Intel Xeon Phi — отдельная ветка x86-совместимых many-core решений, где ставка сделана не на максимальную частоту одного-двух «тяжёлых» ядер, а на масштабирование по десяткам потоков, широкую векторизацию и высокую пропускную способность памяти. У этой линейки был чёткий «характер»: она раскрывалась там, где нагрузка превращается в конвейер одинаковых операций над большими массивами данных, а производительность определяется количеством параллельных исполнителей и скоростью подачи данных в вычислительные блоки.
Внутри бренда Xeon Phi можно выделить три крупных этапа:
-
Knights Corner (x100) — PCIe-сопроцессоры на карте расширения, которые работают рядом с «хостом» на Xeon и берут на себя тяжёлую параллельную часть.
-
Knights Landing (x200) — уже сокетные процессоры для узлов, плюс отдельная линия PCIe-карт x200 (тоже сопроцессоры), но на другой архитектурной базе и с MCDRAM.
-
Knights Mill (72x5) — развитие Knights Landing под определённый профиль матричных/векторных задач, с тем же общим «скелетом» платформы, но с другим балансом характеристик.
Ниже — детальный разбор архитектурных принципов, практики эксплуатации и каждого процессора/сопроцессора в линейке, с таблицами характеристик и таблицами частотных вариаций для каждой модели.
1) Ключевая идея Xeon Phi: many-core + векторизация + память
Массовый параллелизм как базовая ставка
Xeon Phi проектировался под сценарии, где один «кадр работы» естественно дробится на сотни и тысячи независимых фрагментов: сетки в CFD, батчи в Монте-Карло, блоки матриц в линейной алгебре, независимые трассировки лучей, обработка больших массивов чисел в научных кодах. Такой класс задач выигрывает не от «быстрого одиночного ядра», а от того, насколько эффективно система:
-
распараллеливает работу на десятки/сотни потоков;
-
загружает векторные блоки широкими операциями SIMD;
-
избегает провалов по памяти и поддерживает высокую фактическую пропускную способность.
Векторные блоки как обязательное условие эффективности
Xeon Phi не про «ускорит любой код автоматически». Он про «ускорит код, который хорошо масштабируется и векторизуется». На практике это означает:
-
важны правильные структуры данных (SoA вместо AoS там, где нужно);
-
важно выравнивание и предсказуемый доступ;
-
важно, чтобы компилятор мог построить длинные векторные цепочки (или чтобы разработчик использовал intrinsics/директивы).
Для Knights Corner в спецификациях фиксируется Intel IMCI как расширение набора инструкций.
Для Knights Landing/Knights Mill в спецификациях фиксируется Intel AVX-512 как расширение набора инструкций.
Память и её режимы важнее «абсолютной частоты»
Даже в рамках одного поколения Xeon Phi часто решающими были:
-
тип локальной памяти (GDDR5 на PCIe-картах x100 или MCDRAM on-package на x200/72x5),
-
количество каналов,
-
максимальная пропускная способность,
-
то, насколько программа реальным профилем попадает в «memory-bound» или «compute-bound».
2) Форм-факторы и модель исполнения: сопроцессор vs сокетный процессор
PCIe-сопроцессоры (x100)
Knights Corner стартовал именно как сопроцессор: на сервере стоит обычный Xeon, а Xeon Phi вставляется в PCIe как отдельная карта. У такого подхода две практические особенности:
-
узел всегда гетерогенный: есть «хост» и есть «ускоритель»;
-
данные между ними нужно переносить (или строить вычисления так, чтобы переносы были редкими и крупными).
У PCIe-карт x100 в спецификациях явно указан PCI Express Revision 2.0.
Сокетные процессоры (x200 и 72x5)
Knights Landing сделал важный шаг: Xeon Phi превратился в полноценный процессор для сокета SVLCLGA3647, где приложение может работать «нативно» как на обычном CPU, но с другой микроархитектурой и иной памятью.
PCIe-сопроцессоры x200 (Knights Landing на карте)
Отдельно существовала линейка PCIe-карт x200, но это уже не x100: там другая платформа и другой набор характеристик, в том числе MCDRAM и PCIe Gen3 x16.
3) Память в Xeon Phi: от GDDR5 к MCDRAM
x100: GDDR5 на плате
У Knights Corner память находится на самой карте. В спецификациях для конкретных SKU фиксируются:
-
объём памяти (6/8/16 GB),
-
количество каналов (12 или 16),
-
максимальная пропускная способность (например, 240/320/352 GB/s в зависимости от модели).
Практический вывод: в задачах с потоковым доступом к данным (суммирование, stencil-операции, некоторые FFT-пайплайны) x100 нередко упирался не в вычислительный пик, а в то, насколько программа «держит» нагрузку внутри локальной памяти ускорителя и не рвёт поток данными между хостом и картой.
x200/72x5: MCDRAM + DDR4
В Knights Landing/Knights Mill появляется 16 GB on-package памяти (в обозначениях продукта это и есть «16GB» в названии SKU) плюс классическая DDR4 через 6 каналов.
На практике платформа давала два уровня памяти:
-
MCDRAM как «быстрая ближняя память» с очень высокой пропускной способностью;
-
DDR4 как «дальняя память» с большим объёмом, но меньшей скоростью.
Для некоторых моделей в спецификациях различается поддерживаемая частота DDR4 и вычисленная максимальная пропускная способность (например, DDR4-2133 и 102 GB/s в части SKU, DDR4-2400 и 115.2 GB/s в других).
