以第 4 代 Intel^® Xeon^® 可擴充處理器為靠山，加速推進商業決策分析

用兵作戰貴在神速，現今商業競爭的決勝秘訣亦無不同；越能最快進佔市場的企業，越有希望成為贏家。因此近年許多企業想方設法增強運算能力，為的正是不斷改善各項工作負載的效能，展現出讓對手望塵莫及的經營節奏。

鑒於此，英特爾在第 4 代 Intel^® Xeon^® 可擴充處理器中，特別置入多種基於獨立電路設計的硬體加速器，期望提高 AI、HPC、網路、儲存、資安、資料分析等工作負載的執行效能與吞吐量，讓有志推動業務創新的企業，如願搶得致勝先機。

接下來的篇幅，我們將為您介紹第 4 代 Intel^® Xeon^® 可擴充處理器的「分析加速器」（Analytics Accelerator）。當前多數企業正致力打造資料驅動型組織，急需藉由資料分析來找出政策施力的焦點；對企業而言，如何在最短的等待時間、最低的資源能耗下，及早獲取資料分析成果，可謂重要課題。由處理器直接搭配內建加速器的模式，無庸置疑的是助力資料庫與分析效能升級的最快捷徑。

三大加速器相挺，讓處理器全速處理分析工作

談及第 4 代 Intel^® Xeon^® 可擴充處理器內建的分析加速器，主要涵蓋三大類，分別是 Intel^® QuickAssist Technology（Intel^® QAT）、Intel^® Data Streaming Accelerator（Intel^® DSA），及 Intel^® In-Memory Analytics Accelerator（Intel^® IAA）。

也許有人好奇，以往在處理器未內建硬體加速器的時期，企業一樣可執行資料庫和分析工作負載，如今搭配加速器，會對分析工作產生什麼樣的影響？

事實上，過去企業是動用性能優異的處理器核心來從事分析工作，但這些核心不只做分析，連帶也執行資料搬動、資料複製等事務，這樣的用法顯然太過「奢侈」。然而今天若有加速器的輔助，便可將週遭的瑣事卸載到加速器，使處理器核心得以保留更多運算能力、專注投入最有價值的資料處理任務，避免因「備多力分」而延緩產出分析成果的時程。以前面提及三大分析加速器之一的 QAT 為例，即能幫助處理器釋出高達 98% 的額外工作負載能力 ，替代 CPU 處理大部分的加解壓縮工作。

顯而易見，QAT 這個額外電路，可望在 CPU 承載大量資料傳輸或分析時，適時分擔加解密、加解壓縮等繁重工作。至於另一項分析加速器 DSA，擅於搬動資料；從前 CPU 靠一己之力完成分析工作，過程中必然需要去記憶體裡頭搬移資料，假設這回要搬的是從第 1 到 第 63 位址的數據，只能依序從 1、2、3…逐一搬到 63，耗費多達 63 個工作週期，現在 CPU 可要求 DSA 代勞、幫忙搬動這些資料，如此 CPU 就能騰出大量時間，好整以暇從事更具意義的任務。

有關第三項加速器 IAA，專長亦是加解壓縮，但與 QAT 不同之處，在於 IAA 側重在 In-Memory 資料的加解壓縮。當資料在 CPU、記憶體之間移動時，需要消耗運算資源與時間，IAA 此時即可介入資料搬移工作，提供快速的資料交換，並同時完成壓縮或是解壓縮工作；爾後 CPU 若要從記憶體取用資料，即可交由 IAA 代為執行這項任務，以減輕 CPU 的工作量。

每瓦效能數倍提升，促使 TCO 應聲銳減

接著藉由一些測試實例，來彰顯三大加速器的存在價值。首先談到 QAT 加速器，企業須搭配使用 Intel QAT Engine 軟體。當企業在 Microsoft SQL 資料庫啟動 Backup Function 時，即需執行大量加解壓縮作業；若以此情境為基準，透過「無 QAT」、「有 QAT」等條件先後執行相同的加解壓縮任務，證明後者的執行效率高出 2.3 倍，速度效益堪稱顯著。

其次談到 DSA 加速器，需要搭配的軟體為 Intel Data Mover Library。DSA 強項在於搬動資料，應用觸角相當廣、遍及常見的 In-Memory 資料庫或 ERP 系統；此處我們可直接以 IOPS 為評比依據，經過實測，證明一旦有 DSA 的輔助，比起沒有 DSA 的狀態，吞吐速度約提升 1.7 倍。

有關 IAA 加速器，則需搭配使用 Intel Query Processing Library、Intel Data Mover Library 等軟體。此處我們以常見的資料庫效能量測工具 RocksDB 為基準，以檢驗在有或沒有 IAA 的狀態下，執行相同加解壓縮工作的速度落差；經過量測，沒有 IAA 的狀態下、平均加解壓縮速率為 2.08 Mbps/sec，反觀有 IAA 的狀態下則增至 4.36 Mbps/sec，增幅達到 2.09 倍之多 。

此時進一步以 Perf/W、也就是近年備受矚目的每瓦效能作為驗測標準，並將 Intel 的第 4 代處理器 8490H、第 3 代處理器 8380 同列為比較對象。針對 QAT 部份，在 QAT.zip（QAT vs. zip/OOB）測試條件下，8490H 每瓦效能為 8380 的 6 倍。

在 DSA 方面，若以 SPDK 128K QD64（Large Media Files）vs. OOB 為測試條件，8490H 每瓦效能為 8380 的 1.82 倍。至於 IAA，以 RocksDB（IAA vs. ZSTD）為測試條件，8490H 每瓦效能則是 8380 的 2.28 倍。換句話說，假使企業以第 4 代 Intel^® Xeon^® 可擴充處理器搭建資料分析運算環境，並全面啟用 QAT、DSA 及 IAA 加速器，無論大大小小工作負載，相較於前一代處理器均能展現 1~6 倍不等的每瓦效能精進。

換個方式做比較。假設企業原來以第 3 代 Intel^® Xeon^® 可擴充處理器打造資料分析環境，共計佈建 50 台伺服器；倘若要維持原本環境的分析性能，只要換置成第 4 代 Intel^® Xeon^® 可擴充處理器，僅需佈建 18 台伺服器，連帶使每年耗電量減少 15.4 kW、碳排量減少 366,000 公斤，換算總體持有成本將大幅銳減 52%。足見如果企業既想快速獲得商業深入解析，又想增進電源效率、滿足淨零碳排需求，第 4 代 Intel^® Xeon^® 可擴充處理器正是最佳解方。