新安腾、新至强蓄势待发
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阳春三月,气温逐渐回升,X86服务器处理器的市场竞争也开始升温。英特尔前不久宣布,将在今年推出采用新的微处理器架构的高端服务器处理器,并同时提升新一代产品的核心数。针对IA-64高端服务器,新一代Poulson安腾处理器蓄势待发,而至强也将从Nehalem架构升级到更先进的Sandy Bridge架构,以应对AMD即将推出的Interlagos皓龙处理器。
Poulson安腾处理器驾到
在竞争沉闷的高端服务器处理器市场,当年高调上市的安腾处理器目前似乎已经被大家淡忘,不过英特尔依然坚守着这个阵地。未来英特尔将推出性能更强劲的Poulson来取代当前的四核Tukwila安腾处理器。
Poulson安腾处理器是一款八核处理器,它不仅仅是目前四核Tukwila安腾处理器的简单升级版。Poulson处理器打破了英特尔公司Tick-Tock(“嘀嗒”)处理器发展战略的常规(提示:一个“嘀嗒”代表着一秒,在英特尔的处理器发展战略上,Tick指每隔两年的奇数年推出更小、更先进制程工艺的处理器;Tock指每隔两年的偶数年推出新架构的处理器),这次在制程工艺上从Tukwila处理器的65nm跳过了45nm,直接跳到了32nm制程工艺,而架构也进化到全新的超并行微架构。
Poulson的八个核心通过五个QuickPath互联架构连接,两个内存控制器,两个共享L2高速缓存和一组系统逻辑分区。每个核心拥有16KB一级数据缓存、16KB一级指令缓存、512KB二级数据缓存、256KB二级指令缓存,整合32MB三级缓存来由八个核心共享(32MB三级缓存又被分成八个4MB大小的区块供每个核心快速访问),同时每个核心还拥有两个1.5MB目录缓存,这样Poulson处理器的缓存容量高达54MB。
随着内核数量和缓存容量的猛增,Poulson处理器的晶体管数量也爆增到31亿个,但是由于采用32nm制程,其芯片面积反而比Tukwila处理器缩小了22%,热设计功耗依然维持在170W左右。采用32nm制程工艺,对Poulson处理器来说相当有意义——在增加内核、缓存的同时,却可以有效降低电泄漏,更有效地控制功耗。不过考虑到功耗控制的因素,Poulson处理器的工作频率不会较Tukwila处理器有明显的提升,英特尔更加关心每个时钟的实际产出和可降低多少能耗。
相对于Tukwila处理器,Poulson处理器的另一大改进就是采用了全新的超并行微架构,它的EPIC指令并行处理能力较Tukwila处理器提升了一倍:从六个指令处理提高到十二个指令处理,极大地提升了执行应用软件的混合指令的能力。考虑到核心数量、EPIC指令并行处理能力都增加到两倍,因此即便在相同主频的情况下,Poulson安腾处理器的性能也应该是Tukwila安腾处理器的两倍甚至更高。同时Poulson安腾处理器还拥有Tukwila处理器所不具备的新特性,比如错误侦测、纠错和防御技术,让处理器拥有更强的数据恢复能力。


值得注意的是,Poulson安腾处理器会采用和Tukwila处理器相同的LGA 1248针脚封装,未来的Kittson处理器也同样采用这种封装方式。采用相同的封装方式除了让厂商升级变得更容易外,英特尔未来或许会逐渐让安腾处理器平台向至强处理器平台靠拢,将两大平台统一,让安腾处理器更具发展空间。其实在推出Tukwila 处理器时,就体现了英特尔的这种思路。
Sandy Bridge至强将至
除了新安腾处理器外,今年服务器处理器市场值得我们关注的还有英特尔下一代至强处理器。下一代至强处理器将会引入英特尔最新的Sandy Bridge架构,只不过目前移动、桌面Sandy Bridge架构中集成的GPU模块并不会引入到至强处理器中,额外的芯片空间将被应用来增加CPU内核、PCI-E控制器和内存控制器,Sandy Bridge至强处理器的核心将达到八个。
相对于上一代Nehalem内核的至强处理器,Sandy Bridge至强处理器最大的亮点就是支持256bit向量和四操作数的AVX指令集,以及扩展到256bit的SIMD计算单元,这将让新至强处理器的浮点运算性能要比Nehalem至强处理器至少提升一倍。考虑到目前这款处理器(包括客户版本)还没有广泛发布,所以详细的性能数据也无从知晓,但英特尔肯定表示针对256位AVX指令的FP吞吐量将有显著提升。不管怎样,这都意味着新至强处理器在浮点运算性能方面仍继续远远领先于AMD的相应产品。随着英特尔Sandy Bridge至强芯片的问世,Sandy Bridge至强处理器的战略布局,将先从入门级的一路、双路和中低端四路服务器三个方向推进。
