرتمند برای طیف وسیعی از بارهای کاری سروری طراحی شده است. این پردازنده که با لیتوگرافی پیشرفته 10 نانومتری تولید گردیده، با هدف ارائه تعادلی بهینه بین عملکرد، کارایی و هزینه برای دیتاسنترهای کوچک تا متوسط، سرورهای فایل، وب‌سرورها، محیط‌های مجازی‌سازی سبک و کاربردهای عمومی سازمانی عرضه شده است. Intel Xeon Silver 4310 به مدیران IT و مهندسان شبکه اجازه می‌دهد تا از مزایای معماری مدرن Ice Lake، شامل بهبود عملکرد IPC (دستورالعمل بر سیکل)، پهنای باند I/O گسترده و قابلیت‌های امنیتی پیشرفته، با قیمتی مقرون‌به‌صرفه بهره‌مند شوند. این پردازنده، با وجود قرار گرفتن در سری Silver، قابلیت‌های اساسی و پیشرفته‌ای را ارائه می‌دهد که آن را به انتخابی هوشمندانه برای سازمان‌هایی تبدیل می‌کند که به دنبال بهینه‌سازی بودجه و در عین حال حفظ سطح بالایی از کارایی و پایداری در زیرساخت‌های سروری خود هستند.

معماری هسته، فرکانس و بهینه‌سازی عملکرد

پردازنده Intel Xeon Silver 4310 مجهز به 12 هسته فیزیکی و 24 رشته پردازشی (Total Cores: 12, Total Threads: 24) است که با بهره‌گیری از فناوری Intel Hyper-Threading، قابلیت پردازش موازی بالایی را برای اجرای همزمان چندین وظیفه فراهم می‌کند. این تعداد هسته برای بارهای کاری عمومی سرورها، از جمله اجرای چندین ماشین مجازی، مدیریت پایگاه‌های داده متوسط، یا سرویس‌دهی به ترافیک وب، کاملاً مناسب است. فرکانس پایه پردازنده (Processor Base Frequency) روی 2.10 گیگاهرتز تنظیم شده است که عملکردی پایدار و قابل اتکا را برای عملیات مداوم سرورها تضمین می‌کند. علاوه بر این، به لطف فناوری Intel Turbo Boost Technology 2.0، این پردازنده می‌تواند در زمان نیاز به قدرت پردازشی بیشتر، فرکانس خود را به صورت دینامیک تا حداکثر 3.30 گیگاهرتز (Max Turbo Frequency: 3.30 GHz) افزایش داده و پاسخگویی سیستم را بهبود بخشد. این قابلیت به پردازنده اجازه می‌دهد تا در مواقع اوج بار کاری، عملکرد خود را افزایش دهد و در مصرف انرژی صرفه‌جویی کند. 18 مگابایت حافظه نهان (Cache: 18 MB) نیز نقش مهمی در کاهش تأخیر دسترسی به داده‌ها و افزایش کارایی کلی پردازنده ایفا می‌کند.

کارایی انرژی و پایداری

با TDP (Thermal Design Power) 120 وات، Intel Xeon Silver 4310 یک پردازنده با مصرف انرژی نسبتاً پایین محسوب می‌شود. این ویژگی برای کاهش هزینه‌های عملیاتی (OPEX) در دیتاسنترها، به ویژه برای سیستم‌هایی که تعداد زیادی پردازنده در آن‌ها استفاده می‌شود یا در محیط‌هایی با محدودیت توان و تهویه، از اهمیت بالایی برخوردار است. مدیریت حرارتی بهینه این پردازنده، به همراه TCASE برابر با 82 درجه سانتی‌گراد، پایداری و دوام سیستم را در شرایط عملیاتی مداوم تضمین می‌کند.

تکنولوژی‌های Intel Speed Select

پردازنده 4310 از برخی از قابلیت‌های Intel Speed Select Technology (SST) پشتیبانی می‌کند. این ویژگی‌ها، هرچند ممکن است به اندازه سری‌های Gold و Platinum پیشرفته نباشند، اما بهینه‌سازی‌های مفیدی را برای مدیریت عملکرد ارائه می‌دهند:

• Intel Speed Select Technology – Core Power: این ویژگی می‌تواند در بهینه‌سازی مصرف توان در سطح هسته‌ها کمک کند.
• Intel Speed Select Technology – Turbo Frequency: قابلیت مدیریت پویای فرکانس توربو برای هسته‌ها، به منظور تطبیق با بارهای کاری مختلف.
• Intel Speed Select Technology - Base Frequency: امکان تنظیم فرکانس پایه پردازنده برای سناریوهای خاص مصرف انرژی و عملکرد.