4) Программирование и оптимизация: что приносило реальную пользу
Базовые модели распараллеливания
В реальных проектах Xeon Phi чаще всего раскрывался при сочетании:
-
MPI на уровне узлов кластера (распределение по машинам),
-
OpenMP на уровне сокета/ускорителя (распределение по ядрам),
-
векторизация (автоматическая или через intrinsics) на уровне внутренних циклов.
Критично было удерживать «правильную» гранулярность:
-
слишком мелкие задачи тонули в накладных расходах синхронизации;
-
слишком крупные задачи приводили к дисбалансу и простаиванию части ядер.
Offload против native (важно для x100)
Для PCIe-карт x100 типичная схема выглядела так:
-
на хосте готовятся входные массивы;
-
массивы передаются на ускоритель;
-
на ускорителе выполняется основная вычислительная часть;
-
результаты возвращаются на хост.
Эффективность резко падала, если на каждом шаге происходили частые копирования небольших блоков данных. Поэтому «хорошие» Xeon Phi-проекты почти всегда выглядели как длинные батчи вычислений на стороне ускорителя с минимумом обменов.
Что давало наибольший прирост
Практически стабильно работали три категории оптимизаций:
-
Устранение ветвлений во внутренних циклах и замена их на маски/векторные операции.
-
Перестройка данных под последовательный доступ и предвыборку.
-
Векторизация математических ядер (линейная алгебра, свёртки, stencil, обработка массивов).
5) Как выбирать Xeon Phi под задачу
Ниже — набор практических критериев, который реально разделяет «подходит» и «не подходит»:
-
Масштабирование по потокам. Если код стабильно грузит 100+ потоков и хорошо распараллеливается, Xeon Phi получает шанс.
-
Доля векторизуемых участков. Чем больше «плотных» циклов над массивами, тем лучше.
-
Профиль по памяти. Для memory-bound задач критичны каналы/пропускная способность и умение работать с локальной памятью (GDDR5 или MCDRAM).
-
Доля обменов с хостом (для x100). Много копирований по PCIe — минус.
-
Ограничения по охлаждению и TDP. Часть моделей проектировалась под плотные вычислительные узлы и требовала соответствующей инфраструктуры.
6) Быстрое сравнение семейств (в одном месте)
| Семейство | Форм-фактор | Память на устройстве | Набор инструкций | Главный смысл |
|---|---|---|---|---|
| x100 (Knights Corner) | PCIe сопроцессор (Gen2) | GDDR5 6/8/16 GB, высокая пропускная способность | Intel IMCI | Ускоритель рядом с Xeon-хостом |
| x200 (Knights Landing) | Сокет SVLCLGA3647 | 16 GB MCDRAM + DDR4 (до 384 GB) | Intel AVX-512 | Нативный many-core процессор для узла |
| x200 coprocessor (KNL card) | PCIe сопроцессор (Gen3 x16) | 16 GB MCDRAM | KNL/AVX-512 | KNL на карте расширения |
| 72x5 (Knights Mill) | Сокет SVLCLGA3647 | 16 GB MCDRAM + DDR4 (до 384 GB) | Intel AVX-512 | Вариант KNL с иной настройкой под определённые нагрузки |
7) Модельный ряд Knights Corner (x100): каждый сопроцессор
Ниже все модели x100 и отдельные SKU Knights Corner, которые представлены в спецификациях.
Intel Xeon Phi Coprocessor 3120A
Позиционирование. 3120A — вариант на 57 ядер с активным охлаждением, рассчитанный на установку в системы, где проще обеспечить стабильный airflow без строго серверного шасси. Модель часто выбирали как «входной билет» в Knights Corner: умеренная конфигурация по памяти и понятная теплопакетная рамка.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x100 / Knights Corner |
| Форм-фактор | PCIe сопроцессор |
| Техпроцесс | 22 nm |
| Ядра | 57 |
| Базовая частота | 1.10 GHz |
| Turbo | отсутствует |
| L2 cache | 28.5 MB |
| Память на карте | 6 GB |
| Каналы памяти | 12 |
| Макс. пропускная способность памяти | 240 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 2.0 |
| Turbo Boost | No |
| Расширение инструкций | Intel IMCI |
| TDP | 300 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.10 GHz |
Плюсы
-
Предсказуемая конфигурация по памяти и пропускной способности.
-
Активное охлаждение упрощает интеграцию в рабочие станции.
-
ECC на памяти ускорителя.
Минусы
-
PCIe Gen2 ограничивает скорость обмена с хостом.
-
Turbo отсутствует — производительность зависит от качества параллелизма и векторизации.
-
Высокий TDP требует аккуратного питания и вентиляции.
Intel Xeon Phi Coprocessor 3120P
Позиционирование. 3120P — близкая по вычислительной части модель к 3120A (те же 57 ядер), но рассчитанная под сценарии, где охлаждение решается на уровне шасси (пассивная тепловая схема). В кластерах такие карты ставили плотнее и «кормили» их потоком воздуха от общих вентиляторов.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x100 / Knights Corner |
| Форм-фактор | PCIe сопроцессор |
| Техпроцесс | 22 nm |
| Ядра | 57 |
| Базовая частота | 1.10 GHz |
| Turbo | отсутствует |
| L2 cache | 28.5 MB |
| Память на карте | 6 GB |
| Каналы памяти | 12 |
| Макс. пропускная способность памяти | 240 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 2.0 |
| Turbo Boost | No |
| Расширение инструкций | Intel IMCI |
| TDP | 300 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.10 GHz |
Плюсы
-
Та же вычислительная логика, что и у 3120A, при другом подходе к охлаждению.