最先推向市场的无疑是针对单路服务器市场、开发代号为Sandy Bridge-EN的至强 E5-1400系列,它采用LGA 1356接口,最多支持四核心八线程、三通道内存、PCI-E 3.0标准和24条PCI-E通道,这款处理器将在今年上半年与我们见面。针对入门级双路服务器的是开发代号为Sandy Bridge-EN的至强 E5-2400系列,它也采用LGA 1356接口,最多支持八核心十六线程,支持的内存和PCI-E规格基本与E5-1400一样,这款处理器将在今年下半年上市。而开发代号为Sandy Bridge-EP、针对高性能双路和四路服务器的至强E5-2600系列、至强 E5-4600系列,改用LGA 2011封装接口,最多支持八核心十六线程、20MB三级缓存、四通道内存、PCI-E 3.0标准和40条PCI-E总线。这两款处理器要明年才能与我们见面。而针对高端服务器的至强处理器今年仍将采用Westmere架构,还不会马上跨入Sandy Bridge时代,未来它将会直接采用22nm制程的Sandy Bridge-EX架构。

新安腾和新至强改变服务器市场
Poulson安腾处理器与Sandy Bridge至强处理器的推出,是英特尔在中高端服务器处理器市场打出的一套漂亮的组合拳。虽然目前除了惠普公司外,其他接纳安腾处理器的合作伙伴都转而支持英特尔的高端至强处理器,但Poulson处理器计划仍会向高端服务器市场注入极大的活力。目前安腾处理器主要被惠普应用到其高端容错服务器之上。
在企业越来越青睐云计算的今天,数据库对响应速度、并发处理能力、计算拓展性和业务连续性的需求也更加苛刻,也对作为云平台中枢的高端容错服务器的性能提出了更高的要求。在普通计算领域,虽然越来越多的用户喜欢选择更高主频和更大的内存,但在高性能计算和其他专业领域,用户对更多核心的偏好要远远超过主频速度,因此Poulson安腾处理器的核心数量从四核增加到八核对这部分企业用户来说是相当有吸引力的。虽然Poulson安腾处理器不会对整个服务器处理器市场带来很大的影响或变革,但是就像其他的RISC和大型机平台一样,新安腾处理器将能更好地掌控行业市场。可以说,推出Poulson安腾处理器是英特尔迈出的新一步,也将是未来几年安腾处理器革新的基础。
目前包括微软未来的视窗系统、Red Hat 的Linux系统都将不对安腾处理器提供支持,但英特尔将按既定计划推出Poulson安腾处理器,也向业界表明英特尔对推出安腾处理器保持着非常坚定的决心——尽管英特尔没有透露Poulson安腾处理器会何时推向市场。另外,从Poulson处理器透露出来的一些信息来看,英特尔将继续推动平台战略的发展,即在安腾处理器与至强处理器产品线之间建立一个通用的平台,这将让安腾处理器更有活力。
相对于Poulson安腾处理器,Sandy Bridge至强处理器更让人们关注。从15年前推出首款为服务器设计的奔腾Pro处理器以来,英特尔在服务器领域的创新就一直没有停止,目前英特尔至强平台占据了全球服务器及工作站市场份额的很大一部分。引入Sandy Bridge架构的新至强平台能使用户的工作更加高效、可靠,并且能让用户节约更多使用维护成本。
从企业用户角度来说,至强每次的架构更新都给用户带来了相当大的震撼。比如2009年至强更新至Nehalem架构后,不过一年时间,数据中心用户们纷纷投入到Nehalem至强的怀抱中。Nehalem至强对于企业CIO来说,能够让数据中心变得更加简单、智能、节能,其性能更好、功耗更低。而今年更先进的Sandy Bridge至强的到来,将让数据中心经理们再次领略至强的魅力。
由于采用更高效的Sandy Bridge架构,新至强处理器四核版本在性能上几乎接近于至强5500的两倍,而在功耗方面,很可能在英特尔的逐步优化之后变得更低。同时英特尔仍将会把安腾处理器的RAS特性添加到新至强处理器中,让它能够用来轻松构建可并行处理64~128个线程的4~8路服务器系统。这意味着Sandy Bridge至强处理器能为我们带来:在功耗控制更优秀的情况下,拥有曾经只有RISC架构系统才具有的单机超高性能及出众的RAS特性。Sandy Bridge至强处理器的出现,将使它成为服务器和数据中心领域的一个创新标志。
可以说,Poulson安腾和Sandy Bridge至强服务器平台在带来智能化、数据中心能耗控制以及适应性上的巨大飞跃的同时,也能帮助用户实现短期优势和长期收益的融合。