این قابلیت‌ها به مدیران سیستم انعطاف‌پذیری بیشتری در تنظیم عملکرد پردازنده برای مطابقت با نیازهای خاص برنامه‌ها و بارهای کاری مختلف می‌دهند، که به بهره‌وری بیشتر و کاهش هزینه‌های عملیاتی کمک می‌کند.

زیرسیستم حافظه و قابلیت‌های I/O پیشرفته

Intel Xeon Silver 4310، با وجود قرار گرفتن در سری اقتصادی، قابلیت‌های حافظه و ورودی/خروجی (I/O) چشمگیری را ارائه می‌دهد که از مزایای معماری Ice Lake نشأت می‌گیرد. این پردازنده از حداکثر 6 ترابایت حافظه (Max Memory Size: 6 TB) پشتیبانی می‌کند که ظرفیت بسیار بالایی برای یک پردازنده در این کلاس محسوب می‌شود و آن را برای کاربردهایی نظیر پایگاه‌های داده که نیازمند حجم بالای داده‌ها هستند، مناسب می‌سازد. پشتیبانی از 8 کانال حافظه (Max # of Memory Channels: 8) و حافظه‌های DDR4-2667 (Memory Types: DDR4-2667, Maximum Memory Speed: 2667 MHz) پهنای باند حافظه قابل توجهی را فراهم می‌کند و از بروز گلوگاه‌های عملکردی جلوگیری می‌نماید.

ملاحظات حافظه پایدار و ECC

• Intel Optane™ Persistent Memory Supported: نکته قابل توجه این است که Intel Xeon Silver 4310 از حافظه پایدار Intel Optane™ پشتیبانی نمی‌کند. این یک تمایز کلیدی بین سری Silver و سری‌های Gold و Platinum است. برای بارهای کاری که به ظرفیت بسیار بالای حافظه پایدار با سرعت DRAM نیاز ندارند، عدم پشتیبانی از Optane PMem می‌تواند به کاهش هزینه کلی سیستم کمک کند و این پردازنده را برای نیازهای استاندارد حافظه مناسب می‌سازد.
• ECC Memory Supported: پشتیبانی از حافظه ECC (Error-Correcting Code) برای شناسایی و تصحیح خطاهای حافظه، قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می‌دهد. این ویژگی برای تمامی محیط‌های سروری، به ویژه آن‌هایی که یکپارچگی داده‌ها از اهمیت حیاتی برخوردار است، ضروری است و پایداری عملیاتی را تضمین می‌کند.

اتصال و پهنای باند I/O پرسرعت

پردازنده 4310 از 64 خط PCI Express Revision 4.0 (Max # of PCI Express Lanes: 64, PCI Express Revision: 4.0) پشتیبانی می‌کند. PCIe 4.0 پهنای باند دو برابری نسبت به نسل قبلی خود ارائه می‌دهد که برای اتصال سریع‌تر به کارت‌های شبکه 25 گیگابیتی و بالاتر، درایوهای NVMe SSD با کارایی فوق‌العاده بالا، و دیگر شتاب‌دهنده‌های تخصصی حیاتی است. این قابلیت انتقال داده‌ها را با سرعت بی‌سابقه ممکن می‌سازد و از پس نیازهای I/O سنگین در سرورهای مدرن برمی‌آید.

با پشتیبانی از 2 لینک Intel UPI (Ultra Path Interconnect) با سرعت 10.4 گیگاترنسفر بر ثانیه (Intel® UPI Speed: 10.4 GT/s, Max # of UPI Links: 2)، این پردازنده قابلیت مقیاس‌پذیری دو سوکته (Scalability: 2S) را فراهم می‌آورد. این ویژگی به دو پردازنده اجازه می‌دهد تا به سرعت با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و منابع را به اشتراک بگذارند، که برای پلتفرم‌های مقیاس‌پذیر و نیازمند به ارتباطات داخلی سریع در دیتاسنترها حیاتی است.