-
Хорошо подходит под серверные шасси с мощным фронт-ту-бэк airflow.
-
ECC и понятная память 6 GB на ускорителе.
Минусы
-
Требовательность к правильной организации обдува.
-
PCIe Gen2 остаётся ограничением для частых обменов с хостом.
-
Turbo отсутствует.
Intel Xeon Phi Coprocessor 31S1P
Позиционирование. 31S1P выделяется тем, что при той же вычислительной конфигурации уровня 57 ядер даёт 8 GB памяти на карте. Это удобно для задач, где рабочий набор данных не помещается в 6 GB, а дробление батчей приводит к лишним пересчётам или обменам.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x100 / Knights Corner |
| Форм-фактор | PCIe сопроцессор |
| Техпроцесс | 22 nm |
| Ядра | 57 |
| Базовая частота | 1.10 GHz |
| Turbo | отсутствует |
| L2 cache | 28.5 MB |
| Память на карте | 8 GB |
| Каналы памяти | 16 |
| Макс. пропускная способность памяти | не указана в спецификациях |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 2.0 |
| TDP | 270 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.10 GHz |
Плюсы
-
Увеличенный объём памяти на карте уменьшает дробление задач.
-
16 каналов памяти как конфигурационная база для высокой пропускной способности.
-
Пониженный TDP относительно 300-ваттных моделей упрощает плотную установку.
Минусы
-
В спецификациях отсутствует строка с максимальной пропускной способностью памяти.
-
PCIe Gen2 остаётся «бутылочным горлышком» для активного обмена.
-
Turbo не предусмотрен.
Intel Xeon Phi Coprocessor 5110P
Позиционирование. 5110P — одна из самых узнаваемых моделей Knights Corner: 60 ядер, 8 GB памяти и достаточно высокий потолок по пропускной способности памяти. Её выбирали как базовый ускоритель для «правильных» highly-parallel кодов.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x100 / Knights Corner |
| Форм-фактор | PCIe сопроцессор |
| Техпроцесс | 22 nm |
| Ядра | 60 |
| Базовая частота | 1.05 GHz |
| Turbo | отсутствует |
| L2 cache | 30 MB |
| Память на карте | 8 GB |
| Каналы памяти | 16 |
| Макс. пропускная способность памяти | 320 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 2.0 |
| Turbo Boost | No |
| TDP | 225 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.05 GHz |
Плюсы
-
Хороший баланс: 60 ядер + 320 GB/s по памяти.
-
Относительно умеренный TDP (225 W) среди x100.
-
ECC на памяти ускорителя.
Минусы
-
Для задач с большим рабочим набором 8 GB может быть тесно.
-
PCIe Gen2 ограничивает offload-сценарии с частыми обменами.
-
Turbo отсутствует.
Intel Xeon Phi Coprocessor 5120D
Позиционирование. 5120D — модель, которая при тех же 60 ядрах и 8 GB памяти поднимает планку по пропускной способности памяти до 352 GB/s, но и TDP становится выше. В плотных вычислениях это часто оказывалось выгоднее, чем «экономить» на питании.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x100 / Knights Corner |
| Форм-фактор | PCIe сопроцессор |
| Техпроцесс | 22 nm |
| Ядра | 60 |
| Базовая частота | 1.05 GHz |
| Turbo | отсутствует |
| L2 cache | 30 MB |
| Память на карте | 8 GB |
| Каналы памяти | 16 |
| Макс. пропускная способность памяти | 352 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 2.0 |
| Turbo Boost | No |
| TDP | 245 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.05 GHz |
Плюсы
-
352 GB/s по памяти — сильный аргумент для memory-bound задач.
-
60 ядер дают высокую плотность параллелизма.
-
ECC и понятная PCIe-интеграция.
Минусы
-
TDP выше, чем у 5110P.
-
PCIe Gen2 остаётся ограничителем для обменов.
-
Turbo отсутствует.
Intel Xeon Phi Coprocessor 7120P
Позиционирование. 7120P — старший класс Knights Corner: 61 ядро, 16 GB памяти и Turbo-частота. Эту модель часто выбирали, когда было важно держать больше данных прямо на карте и реже возвращаться к хосту.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x100 / Knights Corner |
| Форм-фактор | PCIe сопроцессор |
| Техпроцесс | 22 nm |
| Ядра | 61 |
| Базовая частота | 1.24 GHz |
| Max Turbo | 1.33 GHz |
| L2 cache | 30.5 MB |
| Память на карте | 16 GB |
| Каналы памяти | 16 |
| Макс. пропускная способность памяти | 352 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 2.0 |
| Turbo Boost | 1.0 |
| Расширение инструкций | Intel IMCI |
| TDP | 300 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.24 GHz |
| Max Turbo | 1.33 GHz |
Плюсы
-
16 GB памяти на карте упрощают работу с крупными батчами.
-
352 GB/s по памяти хорошо ложатся на потоковые нагрузки.
-
Turbo даёт небольшой запас в сценариях, где важна частота.
Минусы
-
Высокий TDP (300 W) требует серьёзного охлаждения и питания.
-
PCIe Gen2 ограничивает передачу данных.
-
Эффективность зависит от качества векторизации и масштабирования.
