פלטפורמות של מעבדים (CPU)

כשיוצרים מכונה וירטואלית (VM) או מכונת Bare Metal באמצעות Compute Engine, צריך לציין את סדרת המכונות ואת סוג המכונה. סוג המכונה קובע את פלטפורמת ה-CPU שעליה פועל מופע החישוב.

פלטפורמת מעבד (CPU) מציעה כמה מעבדים פיזיים, וכל אחד מהמעבדים האלה נקרא ליבה. במעבדים שזמינים ב-Compute Engine, ליבת מעבד אחת יכולה לפעול ככמה שרשורי חומרה באמצעות ריבוי הליכי משנה בו-זמני (SMT), שנקרא במעבדי Intel בשם Intel Hyper-Threading Technology. ב-Compute Engine, כל שרשור חומרה נקרא מעבד וירטואלי (vCPU). חלק מסדרות המכונות לא משתמשות ב-SMT, ובמקום זאת כל vCPU מייצג ליבה. כשמדווחים על vCPU במופע כעל ליבות וירטואליות שונות, Compute Engine מוודא שה-vCPU האלה אף פעם לא חולקים את אותה ליבה פיזית.

סוג המכונה של המכונה מציין את מספר יחידות ה-vCPU שלה, ואפשר להסיק את מספר ליבות ה-CPU הפיזיות שלה באמצעות היחס שמוגדר כברירת מחדל בין vCPU לליבה בסדרת המכונות הזו:

  • בסדרות המכונות C4A,‏ N4A,‏ T2D,‏ T2A,‏ H4D,‏ H3 ו-A4X, למכונות של Compute Engine תמיד יש מעבד וירטואלי אחד לכל ליבה.
  • בכל שאר סדרות המכונות, למכונות הווירטואליות יש כברירת מחדל שני מעבדים וירטואליים לכל ליבה.

אפשר גם להגדיר את מספר ה-threads לכל ליבה לערך שאינו ברירת המחדל, מה שיכול להועיל לעומסי עבודה מסוימים. חשוב לדעת: כשעושים את זה, סוג המכונה של המכונה כבר לא משקף את המספר הנכון של מעבדי ה-vCPU. במקום זאת, התמחור ומספר הליבות הפיזיות של המעבד (CPU) נשארים זהים לאלה של יחס ברירת המחדל של שתי יחידות vCPU לכל ליבה, ומספר יחידות ה-vCPU הוא חצי מהערך שצוין בסוג המכונה.

התנהגות התדירות

בטבלאות המעבדים שבקטעים הבאים מתוארות מפרטי החומרה של המעבדים (CPUs) שזמינים ב-Compute Engine, אבל חשוב לזכור את הנקודות הבאות:

  • תדירות: התדירות של מחשב, או מהירות השעון, מודדת את מספר המחזורים שהמעבד מבצע בשנייה, והיא נמדדת ב-GHz (גיגה-הרץ). באופן כללי, תדירות גבוהה יותר מעידה על ביצועים טובים יותר. עם זאת, עיצובים שונים של מעבדים מטפלים בהוראות בצורה שונה, ולכן מעבד ישן יותר עם מהירות שעון גבוהה יותר יכול להיות פחות יעיל ממעבד חדש יותר עם מהירות שעון נמוכה יותר, כי הארכיטקטורה החדשה יותר מטפלת בהוראות בצורה יעילה יותר.

  • תדר בסיס: התדר שבו המעבד פועל כשהמערכת לא פעילה או כשהעומס עליה קל. כשהמעבד פועל בתדר הבסיס שלו, הוא צורך פחות חשמל ומייצר פחות חום.

    סביבת האורח של מכונה משקפת את תדירות הבסיס, בלי קשר לתדירות שבה המעבד פועל בפועל.

  • תדר טורבו של כל הליבות: התדר שבו כל מעבד פועל בדרך כלל כשכל הליבות בתושבת לא נמצאות במצב סרק באותו זמן. עומסי עבודה שונים מציבים דרישות שונות למעבד (CPU) של המערכת. טכנולוגיות Boost מטפלות בהבדל הזה ועוזרות להתאים את התהליכים לדרישות של עומס העבודה על ידי הגדלת התדירות של המעבד.

