Piattaforme CPU

Quando crei una macchina virtuale (VM) o un'istanza Bare Metal utilizzando Compute Engine, specifichi una serie di macchine e un tipo di macchina per quell'istanza. Ogni serie di macchine è associata a una o più piattaforme CPU. Se per una serie di macchine sono disponibili più piattaforme CPU, puoi selezionare una piattaforma CPU minima per l'istanza di computing.

Una piattaforma CPU offre più processori fisici, ciascuno dei quali viene definito core. Per i processori disponibili su Compute Engine, un singolo core della CPU può funzionare come più thread hardware tramite il multi-threading simultaneo (SMT), noto sui processori Intel come tecnologia Intel Hyper-Threading. In Compute Engine, ciascun thread hardware è definito CPU virtuale (vCPU). Alcune serie di macchine, come C4A, T2D e H3, non utilizzano l'SMT e ogni vCPU rappresenta un core. Quando le vCPU vengono segnalate alla VM come occupanti diversi core virtuali, Compute Engine garantisce che queste non condividano mai lo stesso core fisico.

Il tipo di macchina dell'istanza di computing specifica il numero di vCPU; è possibile quindi dedurre il numero di core della CPU fisica utilizzando il rapporto vCPU per core predefinito per quelle serie di macchine:

  • Per le serie di macchine C4A, Tau T2D, Tau T2A e H3, le VM hanno sempre una vCPU per core.
  • Per tutte le altre serie di macchine, le istanze di computing hanno due vCPU per core per impostazione predefinita.

Se vuoi, puoi impostare il numero di thread per core su un valore diverso da quello predefinito, il che potrebbe risultare vantaggioso per alcuni workload. È importante sottolineare che, quando esegui un'operazione di questo genere, il tipo di macchina dell'istanza di computing non riflette più il numero corretto di vCPU. Al contrario, i prezzi e il numero di core della CPU fisica rimangono invariati rispetto al rapporto predefinito di due vCPU per core e il numero di vCPU corrisponde alla metà del valore indicato dal tipo di macchina.

Processori Arm

Per i processori Arm, Compute Engine utilizza un thread per core. Ogni vCPU viene mappata a un core fisico senza SMT.

La tabella seguente descrive i processori Arm disponibili per le istanze Compute Engine.

Processore e SKU della CPU Tipi e serie di macchine supportati
Processori Google Axion™ C4A
Ampere Altra Q64-30 Tau T2A

Processori x86

Per la maggior parte dei processori x86, ogni vCPU è implementata come un singolo thread hardware. La serie di macchine H3 è un'eccezione, con una vCPU che rappresenta un core fisico.

Processori Intel

Sui processori Intel Xeon, la tecnologia Intel Hyper-Threading supporta l'esecuzione di più thread contemporaneamente su ciascun core. Il tipo di macchina dell' istanza di computing determina il numero di vCPU e la memoria.

Processore CPU SKU del processore Tipi e serie di macchine supportati Frequenza di base (GHz) Frequenza turbo all-core (GHz) Frequenza turbo massima single-core (GHz)
Processore Intel Xeon Scalable
(Emerald Rapids)
di 5ª generazione
Processore Intel® Xeon® Platinum 8581C
 2,1 2,9 4,0
Processore Intel® Xeon® Platinum 8581C
 2,3 3,1 4,0
Processore Intel® Xeon® Platinum 8581C
 2,1 2,9 3,3
Processore Intel Xeon Scalable
(Sapphire Rapids)
di 4ª generazione		 Processore Intel® Xeon® Platinum 8490H 1,9 2,9 3,5
Processore Intel® Xeon® Platinum 8481C 2,2 3,0 3,0
Processore Intel® Xeon® Platinum 8481C 2,0 3,8 2,9
Processore Intel Xeon Scalable (Ice Lake)
di 3ª generazione		 Processore Intel® Xeon® Platinum
8373C		 2,6 3,4 3,5
Processore Intel Xeon Scalable (Cascade Lake)
di 2ª generazione
Processore Intel® Xeon® Gold 6268CL 2,8 3,4 3,9
Processore Intel® Xeon® Gold 6253CL 3,1 3,8 3,9
Processore Intel® Xeon® Platinum 8280L 2,5 3,4 4,0
Processore Intel® Xeon® Platinum 8273CL 2,2 2,9 3,7
Processore Intel Xeon Scalable (Skylake)
di 1ª generazione		 Processore Intel® Xeon® Scalable Platinum 8173M 2,0 2,7 3,5
Intel Xeon E7 (Broadwell E7) Processore Intel® Xeon® E7-8880V4 2,2 2,6 3,3
Intel Xeon E5 v4 (Broadwell E5) Processore Intel® Xeon® E5-2696V4 2,2 2,8 3,7
Intel Xeon E5 v3 (Haswell) Processore Intel® Xeon® E5-2696V3 2,3 2,8 3,8
Intel Xeon E5 v2 (Ivy Bridge) Processore Intel® Xeon® E5-2696V2 2,5 3,1 3,5
Intel Xeon E5 (Sandy Bridge) Processore Intel® Xeon® E5-2689 2,6 3,2 3,6

*I tipi di macchina N2 con almeno 96 vCPU richiedono la CPU Intel Ice Lake.