Intel Xeon Phi Coprocessor 7120X
Позиционирование. 7120X по вычислительной части соответствует 7120P: 61 ядро, 16 GB памяти, те же частоты. Отличия — в исполнении карты (комплектация/тепловая схема), что влияло на то, как именно её встраивали в конкретные платформы.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x100 / Knights Corner |
| Форм-фактор | PCIe сопроцессор |
| Техпроцесс | 22 nm |
| Ядра | 61 |
| Базовая частота | 1.24 GHz |
| Max Turbo | 1.33 GHz |
| L2 cache | 30.5 MB |
| Память на карте | 16 GB |
| Каналы памяти | 16 |
| Макс. пропускная способность памяти | 352 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 2.0 |
| TDP | 300 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.24 GHz |
| Max Turbo | 1.33 GHz |
Плюсы
-
Максимальная конфигурация Knights Corner по памяти (16 GB) и пропускной способности.
-
Turbo и 61 ядро дают высокий пик для хорошо распараллеленных задач.
-
ECC.
Минусы
-
Высокий TDP и требования к охлаждению.
-
PCIe Gen2 и накладные расходы offload-модели.
-
Требовательность к оптимизации кода.
Intel Xeon Phi Coprocessor 7120D
Позиционирование. 7120D — вариант 61-ядерной 16-гигабайтной карты с пониженным TDP, рассчитанный на более плотные установки и ограниченные тепловые бюджеты при сохранении общей «старшей» конфигурации по памяти и частотам.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x100 / Knights Corner |
| Форм-фактор | PCIe сопроцессор |
| Техпроцесс | 22 nm |
| Ядра | 61 |
| Базовая частота | 1.24 GHz |
| Max Turbo | 1.33 GHz |
| L2 cache | 30.5 MB |
| Память на карте | 16 GB |
| Каналы памяти | 16 |
| Макс. пропускная способность памяти | 352 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 2.0 |
| TDP | 270 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.24 GHz |
| Max Turbo | 1.33 GHz |
Плюсы
-
Старшая конфигурация по памяти при более мягком TDP.
-
352 GB/s по памяти хорошо подходят потоковым задачам.
-
Удобнее для плотных стоек и узлов с ограничениями по теплу.
Минусы
-
PCIe Gen2 и модель ускорителя сохраняют накладные расходы.
-
Высокие требования к качеству параллелизма и векторизации.
-
Не решает задач с доминирующей latency-зависимостью.
Intel Xeon Phi Coprocessor 7120A
Позиционирование. 7120A формально относится к той же «верхней» группе x100: 61 ядро, 16 GB памяти, 352 GB/s, Turbo. Это поздний SKU внутри x100 семейства, рассчитанный на те же классы нагрузок, где важно удерживать большие батчи данных на карте.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x100 / Knights Corner |
| Форм-фактор | PCIe сопроцессор |
| Техпроцесс | 22 nm |
| Ядра | 61 |
| Базовая частота | 1.24 GHz |
| Max Turbo | 1.33 GHz |
| L2 cache | 30.5 MB |
| Память на карте | 16 GB |
| Каналы памяти | 16 |
| Макс. пропускная способность памяти | 352 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 2.0 |
| Turbo Boost | 1.0 |
| Расширение инструкций | Intel IMCI |
| TDP | 300 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.24 GHz |
| Max Turbo | 1.33 GHz |
Плюсы
-
Полный «старший» набор Knights Corner: 16 GB + 352 GB/s.
-
Turbo и высокая плотность вычислений.
-
ECC и понятная спецификация.
Минусы
-
TDP 300 W и требования к инфраструктуре.
-
PCIe Gen2 ограничивает обмен.
-
Требовательность к оптимизации.
8) Knights Landing (x200): сокетные процессоры — каждый CPU
Сокетные Xeon Phi x200 — это уже «центральный» процессор узла, но со своим профилем: AVX-512, много ядер, 16 GB MCDRAM, 6-канальная DDR4, PCIe 3.0.
Отдельно выделяются F-модели, у которых в спецификациях меняется количество PCIe-линий (4 вместо 36) — это отражает иной профиль интеграции, когда часть функций коммуникации реализована иначе на уровне платформы.
Intel Xeon Phi Processor 7210
Позиционирование. 7210 — 64-ядерная модель x200, часто воспринимаемая как более «ровный» вариант для узлов, где важнее масштабирование и стабильность, чем максимальные показатели старших SKU.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x200 / Knights Landing |
| Форм-фактор | сокет SVLCLGA3647 |
| Техпроцесс | 14 nm |
| Ядра | 64 |
| Базовая частота | 1.30 GHz |
| Max Turbo | 1.50 GHz |
| L2 cache | 32 MB |
| DDR4 (макс. объём) | 384 GB |
| Тип DDR4 | DDR4-2133 |
| Каналы DDR4 | 6 |
| Макс. пропускная способность DDR4 | 102 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 3.0 |
| Линии PCIe | 36 |
| Инструкции | Intel AVX-512 |
| TDP | 215 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.30 GHz |
| Max Turbo | 1.50 GHz |
Плюсы
-
64 ядра и AVX-512 для сильного масштабирования.
-
36 линий PCIe дают гибкость по периферии и сети.
-
Предсказуемый теплопакет для плотных узлов.
Минусы
-
DDR4-2133 и 102 GB/s — ниже, чем у части старших x200 моделей.
-
Эффективность требует грамотной работы с MCDRAM/DDR4 и векторизацией.