    • רוב המכונות מקבלות את התדר של כל הליבות, גם אם רק התדר הבסיסי מפורסם לסביבת האורח.
    • מעבדי Ampere Altra Arm יכולים לספק ביצועים צפויים יותר, כי התדירות של מעבדי Arm היא תמיד תדירות הטורבו של כל הליבות.

    • מכונות C4 ומכונות C4N יכולות לפעול בתדר טורבו מקסימלי לכל הליבות, על ידי הגדרת השדה AdvancedMachineFeature לערך ALL_CORE_MAX. אם השדה הזה לא מוגדר, המכונה פועלת לפי הגדרת ברירת המחדל, שהיא תדירות ללא הגבלה.

      ההגדרה ALL_CORE_MAX לא זמינה במופעי מחשוב מסוג C4D או C4A.

  • תדר טורבו מקסימלי: התדר שהמעבד מטרגט כשהוא נתון לעומס של אפליקציה תובענית, כמו משחק וידאו או אפליקציה ליצירת מודלים לעיצוב. זו התדירות המקסימלית של ליבה יחידה שהמעבד משיג בלי המהרה.

  • טכנולוגיות לניהול צריכת החשמל של המעבד: מעבדי Intel תומכים במספר טכנולוגיות לאופטימיזציה של צריכת החשמל. הטכנולוגיות האלה מחולקות לשתי קטגוריות, או מצבים:

    • מצבי C הם מצבים שבהם המעבד (CPU) הפחית או השבית פונקציות נבחרות.
    • מצבי P מספקים דרך לשנות את התדירות והמתח שבהם המעבד פועל, כדי להפחית את צריכת החשמל של המעבד.

    כל סוגי המכונות C4 ו-C4N, וסוגי מכונות מסוימים של C2 (‏30, 60 vCPUs), ‏ C2D (‏56, 112 vCPUs) ו-M2 (‏208, 416 vCPUs) תומכים ברמזים למצב C שסופקו על ידי המכונה באמצעות ההוראה MWAIT.

    במכונות של Compute Engine אין אפשרות ללקוחות לשלוט במצבי P.

מעבדי x86

ברוב מעבדי x86, כל vCPU מיושם כשרשור חומרה יחיד.

מעבדי Intel

במעבדי Intel Xeon, טכנולוגיית ה-Hyper-Threading של Intel תומכת בהרצת כמה תהליכים בו-זמנית בכל ליבה. סוג המכונה של מכונת החישוב קובע את מספר יחידות ה-vCPU והזיכרון שלה.

בסדרת המכונות H3 לא נעשה שימוש ב-Hyper-Threading, וכל vCPU מייצג ליבה פיזית אחת.

