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过去,中低端的企业服务器主要采用32位的处理器,其中Intel公司的Xeon 处理器占了绝大部分。但是,近年来,这一情况发生了变化。自从AMD公司了针对企业级用户的64位处理器AMDOpteron 后,服务器厂商纷纷相应推出基于该处理器的工业标准服务器,64 位计算开始加快进入企业计算市场。
承前启后
高端的企业服务器早已采用了64位计算技术。远在1992 年11 月,原DEC公司(后被康柏公司收购)就推出了64 位处理器Alpha 21064。后来,IBM 和HP 等也都推出了64 位处理器,并用在企业服务器上。2001 年,Intel 和HP合作,推出了64 位的Itanium 处理器,进一步推动了64 位计算在企业的应用。
然而,基于上述64位处理器的服务器,有一个比较大的缺陷,就是和现有的32位应用不兼容。所以,它们在企业的应用推广受到一些限制。因为32位计算毕竟在企业使用多年,积累了大量成熟的应用。对于这些应用,企业还希望能够保留,让他们继续发挥作用,从而保护过去的投资。因此,AMD公司的64 位处理器Opteron让人感到眼前一亮,因为Opteron处理器能够做到让以前的32 位应用继续运行。这样,基于AMD Opteron 的64 位服务器突破了64 位和32 位的兼容瓶颈,用户可以在同一台服务器上任意切换32 位或64 位的不同计算模式。所以,它一问世,就得到众多厂商的追捧,并且受到用户的欢迎。服务器采用Opteron 处理器后,除了32位与64 位兼容外,还具有以下两大优势。
1.内存容量大
AMD Opteron处理器在内存方面有很大突破,现有的32位处理器都具有4GB的内存容量限制。而AMDOpteron处理器的40位物理和48位虚拟寻址消除了这种限制,允许最高1TB 的物理内存空间和256TB的虚拟内存寻址空间。因此,对于2 路服务器产品,传统内存容量为2GB,使用AMD Opteron处理器,可以提升至16GB。4 路服务器产品,传统内存为32GB,使用AMDOpteron 处理器,可以提升至64GB。对一些对内存要求很高的应用,AMDOpteron 处理器在内存方面的突破是非常有优势的。
2.整体性能提高
AMD Opteron 处理器的关键创新还包括能够减少内存延迟的集成内存控制器,以及HyperTransport(HT)技术,该技术通过消除或减少处理器到处理器与I/O 瓶颈,增加带宽,使处理器能够在高端多处理器系统中更有效地使用系统内存,从而有效地提升工业标准服务器的总体性能。特别是由于AMD Opteron 处理器可以提供2 条数据通道,任何应用都可以运行得更快。
2003 年7 月,曙光公司宣布采用AMD Opteron 处理器制造计算能力为10 亿万次的集群超级计算机。之后,曙光公司宣布推出6种型号的基于AMD Opteron处理器的服务器。2003 年8月,IBM公司最早推出了采用AMD Opteron 处理器的eServer 325 机架式服务器。11月,Sun 公司和AMD 公司宣布结成战略联盟,Sun 将提供基于AMD Opteron 处理器的Sun Fire 系统,并对各个版本的Solaris OS 操作系统、Java 平台和Linux OS进行性能优化。2004 年3 月,HP 公司与AMD 公司宣布,双方将进一步扩展其合作关系,共同拓展HP的工业标准服务器产品。HP 公司推出了2 款基于AMDOpteron 处理器的工业标准服务器。
除了服务器厂商外,微软对AMD Opteron 64位处理器也表现出了很高的热情。2004 年1 月 6 日,微软开始向市场广泛发放用于64 位扩展系统的WindowsServer 2003 的测试版。用于64 位扩展系统的WindowsServer 2003 在基于AMD Opteron 处理器的系统上为32位和64位应用提供了良好性能。此架构基于业界标准x86 指令集的64 位扩展,允许当前的3 2 位应用全速运行于AMDOpteron 处理器之上。同时,新的64 位应用以64位模式执行,每时钟周期处理更多数据,更好地访问内存,并加速了数字计算。最终用户有了这样一个平台:它在利用现有32位应用的同时为向64位计算升级提供了一条平稳路径。
用于64位扩展系统的Windows Server2003 目前处于开发阶段,预计于2004年下半年正式上市。
服务器剖析
HP公司新推出的基于AMD Opteron 处理器的HPProLiant 工业标准服务器目前共有3 款,分别为2 路的HP ProLiant DL145、4 路的HP ProLiant DL585,以及1 款刀片服务器产品(见图1)。表1 是部分厂商的基于AMD Opteron 处理器的服务器产品。