-
Не рассчитан на сценарии, где доминирует latency одного потока.
Intel Xeon Phi Processor 7210F
Позиционирование. 7210F — вариант 7210 с иным профилем I/O: в спецификациях фиксируется 4 линии PCIe, при сохранении вычислительной части 64 ядра и тех же частот. Это модель под определённые платформенные конфигурации узлов.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x200 / Knights Landing |
| Форм-фактор | сокет SVLCLGA3647 |
| Техпроцесс | 14 nm |
| Ядра | 64 |
| Базовая частота | 1.30 GHz |
| Max Turbo | 1.50 GHz |
| L2 cache | 32 MB |
| DDR4 (макс. объём) | 384 GB |
| Тип DDR4 | DDR4-2133 |
| Каналы DDR4 | 6 |
| Макс. пропускная способность DDR4 | 102 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 3.0 |
| Линии PCIe | 4 |
| Инструкции | Intel AVX-512 |
| TDP | 230 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.30 GHz |
| Max Turbo | 1.50 GHz |
Плюсы
-
64 ядра и AVX-512 при сохранении частотного профиля 7210.
-
Платформенная ориентация под определённые конфигурации коммуникаций.
-
ECC и предсказуемая память.
Минусы
-
4 линии PCIe резко уменьшают гибкость по периферии по сравнению с не-F моделями.
-
DDR4-2133 и 102 GB/s ниже части старших x200.
-
Высокие требования к правильному профилированию и настройке памяти.
Intel Xeon Phi Processor 7230
Позиционирование. 7230 — 64-ядерный x200, но уже с DDR4-2400 и более высокой максимальной пропускной способностью памяти. Это сдвиг в сторону более «быстрой» подсистемы памяти при сохранении количества ядер.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x200 / Knights Landing |
| Форм-фактор | сокет SVLCLGA3647 |
| Техпроцесс | 14 nm |
| Ядра | 64 |
| Базовая частота | 1.30 GHz |
| Max Turbo | 1.50 GHz |
| L2 cache | 32 MB |
| DDR4 (макс. объём) | 384 GB |
| Тип DDR4 | DDR4-2400 |
| Каналы DDR4 | 6 |
| Макс. пропускная способность DDR4 | 115.2 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 3.0 |
| Линии PCIe | 36 |
| Инструкции | Intel AVX-512 |
| TDP | 215 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.30 GHz |
| Max Turbo | 1.50 GHz |
Плюсы
-
DDR4-2400 и 115.2 GB/s дают преимущество для memory-bound профилей.
-
36 линий PCIe — гибкость по сети/накопителям/ускорителям.
-
64 ядра — стабильная параллельная база.
Минусы
-
Требует хорошей векторизации для максимального эффекта.
-
В задачах с сильной зависимостью от latency уступает «классическим» Xeon.
-
Энергобюджет и охлаждение всё равно критичны при длительной загрузке.
Intel Xeon Phi Processor 7230F
Позиционирование. 7230F сочетает профиль 7230 по памяти (DDR4-2400) с «F-логикой» по PCIe-линиям (4). Это модель для узлов, где коммуникации и I/O организованы иначе, чем в универсальных сборках.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x200 / Knights Landing |
| Форм-фактор | сокет SVLCLGA3647 |
| Техпроцесс | 14 nm |
| Ядра | 64 |
| Базовая частота | 1.30 GHz |
| Max Turbo | 1.50 GHz |
| L2 cache | 32 MB |
| DDR4 (макс. объём) | 384 GB |
| Тип DDR4 | DDR4-2400 |
| Каналы DDR4 | 6 |
| Макс. пропускная способность DDR4 | 115.2 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 3.0 |
| Линии PCIe | 4 |
| Инструкции | Intel AVX-512 |
| TDP | 230 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.30 GHz |
| Max Turbo | 1.50 GHz |
Плюсы
-
Быстрая DDR4-подсистема (для x200) при 64 ядрах.
-
Платформенная ориентация под специализированные узлы.
-
ECC.
Минусы
-
4 PCIe-линии ограничивают универсальность.
-
Требует точного подбора платформы и окружения.
-
Максимальный эффект зависит от оптимизации и профиля по памяти.
Intel Xeon Phi Processor 7250
Позиционирование. 7250 повышает планку по ядрам (68) и по частоте относительно 64-ядерных моделей, сохраняя DDR4-2400 и широкую I/O-часть (36 линий PCIe). Это один из «рабочих» вариантов для мощных вычислительных узлов.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x200 / Knights Landing |
| Форм-фактор | сокет SVLCLGA3647 |
| Техпроцесс | 14 nm |
| Ядра | 68 |
| Базовая частота | 1.40 GHz |
| Max Turbo | 1.60 GHz |
| L2 cache | 34 MB |
| DDR4 (макс. объём) | 384 GB |
| Тип DDR4 | DDR4-2400 |
| Каналы DDR4 | 6 |
| Макс. пропускная способность DDR4 | 115.2 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 3.0 |
| Линии PCIe | 36 |
| Инструкции | Intel AVX-512 |
| TDP | 215 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.40 GHz |
| Max Turbo | 1.60 GHz |
Плюсы
-
68 ядер и более высокая частота, чем у 64-ядерных моделей.
-
DDR4-2400 и 115.2 GB/s помогают в задачах с активной памятью.
-
36 линий PCIe — универсальность узла.
Минусы
-
Высокая плотность потоков требует аккуратной настройки OpenMP/MPI.