מעבד (CPU) מק"ט של המעבד סדרות וסוגים של מכונות נתמכים תדר בסיסי (GHz) תדר טורבו של כל הליבות (GHz) תדר טורבו מקסימלי של ליבה יחידה (GHz)
‫Intel Xeon Scalable Processor
(Granite Rapids)
דור 6
מעבד Intel Xeon Platinum 6985P-C
 2.81 3.9 ‫4.2
‫Intel Xeon Scalable Processor
(Emerald Rapids)
דור חמישי
 מעבד Intel Xeon Platinum 8581C
 ‫2.1 2.9 4.0
‫2.3 ‫3.1 4.0
‫2.1 2.9 4.0
‫2.1 ‫2.9 3.3
מעבד Intel Xeon Scalable
(Sapphire Rapids)
דור 4		 מעבד Intel Xeon Platinum 8490H 1.9 ‫2.9 3.5
מעבד Intel Xeon Platinum 8481C ‫2.2 3.0 3.0
‫2.2 3.0 3.8
2.0 3.8 2.9
מעבד Intel Xeon Scalable (Ice Lake)
דור שלישי		 מעבד Intel Xeon Platinum
8373C		 2.6 3.4 3.5
מעבד Intel Xeon Scalable (Cascade Lake)
דור שני
מעבד Intel Xeon Gold 6268CL 2.8 3.4 3.9
מעבד Intel Xeon Gold 6253CL ‫3.1 3.8 3.9
מעבד Intel Xeon Platinum 8280L 2.5 3.4 4.0
מעבד Intel Xeon Platinum 8273CL ‫2.2 2.9 3.7
מעבד Intel Xeon Scalable ‏ (Skylake)
דור ראשון		 מעבד Intel Xeon Scalable Platinum 8173M 2.0 2.7 3.5
Intel Xeon E7 (Broadwell E7) מעבד Intel Xeon E7-8880V4 ‫2.2 2.6 3.3
Intel Xeon E5 v4 (Broadwell E5) מעבד Intel Xeon E5-2696V4 ‫2.2 2.8 3.7
Intel Xeon E5 v3 (Haswell)‎ מעבד Intel Xeon E5-2696V3 ‫2.3 2.8 3.8
‫Intel Xeon E5 v2 (Ivy Bridge) מעבד Intel Xeon E5-2696V2 2.5 ‫3.1 3.5
Intel Xeon E5 (Sandy Bridge) מעבד Intel Xeon E5-2689 2.6 ‫3.2 3.6

‫1לסוגי המכונות C4 שמשתמשים במעבד Intel Granite Rapids יש תדר בסיס של 2.8, אבל vPMU יציג 2.3 למטרות תאימות.

2סוגי מכונות N2 עם 96 או יותר מעבדי vCPU דורשים מעבד Intel Ice Lake.

מעבדי AMD

מעבדי AMD מספקים ביצועים ואפשרויות הרחבה אופטימליים באמצעות SMT. ברוב המקרים, Compute Engine משתמש בשני תהליכים לכל ליבה, וכל ליבה וירטואלית היא תהליך אחד. החריגים הם H4D ו-Tau T2D, שבהם Compute Engine משתמש בשרשור אחד לכל ליבה, וכל vCPU ממפה לליבה פיזית.

סוג המכונה של מופע Compute קובע את מספר יחידות ה-vCPU ואת כמות הזיכרון שהוקצו למופע.

מעבד (CPU) מק"ט של המעבד סדרות מכונות נתמכות תדר בסיסי (GHz) תדר אפקטיבי (GHz) תדר טורבו מקסימלי (GHz)
‫AMD EPYC Turin
דור חמישי		 AMD EPYC 9B45 2.7 ‫3.5 ‫4.1
AMD EPYC Genoa
4th Generation		 AMD EPYC 9B14 2.6 3.3 3.7
‫AMD EPYC Milan
דור שלישי		 AMD EPYC 7B13 2.45 2.8 3.5

מעבדי ARM

במעבדי Arm, ‏ Compute Engine משתמש בשרשור אחד לכל ליבה. כל vCPU ממופה לליבה פיזית ללא SMT.

בטבלה הבאה מתוארים מעבדי Arm שזמינים למכונות Compute Engine.

מעבד (CPU) מק"ט של המעבד סוגים וסדרות של מכונות נתמכות
מעבדי NVIDIA Grace עם ליבות Arm Neoverse V2 Superchip ‫A4X Max ו-A4X
מעבדי Google Axion עם ליבות Neoverse V2 Armv9 C4A
מעבדי Google Axion עם ליבות Neoverse N3 Armv9.2 N4A
ליבות Ampere Altra Arm Neoverse N1 Q64-30 Tau T2A

סוגי מכונות שתומכים בכמה פלטפורמות של מעבדים

לכל אזור ב-Compute Engine יש פלטפורמת מעבד (CPU) שמוגדרת כברירת מחדל לכל סוג מכונה. אחרי שיוצרים את המכונה, כדי לראות את הערך של פלטפורמת ברירת המחדל של המעבד, אפשר להתחבר למערכת ההפעלה של האורח ולהשתמש בפקודה lscpu. הערך הזה נקרא גם מעבד אורח. המעבד (CPU) של המכונה לא משתנה בזמן שהמכונה פועלת.