امنیت و مجازی‌سازی جامع برای مراکز داده

امنیت و پایداری در مراکز داده امروزی از اهمیت بالایی برخوردار است و Intel Xeon Silver 4310 با مجموعه‌ای جامع از ویژگی‌های امنیتی و مجازی‌سازی، یک پلتفرم مطمئن را برای بارهای کاری حساس ارائه می‌دهد:

ویژگی‌های امنیتی پیشرفته

• Intel Crypto Acceleration: این فناوری با شتاب بخشیدن عملیات رمزنگاری سخت‌افزاری، بار کاری CPU را کاهش داده و عملکرد برنامه‌های نیازمند به رمزنگاری را بهبود می‌بخشد، که برای حفظ امنیت داده‌ها در حال انتقال و ذخیره‌سازی ضروری است.
• Intel Total Memory Encryption (TME): TME با رمزگذاری کامل حافظه سیستم، از داده‌ها در برابر حملات فیزیکی یا نرم‌افزاری محافظت می‌کند.
• Intel Platform Firmware Resilience Support: این قابلیت انعطاف‌پذیری و محافظت از فریم‌ور پلتفرم را در برابر دستکاری‌های مخرب تضمین می‌کند.
• Intel Software Guard Extensions (SGX) با Intel SPS: SGX به برنامه‌ها اجازه می‌دهد تا داده‌ها و کدهای حساس را در یک محیط امن و ایزوله (enclave) اجرا کنند، حتی اگر سیستم عامل مورد حمله قرار گرفته باشد. با حداکثر 8 گیگابایت Enclave Page Cache (EPC) به صورت پیش‌فرض، SGX محافظت قوی از داده‌های حساس را ارائه می‌دهد که برای بارهای کاری نیازمند به حفظ حریم خصوصی بالا، حیاتی است، هرچند ظرفیت آن نسبت به سری‌های Gold و Platinum کمتر است.
• Intel AES New Instructions (AES-NI): این مجموعه دستورالعمل‌ها، عملکرد رمزنگاری و رمزگشایی AES را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.
• Intel Trusted Execution Technology (TXT): با ایجاد یک محیط راه‌اندازی امن، از اجرای کدهای غیرمجاز در هنگام راه‌اندازی سیستم جلوگیری می‌کند.
• Execute Disable Bit (EDB): این ویژگی امنیتی با جلوگیری از اجرای کد از نواحی غیرقابل اجرا حافظه، محافظت در برابر برخی از انواع حملات بدافزاری را فراهم می‌کند.
• Mode-based Execute Control (MBEC): کنترل دقیق بر حالت‌های اجرای کد را فراهم می‌کند که به امنیت سیستم کمک می‌کند.

قابلیت‌های مجازی‌سازی کارآمد

• Intel Virtualization Technology (VT-x): این فناوری امکان اجرای چندین سیستم عامل مجازی را بر روی یک سرور فیزیکی فراهم می‌کند و بهره‌وری را افزایش می‌دهد.
• Intel Virtualization Technology for Directed I/O (VT-d): VT-d با تخصیص مستقیم دستگاه‌های I/O به ماشین‌های مجازی، عملکرد و امنیت در محیط‌های مجازی را بهبود می‌بخشد.
• Intel VT-x with Extended Page Tables (EPT): EPT با بهینه‌سازی مدیریت حافظه در ماشین‌های مجازی، سربار مجازی‌سازی را کاهش داده و کارایی را افزایش می‌دهد.