-
Нагрузки с узкими последовательными участками масштабируются хуже.
-
Требовательность к эффективности векторизации.
Intel Xeon Phi Processor 7250F
Позиционирование. 7250F — «F-вариант» 7250: 68 ядер и частоты сохраняются, но PCIe-линий 4. Это модель для специализированных конфигураций, где I/O организован иначе, чем у универсальных узлов.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x200 / Knights Landing |
| Форм-фактор | сокет SVLCLGA3647 |
| Техпроцесс | 14 nm |
| Ядра | 68 |
| Базовая частота | 1.40 GHz |
| Max Turbo | 1.60 GHz |
| L2 cache | 34 MB |
| DDR4 (макс. объём) | 384 GB |
| Тип DDR4 | DDR4-2400 |
| Каналы DDR4 | 6 |
| Макс. пропускная способность DDR4 | 115.2 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 3.0 |
| Линии PCIe | 4 |
| Инструкции | Intel AVX-512 |
| TDP | 230 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.40 GHz |
| Max Turbo | 1.60 GHz |
Плюсы
-
68 ядер и сильный частотный профиль для x200.
-
DDR4-2400 и 115.2 GB/s.
-
Хорошо ложится в специализированные коммуникационные платформы.
Минусы
-
4 PCIe-линии ограничивают универсальность.
-
Требовательность к платформе и архитектуре узла.
-
Высокая цена ошибки в настройках потоков/NUMA/памяти.
Intel Xeon Phi Processor 7290
Позиционирование. 7290 — один из флагманов Knights Landing: 72 ядра и самый высокий «потолок» Turbo в x200, плюс DDR4-2400 и 36 линий PCIe. Это модель под максимально параллельные задачи на сокетном Phi.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x200 / Knights Landing |
| Форм-фактор | сокет SVLCLGA3647 |
| Техпроцесс | 14 nm |
| Ядра | 72 |
| Базовая частота | 1.50 GHz |
| Max Turbo | 1.70 GHz |
| L2 cache | 36 MB |
| DDR4 (макс. объём) | 384 GB |
| Тип DDR4 | DDR4-2400 |
| Каналы DDR4 | 6 |
| Макс. пропускная способность DDR4 | 115.2 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 3.0 |
| Линии PCIe | 36 |
| Инструкции | Intel AVX-512 |
| TDP | 245 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.50 GHz |
| Max Turbo | 1.70 GHz |
Плюсы
-
72 ядра — максимальная параллельная база x200.
-
1.70 GHz Turbo как верхняя точка для этого поколения.
-
36 линий PCIe позволяют строить насыщенные узлы.
Минусы
-
Требует высокой эффективности распараллеливания, иначе часть ресурсов простаивает.
-
В задачах с «плохой» локальностью по памяти нужен строгий контроль размещения данных.
-
Высокие требования к охлаждению под длительным вычислительным прессингом.
Intel Xeon Phi Processor 7290F
Позиционирование. 7290F — флагманский «F-вариант»: 72 ядра, те же частоты, DDR4-2400, но PCIe-линий 4. Это модель под специализированные платформы, где коммуникационный профиль задан архитектурой узла.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / кодовое имя | x200 / Knights Landing |
| Форм-фактор | сокет SVLCLGA3647 |
| Техпроцесс | 14 nm |
| Ядра | 72 |
| Базовая частота | 1.50 GHz |
| Max Turbo | 1.70 GHz |
| L2 cache | 36 MB |
| DDR4 (макс. объём) | 384 GB |
| Тип DDR4 | DDR4-2400 |
| Каналы DDR4 | 6 |
| Макс. пропускная способность DDR4 | 115.2 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 3.0 |
| Линии PCIe | 4 |
| Инструкции | Intel AVX-512 |
| TDP | 260 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.50 GHz |
| Max Turbo | 1.70 GHz |
Плюсы
-
Максимальные ядра и частоты x200 в «F-исполнении».
-
DDR4-2400 и 115.2 GB/s.
-
Подходит для специализированных систем с предопределённой коммуникацией.
Минусы
-
4 PCIe-линии ограничивают периферию и универсальность.
-
Высокие требования к инфраструктуре и тепловому бюджету.
-
Максимальный эффект достигается только на хорошо оптимизированных HPC-кодах.
9) Knights Landing на PCIe: x200 Coprocessor Family — каждый сопроцессор
Эта ветка важна, потому что показывает «переходный мост» между логикой x100 и логикой KNL-платформы. В спецификациях линейки PCIe-карт x200 зафиксированы:
-
PCIe Gen3 x16;
-
до 68 ядер;
-
16 GB on-package MCDRAM;
-
наличие системного контроллера на плате и связь с чипсетом через DMI;
-
таблица SKU с TDP и типом охлаждения.
Intel Xeon Phi Coprocessor 7220A
Позиционирование. 7220A — активное охлаждение, ориентация на плотные вычисления при фиксированном TDP в рамках семейства, с 68 ядрами и базовой/турбо частотой из «нижней» зоны KNL-карт.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / платформа | Knights Landing, x200 coprocessor |
| Форм-фактор | PCIe 3.0 x16 сопроцессор |
| Ядра | до 68 |
| Память на карте | 16 GB MCDRAM |
| Интерфейс | PCIe Gen3 x16 |
| TDP | 275 W |
| Охлаждение | Active |
| Механическое удержание | Hockey Stick Retention: No |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.20 GHz |
| Max Turbo | 1.40 GHz |
Плюсы
-
KNL-платформа на PCIe с MCDRAM прямо на карте.