חלק מסוגי המכונות יכולים לפעול ביותר מפלטפורמת מעבד אחת. בסוגי המכונות האלה אפשר לציין פלטפורמת CPU מינימלית למכונה. אם לא תציינו ערך לפלטפורמת ה-CPU המינימלית של המכונה, או אם תשתמשו בערך Automatic לפלטפורמת ה-CPU המינימלית, המכונה תשתמש בפלטפורמת ה-CPU שמוגדרת כברירת מחדל לסוג המכונה ולאזור. הפרמטר נקרא minimum CPU כי כשהוא מוגדר, המכונה יכולה להתארח רק בשרתים שמשתמשים במעבדים מהסוג שצוין או במעבדים מדור חדש יותר.

פלטפורמת ה-CPU שמוגדרת כברירת מחדל לאזור יכולה להשתנות בנסיבות מסוימות. אם פלטפורמת ברירת המחדל של ה-CPU עבור סוג המכונה משתנה באזור שבו המכונה פועלת, אם תפסיקו ותפעילו מחדש את המכונה, מערכת ההפעלה של האורח תציג את פלטפורמת ה-CPU החדשה.

אם אתם צריכים שהמכונה תמיד תשתמש בפלטפורמת ברירת המחדל של המעבד (CPU) שאיתה היא נוצרה, הגדירו את המעבד המינימלי למכונה לאותו ערך כמו פלטפורמת ברירת המחדל של המעבד. כך מוודאים שמעבד האורח יישאר זהה למופע כל עוד פלטפורמת המעבד הזו נתמכת.

סוגי המכונות הבאים יכולים לפעול ביותר מפלטפורמת מעבד אחת:

סוגי מכונות פלטפורמות מעבד (CPU) נתמכות ערכי מעבד (CPU) מינימליים
(בנוסף ל"אוטומטי")
סוגי מכונות C4 עם:
  • ‫144 vCPU
  • ‫288 מעבדים וירטואליים
  • דיסקים מסוג Titanium SSD מצורפים
 Intel Granite Rapids Intel Granite Rapids
סוגי מכונות C4 עם:
  • ‫192 מעבדי vCPU וללא דיסקים של Titanium SSD
  • פחות מ-144 מעבדי vCPU וללא דיסקים של Titanium SSD
  • Intel Granite Rapids
  • Intel Emerald Rapids
  • Intel Granite Rapids1
  • Intel Emerald Rapids
E2
  • Intel Broadwell
  • AMD EPYC Milan
 לא זמין
‫N2 עם פחות מ-96 מעבדי vCPU
  • Intel Cascade Lake
  • Intel Ice Lake
  • Intel Cascade Lake
  • Intel Ice Lake
‫N2 עם 96 או יותר vCPU Intel Ice Lake Intel Ice Lake
N1
  • Intel Sandy Bridge
  • Intel Ivy Bridge
  • Intel Haswell
  • Intel Broadwell
  • Intel Skylake
  • Intel Sandy Bridge
  • Intel Ivy Bridge
  • Intel Haswell
  • Intel Broadwell
  • Intel Skylake

‫1 זמין רק באזורים נבחרים, כפי שמתואר במאמר בנושא זמינות אזורית של מעבדי C4 מינימליים

זמינות אזורית של מעבדי C4 מינימליים

אפשר להפעיל את מכונות C4 בפלטפורמת המעבד (CPU) של Intel Granite Rapids או Intel Emerald Rapids. עם זאת, האפשרות לציין Intel Granite Rapids בכל הצורות מוגבלת לאזורים ולמיקומים ספציפיים, כפי שמתואר בטבלה הבאה.