Processori AMD.

I processori AMD offrono prestazioni e scalabilità ottimizzate tramite la tecnologia SMT. In quasi tutti i casi, Compute Engine utilizza due thread per core e ogni vCPU rappresenta un thread. Tau T2D è l'eccezione in cui Compute Engine utilizza un thread per core e ogni vCPU si riferisce a un core fisico. Il tipo di macchina dell' istanza di computing determina il numero di vCPU e la memoria.

Processore CPU SKU del processore Serie di macchine supportate Frequenza di base (GHz) Frequenza effettiva (GHz) Frequenza di boost massima (GHz)
AMD EPYC Turin
di 5ª generazione		 AMD EPYC™ 9B45 2,7 3,5 4,1
AMD EPYC Genoa
di 4ª generazione		 AMD EPYC™ 9B14 2,6 3,3 3,7
AMD EPYC Milan
di 3ª generazione		 AMD EPYC™ 7B13 2,45 2,8 3,5
AMD EPYC Rome
di 2ª generazione		 AMD EPYC™ 7B12 2,25 2,7 3,3

Comportamento della frequenza

Le tabelle precedenti descrivono le specifiche hardware delle CPU disponibili con Compute Engine, ma è importante tenere presente quanto segue:

  • Frequenza: la frequenza o la velocità di clock di un computer misura il numero di cicli eseguiti dalla CPU al secondo in GHz (gigahertz). In genere, le frequenze più elevate indicano prestazioni migliori. Tuttavia, i diversi design delle CPU gestiscono le istruzioni in modo diverso, quindi una CPU meno recente con una velocità di clock maggiore può avere prestazioni inferiori rispetto a una CPU più recente con una velocità di clock inferiore perché l'architettura più recente gestisce le istruzioni in modo più efficiente.

  • Frequenza di base: la frequenza alla quale la CPU funziona quando il sistema è inattivo o sotto carico ridotto. Quando funziona alla frequenza di base, la CPU assorbe meno energia e produce meno calore.

    L'ambiente guest di un'istanza di computing riflette la frequenza di base, indipendentemente dal tipo di frequenza a cui la CPU è effettivamente in esecuzione.

  • Frequenza turbo all-core: la frequenza alla quale ogni CPU generalmente funziona quando tutti i core del socket non sono rimasti inattivi allo stesso tempo. Workload diversi richiedono requisiti differenti sulla CPU di un sistema. Le tecnologie di boost risolvono questo problema e aiutano i processi ad adattarsi alle richieste dei workload aumentando la frequenza della CPU.

    • La maggior parte delle istanze di computing ottiene la frequenza turbo all-core, anche se solo la frequenza di base viene pubblicizzata nell'ambiente guest.
    • I processori Arm Ampere Altra possono fornire prestazioni più prevedibili perché la loro frequenza è sempre di tipo turbo all-core.
    • Le istanze C4 possono funzionare a una frequenza turbo all-core massima impostando il campo AdvancedMachineFeature su ALL_CORE_MAX. Se questo campo non è impostato, la VM viene eseguita con l'impostazione predefinita, ovvero con una frequenza senza restrizioni.

  • Frequenza turbo massima: la frequenza che una CPU ha come target quando è sottoposta a stress da parte di un'applicazione impegnativa come un videogioco o un'applicazione di modellazione del design. Corrisponde alla frequenza massima single-core raggiunta da una CPU senza overclocking.

  • Tecnologie di gestione dell'alimentazione del processore: i processori Intel supportano più tecnologie per ottimizzare il consumo di energia. Queste tecnologie sono suddivise in due categorie o stati:

    • Gli stati C sono stati in cui la CPU ha ridotto o disattivato alcune funzioni.
    • Gli stati P consentono di scalare la frequenza e la tensione a cui viene eseguito il processore in modo da ridurre il consumo energetico della CPU.

    Tutti i tipi di macchine C4 e alcuni tipi di macchine C2 (30, 60 vCPU), C2D (56, 112 vCPU) e M2 (208, 416 vCPU) supportano gli indizi dello stato C forniti dall'istanza tramite l'istruzione MWAIT.

    Le istanze Compute Engine non forniscono alcun servizio per il controllo da parte del cliente degli stati P.

Funzionalità della CPU

I produttori di chip aggiungono alle CPU che producono tecnologie avanzate per calcoli, grafica, virtualizzazione e gestione della memoria. Trusted Cloud by S3NS supporta l'utilizzo di alcune di queste funzionalità avanzate con Compute Engine.

Advanced Vector Extensions

Le Advanced Vector Extensions (AVX) sono estensioni SIMD (Single Instruction, Multiple Data) dell'architettura del set di istruzioni x86 per i microprocessori di Intel e Advanced Micro Devices (AMD). AVX fornisce nuove istruzioni e un nuovo schema di codifica.