-
Активное охлаждение снижает требования к airflow шасси.
-
Чётко описанная механика и тепловая модель семейства.
Минусы
-
Сопроцессорная модель сохраняет накладные расходы обмена с хостом.
-
275 W TDP требует серьёзной инфраструктуры.
-
Максимальная эффективность — только на хорошо распараллеленных и векторизованных нагрузках.
Intel Xeon Phi Coprocessor 7220P
Позиционирование. 7220P — пассивная версия того же класса: тот же TDP семейства и та же логика KNL-карты, но ставка делается на серверный airflow.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / платформа | Knights Landing, x200 coprocessor |
| Форм-фактор | PCIe 3.0 x16 сопроцессор |
| Ядра | до 68 |
| Память на карте | 16 GB MCDRAM |
| Интерфейс | PCIe Gen3 x16 |
| TDP | 275 W |
| Охлаждение | Passive |
| Механическое удержание | Hockey Stick Retention: No |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.20 GHz |
| Max Turbo | 1.40 GHz |
Плюсы
-
Пассивная тепловая схема хорошо ложится на серверные стойки.
-
MCDRAM на карте помогает memory-bound задачам.
-
Единый тепловой и механический профиль семейства.
Минусы
-
Требовательность к обдуву и компоновке.
-
Сопроцессорная модель и накладные расходы обмена.
-
Высокий TDP для плотных конфигураций.
Intel Xeon Phi Coprocessor 7240P
Позиционирование. 7240P — пассивная карта с более высокой базовой/турбо частотой при том же семействе и той же тепловой рамке.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / платформа | Knights Landing, x200 coprocessor |
| Форм-фактор | PCIe 3.0 x16 сопроцессор |
| Ядра | до 68 |
| Память на карте | 16 GB MCDRAM |
| Интерфейс | PCIe Gen3 x16 |
| TDP | 275 W |
| Охлаждение | Passive |
| Механическое удержание | Hockey Stick Retention: No |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.30 GHz |
| Max Turbo | 1.50 GHz |
Плюсы
-
Частотный профиль выше, чем у 7220-серии.
-
MCDRAM даёт сильную подпитку по памяти.
-
Хорошо подходит под плотные HPC-узлы с корректным airflow.
Минусы
-
Пассивное охлаждение требует правильного шасси.
-
Сопроцессорная модель и обмены по PCIe остаются фактором эффективности.
-
Высокий теплопакет.
Intel Xeon Phi Coprocessor 7220A-HS
Позиционирование. 7220A-HS — аппаратно та же логика, что у 7220A, но с вариантом механического удержания (hockey stick retention) для сценариев, где важна дополнительная защита карты при вибрациях/транспортировке.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Поколение / платформа | Knights Landing, x200 coprocessor |
| Форм-фактор | PCIe 3.0 x16 сопроцессор |
| Ядра | до 68 |
| Память на карте | 16 GB MCDRAM |
| Интерфейс | PCIe Gen3 x16 |
| TDP | 275 W |
| Охлаждение | Active |
| Механическое удержание | Hockey Stick Retention: Yes |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.20 GHz |
| Max Turbo | 1.40 GHz |
Плюсы
-
Активное охлаждение и дополнительная механическая фиксация.
-
Удобно для рабочих станций и систем с повышенными требованиями к удержанию карты.
-
MCDRAM на карте.
Минусы
-
Накладные расходы сопроцессорной модели сохраняются.
-
Высокий TDP и требования к питанию.
-
Эффект зависит от профиля нагрузки.
10) Knights Mill (72x5): каждый процессор
72x5 — это семейство Xeon Phi с кодовым именем Knights Mill в спецификациях, но при этом оно остаётся в рамках сокетной платформы SVLCLGA3647, AVX-512 и 16 GB on-package памяти.
Intel Xeon Phi Processor 7235
Позиционирование. 7235 — 64-ядерный Knights Mill. В спецификациях у него DDR4-2133 и 102 GB/s, что делает эту модель «спокойным» вариантом для задач, где критичен сам many-core профиль, а не максимум пропускной способности DDR4.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Семейство / кодовое имя | 72x5 / Knights Mill |
| Форм-фактор | сокет SVLCLGA3647 |
| Техпроцесс | 14 nm |
| Ядра | 64 |
| Базовая частота | 1.30 GHz |
| Max Turbo | 1.40 GHz |
| L2 cache | 32 MB |
| DDR4 (макс. объём) | 384 GB |
| Тип DDR4 | DDR4-2133 |
| Каналы DDR4 | 6 |
| Макс. пропускная способность DDR4 | 102 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 3.0 |
| Линии PCIe | 36 |
| Инструкции | Intel AVX-512 |
| TDP | 250 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.30 GHz |
| Max Turbo | 1.40 GHz |
Плюсы
-
64 ядра и AVX-512 в рамках Knights Mill.
-
36 линий PCIe дают свободу компоновки.
-
Хорошо подходит как «универсальный» many-core узел при фиксированных требованиях.
Минусы
-
DDR4-2133 и 102 GB/s ниже, чем у старших 72x5.
-
TDP 250 W требует сильного охлаждения.
-
Нужна грамотная настройка потоков и памяти для стабильного результата.