תחומים מיקום תמיכה ב-MinCPU
asia-south2-a
asia-south2-c		 דלהי, הודו, אסיה-פסיפיק (APAC) כן
asia-southeast3-b בנגקוק, תאילנד, אסיה-פסיפיק (APAC) כן
europe-north1-b
europe-north1-c		 האמינה, פינלנד, אירופה כן
europe-southwest1-b מדריד, ספרד, אירופה כן
europe-west4-ai1a דה קוי, הולנד, אירופה כן
europe-west6-a ציריך, שווייץ, אירופה כן
europe-west8-c מילאנו, איטליה, אירופה כן
northamerica-northeast1-a מונטריאול, קוויבק, צפון אמריקה כן
southamerica-west1-c סנטיאגו, צ'ילה, דרום אמריקה כן
us-west2-b לוס אנג'לס, קליפורניה, צפון אמריקה כן
us-west3-c סולט לייק סיטי, יוטה, צפון אמריקה כן

תכונות המעבד (CPU)

יצרני השבבים מוסיפים למעבדים שהם מייצרים טכנולוגיות מתקדמות לחישובים, גרפיקה, וירטואליזציה וניהול זיכרון.ב- Google Cloudאפשר להשתמש בחלק מהתכונות המתקדמות האלה עם Compute Engine.

Advanced Vector Extensions

‫Advanced Vector Extensions ‏ (AVX) הן הרחבות של הוראה אחת, נתונים מרובים (SIMD) לארכיטקטורת סט הפקודות x86 למיקרו-מעבדים של Intel ו-Advanced Micro Devices ‏ (AMD). ‫AVX מספק הוראות חדשות וסכמת קידוד חדשה.

מידע נוסף זמין במאמר Advanced Vector Extensions.

‫AVX זמין בכל מעבדי x86 שמשמשים את Compute Engine.

Advanced Vector Extensions (AVX2)‎

‫AVX2 (שנקרא גם Haswell New Instructions) כולל את התוספות הבאות ל-AVX:

  • הרחבה של רוב הוראות ה-SSE וה-AVX של מספרים שלמים בווקטור ל-256 ביטים
  • נוספה תמיכה בפונקציה Gather, שמאפשרת לטעון רכיבי וקטור ממיקומי זיכרון לא סמוכים
  • כל תמורה עם רמת פירוט של DWORD ו-QWORD
  • שינויים בווקטור

אפשר להשתמש ב-AVX2 בפלטפורמות הבאות של מעבדים:

  • מעבדי Intel Xeon E5 v3 ‏ (Haswell) ומעבדים חדשים יותר
  • כל מעבדי AMD

Advanced Vector Extensions (AVX512)‎

‫AVX-512 מרחיב את AVX לתמיכה ב-512 ביט באמצעות קידוד הקידומת EVEX. ‫AVX-512 מספק האצה מובנית לעומסי עבודה תובעניים שכוללים עיבוד כבד שמבוסס על וקטורים. האוגר הגדול של מאיץ AVX-512 תומך ב-32 מספרים בנקודה צפה (floating-point) עם דיוק כפול וב-64 מספרים בנקודה צפה עם דיוק יחיד, בנוסף ל-8 מספרים שלמים של 64 ביט ו-16 מספרים שלמים של 32 ביט.

הוראות של רשת נוירונים וקטורית (VNNI) הן קבוצת הוראות שנועדו בעיקר להאצת פעולות של רשתות נוירונים, במיוחד פעולות של כפל מטריצות, במעבדי x86-64. היא חלק מההרחבה של קבוצת ההוראות AVX-512, והיא משמשת לפעולות של מכפלה סקלרית של מספרים שלמים.

למידע נוסף על AVX-512, אפשר לעיין במאמר מה זה Intel AVX-512?

‫AVX-512 זמין בפלטפורמות הבאות של מעבדים:

  • מעבד Intel Xeon Scalable Processor (Skylake) מדור ראשון ומעבדים חדשים יותר
  • מעבדי AMD EPYC Genoa מדור 4 ומעלה

תוספים מתקדמים של מטריצות

‫Intel Advanced Matrix Extensions (AMX) הוא תוסף חדש לארכיטקטורת סט פקודות (ISA) שנועד להאיץ עומסי עבודה של בינה מלאכותית (AI) ולמידת מכונה (ML). ב-AMX יש הוראות חדשות שאפשר להשתמש בהן כדי לבצע פעולות של כפל מטריצות וקונבולוציה, שהן שתיים מהפעולות הנפוצות ביותר ב-AI וב-ML.

