CPU,服务器的大脑

服务器·网管

在前一章节里,我们已经为大家简单介绍了服务器的基本概念,接下来我们将开始带大家走进服务器内部的硬件架构。今天,我们首先为大家介绍服务器的大脑——处理器。

目前,服务器的CPU类型是根据CPU的指令系统来划分的,可以分为CISC架构及RISC架构两大类。

一、CISC架构处理器

CISC是英文“Complex Instruction Set Computer”的缩写,中文意思是“复杂指令集”,它是指英特尔生产的x86系列CPU及其兼容CPU(如AMD生产的CPU),它基于个人电脑体系结构。这种CPU由于最初一般都是支持32位的寻址运算结构,所以业界将它称为IA-32 CPU。后来厂商们又推出了支持64位寻址运算的VLIW(Very Long Instruction Word,超长指令集架构)指令系统的CPU,又被称为IA-64 CPU。

目前市场上的CISC架构的处理器主要以Intel及AMD的产品为主。

1. Intel的Xeon 及Itanium

目前Intel在服务器处理器市场共有两大系列产品线,一个是至强系列,另一个是安腾系列。

①至强(Xeon)系列

Xeon是英特尔在1998年引入的品牌,当时主要是为了取代所使用的Pentium Pro品牌。至强是一款非常特殊的服务器处理器,它是通过不断增加主频的方式来提升处理器的性能,而且为了能够大幅提升处理器的频率至强内部集成了较长的处理管线。

②安腾(Itanium)处理器

安腾平台的设计主旨是要在每个处理器的时钟周期内,能够并发执行更多的指令,完成更多的任务,由此Intel在处理器架构中引入了VLIW的概念,支持64位寻址运算。同时,Intel在第二代Itanium上还提出了EPIC(显著并行指令处理)体系结构,处理器能够并发处理多条指令,相比CISC和RISC架构,每个时钟周期能够处理大约8倍的计算任务。

2.AMD的Opteron

在服务器处理器产品方面,AMD的产品线要略逊色于Intel,主要以Opteron处理器为主。

Opteron是AMD在2003年推出服务器处理器,可以同时支持32位和64位的计算。Opteron核心最大的特点是整合了内存控制器,这也是首款具有此特色的服务器处理器,拥有更快的读取速度和更短的内存延迟。

二、RISC架构处理器

RISC是英文“Reduced Instruction Set Computing ” 的缩写,中文意思是“精简指令集”。相对于CISC型CPU,RISC型CPU不仅精简了指令系统,还采用了一种叫做“超标量和超流水线结构”,大大增加了并行处理能力。因此在相同架构、同等频率下,采用RISC架构的CPU比CISC架构的CPU性能要高很多。目前,市场上基于RISC架构的CPU主要有以下三种。

1.POWER处理器

POWER是 Power Optimization With Enhanced RISC 的缩写,是 IBM 的很多服务器、工作站和超级计算机的主要处理器。POWER最大一个优点是开放的,它定义了一个指令集,并且允许任何人来设计和制造与 POWER兼容的处理器。同时POWER核心的精简为其他部件预留了很大的空间,这样可以实现任意的复杂设计,扩展了处理器的功能及性能。

2.SPARC处理器

SPARC处理器是SUN和TI公司合作开发了RISC服务处理器,最突出的特点就是它的可扩展性。目前SPARC处理器的最新型号是SUN在2007年8月8日发布的UltraSPARC T2处理器。UltraSPARC T2处理器带有8个核心,可以同时处理64个线程。处理器采用SoC设计,带有两个以太网接口,1个PCIe ×8接口和4个双通道FBDIMM内存控制器。

3.PA-RISC处理器

像IBM 一样,惠普公司也自己开发、研制了适用于服务器的RISC芯片——PA-RISC。目前,HP的PA-RISC产品仍是以64位超标量处理器PA-8000系列为主。PA8000是一款非常有特色的服务器处理器,例如在PA8000系列处理器中仅有一个一级高速缓存,拥有1.5MB的一级高速数据缓存和0.75MB的一级高速指令缓存,这种设计非常独特。

编后:从当前的服务器发展状况看,以“小、巧、稳”为特点的IA架构处理器凭借可靠的性能、低廉的价格,在中低端服务器市场得到更为广泛的应用。而RISC架构的CPU则普遍应用于目前高性能的服务器中,特别是高档服务器。值得注意的一点,CPU如果没有其他配件的支持和配合,CPU也不能发挥出它应有的性能。