Intel Xeon Phi Processor 7285
Позиционирование. 7285 — 68-ядерный Knights Mill, в спецификациях у него DDR4-2400 и 115.2 GB/s. Это версия с более сильной подсистемой DDR4 при сохранении высоких параллельных возможностей.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Семейство / кодовое имя | 72x5 / Knights Mill |
| Форм-фактор | сокет SVLCLGA3647 |
| Техпроцесс | 14 nm |
| Ядра | 68 |
| Базовая частота | 1.30 GHz |
| Max Turbo | 1.40 GHz |
| L2 cache | 34 MB |
| DDR4 (макс. объём) | 384 GB |
| Тип DDR4 | DDR4-2400 |
| Каналы DDR4 | 6 |
| Макс. пропускная способность DDR4 | 115.2 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 3.0 |
| Линии PCIe | 36 |
| Инструкции | Intel AVX-512 |
| TDP | 250 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.30 GHz |
| Max Turbo | 1.40 GHz |
Плюсы
-
68 ядер при более быстрой DDR4-подсистеме.
-
115.2 GB/s помогает задачам с активной работой в DDR4.
-
36 PCIe-линий — гибкость по I/O.
Минусы
-
TDP 250 W требует дисциплины по охлаждению.
-
Эффект раскрывается только при высоком параллелизме и векторизации.
-
В задачах с «плохой» локальностью нужно тщательно управлять данными.
Intel Xeon Phi Processor 7295
Позиционирование. 7295 — флагман Knights Mill: 72 ядра, 1.50/1.60 GHz, DDR4-2400 и 115.2 GB/s. Это CPU под максимум many-core плотности и высокий частотный профиль для семейства.
Таблица характеристик
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Семейство / кодовое имя | 72x5 / Knights Mill |
| Форм-фактор | сокет SVLCLGA3647 |
| Техпроцесс | 14 nm |
| Ядра | 72 |
| Базовая частота | 1.50 GHz |
| Max Turbo | 1.60 GHz |
| L2 cache | 36 MB |
| DDR4 (макс. объём) | 384 GB |
| Тип DDR4 | DDR4-2400 |
| Каналы DDR4 | 6 |
| Макс. пропускная способность DDR4 | 115.2 GB/s |
| ECC | поддерживается |
| PCI Express | Revision 3.0 |
| Линии PCIe | 36 |
| Инструкции | Intel AVX-512 |
| TDP | 320 W |
Вариации частот
| Режим | Частота |
|---|---|
| Base | 1.50 GHz |
| Max Turbo | 1.60 GHz |
Плюсы
-
72 ядра и высокий базовый профиль частоты.
-
DDR4-2400 и 115.2 GB/s.
-
Хорошо подходит для максимально параллельных задач с AVX-512.
Минусы
-
TDP 320 W — очень жёсткие требования к охлаждению и питанию.
-
Ошибки в настройке потоков/памяти приводят к большим потерям эффективности.
-
Не предназначен для задач, где доминирует latency одного потока.
11) Сравнение Xeon Phi с альтернативами «своего времени»
Против классических Xeon
Обычные Xeon традиционно сильнее в:
-
задачах с высокой долей последовательного кода;
-
нагрузках с частыми ветвлениями и плохой предсказуемостью;
-
сценариях, где критична latency одного потока и высокий IPC.
Xeon Phi, напротив, выигрывал в:
-
задачах с массовым параллелизмом (сотни потоков);
-
нагрузках, где основной цикл хорошо векторизуется;
-
профилях, упирающихся в пропускную способность памяти (особенно при удачном использовании MCDRAM).
Против GPU-ускорителей
GPU-решения часто давали более высокий пик в задачах, идеально ложащихся на их модель исполнения. Xeon Phi предлагал другой «плюс»: x86-совместимость и близость к привычным HPC-инструментам. На практике выбор упирался в:
-
стоимость портирования;
-
наличие готовых библиотек под конкретный алгоритм;
-
профиль обменов и удобство интеграции в конкретный кластер.
12) Эксплуатация: питание, охлаждение, плотность и стабильность
Охлаждение
-
x100 старших SKU (7120-класс) требуют дисциплины по airflow и питанию (TDP до 300 W).
-
x200/72x5 в сокете зависят от качества охлаждения узла, потому что sustained-нагрузка на many-core быстро выходит на тепловой предел (TDP до 320 W у 7295).
-
PCIe-карты x200 семейства фиксируют один и тот же TDP (275 W) при разном типе охлаждения (active/passive), что повышает требования к правильному подбору шасси.
Стабильность в кластере
У Xeon Phi практически всегда важны три настройки на уровне системы:
-
правильная политика размещения потоков (pinning);
-
правильное размещение данных (особенно при наличии MCDRAM/DDR4);
-
корректная гранулярность MPI-разбиения между узлами.
13) Итоги: кому и зачем был нужен Xeon Phi
Xeon Phi — продукт «с характером». Он приносил сильный эффект там, где задача:
-
масштабируется на сотни потоков,
-
векторизуется,
-
умеет эффективно работать с пропускной способностью памяти,
-
минимизирует лишние обмены (особенно в offload-сценариях PCIe-карт).
Если же задача держится на быстрых одиночных потоках, плохо распараллеливается или содержит много последовательной логики, Xeon Phi превращался в платформу, где основная работа — это оптимизация и перестройка кода.
С инженерной точки зрения линейка Xeon Phi осталась заметным этапом: она показала, насколько далеко можно продвинуть x86-совместимый many-core подход, если сделать память и векторизацию центральными элементами архитектуры, а не второстепенными «ускорителями».