‫AMX מציג אוגרים דו-ממדיים שנקראים אריחים, שעליהם מאיצים יכולים לבצע פעולות. ‫AMX מיועד להיות ארכיטקטורה ניתנת להרחבה. התאוצה הראשונה שהוטמעה נקראת יחידת הכפלה של מטריצת משבצות (TMUL). לכל ליבת מעבד (CPU) של מעבד Sapphire Rapids יש יחידת AMX TMUL עצמאית.

לפרטים טכניים על Intel AMX, קראו את המאמר תמיכה ב-Intel AMX בגרסה 5.16. ב-Intel מציעים מדריך ל-AMX ב-דוגמת קוד: Intel Advanced Matrix Extensions (Intel AMX) - Intrinsics Functions.

‫AMX זמין במעבדי Intel Xeon מדור רביעי (Sapphire Rapids) ואילך. ‫AMX לא זמין עם מעבדי AMD או Arm.

הדרישות לשימוש ב-AMX

להוראות Intel AMX יש דרישות תוכנה מינימליות מסוימות, כמו:

  • בתמונות בהתאמה אישית, יש תמיכה ב-AMX עם ליבת Linux בגרסה 5.16 ואילך.
  • ב-Compute Engine יש תמיכה ב-AMX בתמונות הציבוריות הבאות:
    • CentOS Stream 9
    • מערכת הפעלה שמותאמת לקונטיינרים בגרסה 109 LTS ואילך
    • ‫RHEL 8 (הגרסה העדכנית ביותר) ואילך
    • ‫Rocky Linux 8 (גרסת ה-build האחרונה) ואילך
    • ‫Ubuntu 22.04 ואילך
    • ‫Windows Server 2022 ואילך
  • ‫Tensorflow 2.9.1 ואילך
  • תוסף של Intel ל-Intel Optimization for PyTorch

תכונות של מעבדים (CPU) שזמינות למכונות פיזיות

בנוסף למשאבי המחשוב הגולמיים של השרת, מכונות Bare Metal שפועלות על מעבדי Intel Xeon Scalable מדור רביעי ואילך יכולות להשתמש בכמה האצות והעברות עומס ספציפיות לפונקציות:

  • ‫Intel-QAT: ‏Intel QuickAssist Technology (Intel QAT)‎ מאיצה את הדחיסה, ההצפנה והפענוח
  • ‫Intel-DLB: ‏Intel Dynamic Load Balancer (Intel DLB)‎ עוזר להאיץ את תורי הנתונים
  • ‫Intel IAA: ‏Intel In-Memory Analytics Accelerator (Intel IAA) משפר את ביצועי עיבוד השאילתות.
  • ‫Intel DSA: ‏Intel Data Streaming Accelerator (Intel DSA)‎ עוזר להעתיק ולהעביר נתונים מהר יותר.

Confidential Computing

כדי להגן על הנתונים בזמן השימוש, אפשר להשתמש בפלטפורמות של מעבדים שתומכות בטכנולוגיות של Confidential Computing כדי ליצור מכונות של Confidential VM.

מידע נוסף על הדרישות ליצירת מופע של Confidential VM זמין במאמר תצורות נתמכות.

המאמרים הבאים

נסו בעצמכם

אנחנו ממליצים למשתמשים חדשים ב-Google Cloud ליצור חשבון כדי שיוכלו להעריך את הביצועים של Compute Engine בתרחישים מהעולם האמיתי. לקוחות חדשים מקבלים בחינם גם קרדיט בשווי 300 $להרצה, לבדיקה ולפריסה של עומסי העבודה.

אני רוצה לנסות את Compute Engine בחינם