Per saperne di più, consulta la sezione Advanced Vector Extensions.

AVX è disponibile con tutti i processori x86 utilizzati da Compute Engine.

Advanced Vector Extensions (AVX2)

AVX2 (o Haswell New Instructions) introduce le seguenti aggiunte ad AVX:

  • Espande la maggior parte delle istruzioni SSE e AVX per numeri interi vettoriali a 256 bit.
  • Aggiunge il supporto per Gather, consentendo il caricamento degli elementi vettoriali da posizioni di memoria non contigue.
  • Consente la permutazione any-to-any con granularità DWORD e QWORD.
  • Consente gli spostamenti di vettori.

AVX2 è disponibile con le seguenti piattaforme CPU:

  • Processori Intel Xeon E5 v3 (Haswell) e versioni successive
  • Tutti i processori AMD

Advanced Vector Extensions (AVX512)

AVX-512 espande AVX al supporto a 512 bit utilizzando la codifica del prefisso EVEX. AVX-512 offre un'accelerazione integrata per workload impegnativi che richiedono un'elaborazione intensiva basata su vettori. Il registro di grandi dimensioni per l'acceleratore AVX-512 supporta 32 numeri in rappresentazione in virgola mobile a doppia precisione e 64 a singola precisione, oltre a otto numeri interi a 64 bit e 16 a 32 bit.

Per ulteriori informazioni su AVX-512, vedi la sezione Che cos'è Intel AVX-512?.

AVX-512 è disponibile con le seguenti piattaforme CPU:

  • Processore Intel Xeon Scalable (Skylake) di 1ª generazione e versioni successive
  • Processori AMD EPYC Genoa di 4ª generazione e versioni successive

Advanced Matrix Extensions

Intel Advanced Matrix Extensions (AMX) è una nuova estensione dell'architettura di set di istruzioni (ISA) progettata per accelerare i workload di intelligenza artificiale (AI) e machine learning (ML). AMX Intel Xeon Scalable introduce nuove istruzioni che possono essere utilizzate per eseguire la moltiplicazione matriciale e le operazioni di convoluzione, due degli interventi più comuni nell'AI e nell'ML.

AMX introduce registri bidimensionali chiamati riquadri su cui gli acceleratori possono eseguire operazioni. AMX è pensata come un'architettura estensibile. Il primo acceleratore implementato è chiamato unità di moltiplicazione della matrice di riquadri (TMUL). Ogni core della CPU del processore Sapphire Rapids ha un'unità TMUL AMX indipendente.

Per i dettagli tecnici su Intel AMX, consulta la sezione Supporto di Intel AMX nella versione 5.16. Intel offre un tutorial su AMX alla sezione Esempio di codice: Intel® Advanced Matrix Extensions (Intel® AMX) - Funzioni intrinseche.

AMX è disponibile con processori Intel Xeon di 4ª generazione (Sapphire Rapids) e versioni successive. AMX non è disponibile con processori AMD o ARM.

Requisiti per l'utilizzo di AMX

Le istruzioni Intel AMX presuppongono determinati requisiti minimi di software, ad esempio:

  • Per le immagini personalizzate, AMX è supportato con il kernel Linux nella versione 5.16 o successive.
  • Compute Engine offre il supporto per AMX nelle seguenti immagini pubbliche:
    • CentOS Stream 8 o versioni successive
    • Container-Optimized OS 109 LTS o versioni successive
    • RHEL 8 (build più recente) o versioni successive
    • Rocky Linux 8 (build più recente) o versioni successive
    • Ubuntu 22.04 o versioni successive
    • Windows Server 2022 o versioni successive
  • Tensorflow 2.9.1 o versioni successive
  • Estensione Intel per l'ottimizzazione Intel® per PyTorch

Funzionalità della CPU disponibili per le istanze Bare Metal

Oltre a offrire tutte le risorse di computing non elaborate del server, le istanze Bare Metal che funzionano su processori Intel Xeon Scalable di 4ª generazione e versioni successive possono utilizzare diversi acceleratori e trasferimenti specifici per funzione integrati:

  • Intel-QAT: la tecnologia Intel QuickAssist (Intel QAT) accelera la compressione, la crittografia e la decrittografia.
  • Intel-DLB: Intel Dynamic Load Balancer (Intel DLB) consente di velocizzare le code di dati.
  • Intel IAA: Intel In-Memory Analytics Accelerator (Intel IAA) migliora le prestazioni di elaborazione delle query.
  • Intel DSA: Intel Data Streaming Accelerator (Intel DSA) consente di copiare e spostare i dati più velocemente.

Confidential Computing

Per proteggere i dati durante l'uso, le piattaforme CPU che supportano le tecnologie di Confidential Computing possono essere utilizzate per creare istanze Confidential VM.

Per scoprire di più sui requisiti per la creazione di un'istanza Confidential VM, consulta la sezione Configurazioni supportate.

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