کاربردهای کلیدی و مزایای عملی

پردازنده Intel Xeon Silver 4310 با مشخصات فنی و قابلیت‌های خود، برای طیف وسیعی از بارهای کاری و محیط‌های سروری مناسب است:

• سرورهای عمومی و کاربردی: ایده‌آل برای سرورهای فایل، سرورهای چاپ، سرورهای ایمیل، سرورهای وب و سایر برنامه‌های کاربردی سازمانی که نیاز به تعادلی از هسته، فرکانس و حافظه دارند.
• مجازی‌سازی سبک و متوسط: با 12 هسته و 24 رشته، به همراه پشتیبانی از 6 ترابایت حافظه DDR4-2667، این پردازنده می‌تواند تعداد مناسبی از ماشین‌های مجازی را میزبانی کند و برای محیط‌های مجازی‌سازی با چگالی متوسط و زیرساخت‌های ابر خصوصی در مقیاس کوچک‌تر، یک انتخاب مقرون‌به‌صرفه است.
• پایگاه‌های داده کوچک تا متوسط: برای اجرای پایگاه‌های داده SQL یا NoSQL با حجم کاری متوسط، عملکرد قابل قبولی را ارائه می‌دهد.
• ذخیره‌سازی و بک‌آپ: برای سرورهای ذخیره‌سازی، NAS (Network Attached Storage) و SAN (Storage Area Network) که به توان پردازشی و پهنای باند I/O مناسب نیاز دارند، مناسب است.
• پردازش هوش مصنوعی (AI) و یادگیری عمیق (Deep Learning) در سطح پایه: با فناوری Intel Deep Learning Boost (Intel DL Boost) و پشتیبانی از دستورالعمل‌های AVX-512 (با 2 واحد FMA)، Xeon Silver 4310 عملکرد شتاب‌یافته‌ای را برای بارهای کاری هوش مصنوعی، به ویژه در مراحل استنتاج (inference) و آموزش مدل‌های کوچک، ارائه می‌دهد. این ویژگی به کاربرانی که به دنبال شروع کار با AI/ML هستند، امکان می‌دهد تا با هزینه کمتر، به قابلیت‌های لازم دسترسی پیدا کنند.
• لبه شبکه و سیستم‌های توزیع شده: برای استقرار در محیط‌های لبه (Edge Computing) که نیاز به پردازش داده‌ها در نزدیکی منبع دارند و به دنبال راهکارهای کارآمد و کم‌مصرف هستند، بسیار مناسب است.

مشخصات فنی تکمیلی

• Socket Supported: FCLGA4189، سوکتی که برای پردازنده‌های نسل سوم Ice Lake طراحی شده است.
• Package Size: 77.5mm x 56.5mm، ابعاد فیزیکی استاندارد برای این سری از پردازنده‌ها.
• دستورالعمل‌های توسعه یافته (Instruction Set Extensions): Intel SSE4.2, Intel AVX, Intel AVX2, Intel AVX-512، که مجموعه‌ای غنی برای اجرای محاسبات پیچیده و موازی فراهم می‌کند.
• Intel Resource Director Technology (Intel RDT): قابلیت مدیریت منابع مشترک مانند حافظه نهان و پهنای باند حافظه را فراهم می‌کند تا عملکرد بارهای کاری حیاتی بهبود یابد.
• Intel Volume Management Device (VMD): مدیریت و قابلیت اطمینان را برای SSD های NVMe متصل به PCIe بهبود می‌بخشد، به ویژه در پیکربندی‌های RAID سخت‌افزاری.

نتیجه‌گیری

پردازنده Intel Xeon Silver 4310 یک راه‌حل اقتصادی، کارآمد و قابل اعتماد برای سازمان‌هایی است که به دنبال بهره‌برداری از قدرت نسل سوم پردازنده‌های مقیاس‌پذیر Intel Xeon بدون تحمیل هزینه‌های گزاف هستند. با 12 هسته پردازشی، فرکانس توربو مناسب، TDP پایین 120 وات، پشتیبانی از 6 ترابایت حافظه DDR4-2667 و پهنای باند PCIe 4.0، این پردازنده توانایی مدیریت بارهای کاری متنوع را با کارایی بالا دارد. مجموعه‌ای جامع از ویژگی‌های امنیتی و مجازی‌سازی، شامل SGX (با EPC 8GB)، TME و VT-d، محافظت از داده‌ها و انعطاف‌پذیری عملیاتی را تضمین می‌نماید. Intel Xeon Silver 4310 انتخابی هوشمندانه برای SMBها، دیتاسنترهای کوچک، استقرار سرورهای عمومی، محیط‌های مجازی‌سازی با چگالی متوسط و کاربردهای لبه شبکه است که به دنبال بهترین ترکیب از هزینه، عملکرد و پایداری هستند.