下面,通过HP公司的ProLiant DL 145服务器,分析这类服务器的构造。在该服务器中,有2个AMD Opteron处理器,采用了AMD 8000 芯片组。通常芯片组有2 个芯片组成,而AMD8000 芯片组与众不同,它由3 个芯片组成,包括AMD-8111 HT I/O控制芯片、AMD-8131HT PCIX控制芯片和AMD-8151 HT AGP 图形控制芯片。该芯片组提供2 条DDR内存插槽,支持DDR333/266/200 内存,支持USB 2.0、支持AGP8X等等,并且采用了低成本的4层板设计,降低主板的设计难度和生产成本。
AMD-8131 属于PCI-X 控制芯片,由HT 通道模块和PCI-X 总线桥接模块组成。在HT 通道内,有2 个接口端,A端以16 位双向HT总线和处理器通信,带宽为6.4GB/s,B端以8位双向的HT总线连接到AMD-8111,带宽为800MHz。AMD-8131的PCI-X桥接模块支持PCIX和PCI 2.2 规范,在PCI-X 模式下,它的工作频率分别为133MHz、100MHz、66MHz和33MHz等,在PCI2.2 模式下,它的工作频率有66MHz和33MHz2种。每个桥接模块最高可以支持5 个PCI 设备。
AMD-8111就是南桥芯片,和AMD-8131 进行通信的部分采用的是8 位双向HT 总线,最大带宽为800MB/s。AMD-8111 在硬盘接口方面提供2 个可支持ATA133 的EIDE接口,网络设备方面则内部仅集成10/100Mbps网卡功能。AMD-8151 和传统的北桥芯片类似,不过它并不是真正意义上的北桥芯片,因为它没有内存控制器(由于AMD已经将内存控制器整合到处理器中了),它的作用只是提供了一个AGP 8X通道,AMD-8151同处理器之间通过16 位的双向HT总线连接,带宽为6.4GB/s。
基于AMD Opteron 处理器的2 路服务器主要用于高性能计算、高带宽/低延迟应用和动态Web服务等。4路服务器主要用于电子邮件处理(Exchange)、中等规模的数据库(SQL)和OLTP性能应用、应用层标准化、服务器整合和内存受限的应用等。
和Itanium 各有分工
提到64位服务器,一般很容易联想到基于Intel 公司的Itanium 处理器的服务器。同时,IBM 和Sun 公司也都有基于自己公司的64位处理器(PowerPC和Sparc)的服务器,特别是HP公司,和Intel 公司一起研发Itanium,并且在未来一两年内将把所有的64位服务器全部转移到Itanium平台。针对这些情况,用户如何选择64 位服务器呢?
Itanium处理器专为满足要求最苛刻的关键任务工作负载需求而设计,它将一如既往地长期提供卓越的性能、可用性和可维护性。Itanium 拥有自身与众不同的非凡特性,突破了x86 的传统局限。这些特性包括:源自EPIC 并行指令执行的高性能特性、全新的内建64 位结构,以及对功能强大的HP-UX、OpenVMS 和 NonStop Kernel 等操作系统的支持。
Itanium 处理器针对真正的64 位计算进行了优化,可提供出色的64 位环境性能。AMD Opteron 处理器强大的64位能力可通过推动32位向64位的过渡和提高先前x86 体系结构的可寻找内存限制,来支持企业的64 位计算部署。这对于已对32 位系统做出巨大投资的客户而言,意味着显著的性能改进。
对于现在还不想过渡到64 位计算,但未来有所打算的客户,完全可以安心地部署这些新型HPProLiant 服务器。未来,一旦他们开始全面过渡,采用Itanium 处理器的HP Integrity 服务器将提供一款专为64 位计算而特别优化的体系结构。
当然,对于需要HP-UX、OpenVMS 或NonStopKernel等超强大的运行环境的客户,或者准备立即向64位技术过渡的客户,则可以现在就购买HP Integrity 和NonStop服务器,或者其他厂商的64位服务器,以获得最高的性能。
服务器厂商虽然采用AMD Opteron 64位处理器,但并不意味着他们正在逐渐放弃Intel Xeon 和Itanium处理器技术。决定生产采用AMD Opteron处理器服务器是满足用户的需求。服务器厂商,如HP公司,并没有计划改变其IA架构服务器发展蓝图,仍将与Intel保持全面的合作伙伴关系。Opteron处理器目前的主要优势在于改善的32 位应用性能,到2004年夏天,在Xeon 扩展身上也同样能够看到。
目前在国内,基于AMD Opteron 处理器的服务器主要适合高性能计算和网络游戏等应用。此外,在后台应用中,如数据库和邮件服务器,基于AMDOpteron 处理器的产品也能够有所作为。总之,基于AMD Opteron 处理器的服务器与IA 架构的服务器将在各自适合的场合发挥作用。