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DoSERV解析:Power芯片对决Nehalem

服务器在线4月14日报道 入门级和中级服务器都迎来了最新处理器,它就是出自英特尔公司的Nehalem处理器。尽管目前全球经济低迷,有悲观者认为用户不会去购买更新更多的处理器,但今年驾临的Nehalem处理器仍将获得广泛的关注,并且毫无疑问将撼动Power Systems i大型机平台占据主导的入门级和中端服务器领域。

首先让我们来研究一下这款处理器的代码,因为它看起来很有趣。从技术角度来说,英特尔公司上周宣布Nehalem作为他们芯片微体系架构的代号。产品家族代号为Nehalem EP,EP是Enhanced Platform的缩写,Nehalem这个代号部分是来自希伯来语中"河流"和俄勒冈州河岸上的一座城镇的组合词。英特尔公司上周宣布的这款芯片是针对双路服务器的,代号为Gainestown,没人能确认这到底代表什么意思,不过Gainestown这个词可能不是指阿拉巴马州的Gainestown市。英特尔公司还在上周公布了一系列Nehalem UP芯片,代号为Bloomfield,这组处理器也同样面向入门级服务器制造商。

有关Nehalem处理器你必须铭记的是:这些处理器本来应该是英特尔公司在2001年或者2002年投产的X64芯片,事到如今,服务器行业和我们构建基础架构的方法都已经发生了很大的变化。AMD公司也在筹备他们"SledgeHammer"皓龙处理器的推出,这些年来AMD也一直在蚕食着英特尔在服务器领域的市场份额,英特尔认为系统制造商希望X64芯片能和他们的32位X86处理器,多核设计的相片体系架构相兼容,同时还能交付更多的带宽–随着AMD公司为中央处理器核心,内存和输入/输出所设计的HyperTranspor互联架构都可以在皓龙处理器上实现,就像QuickPath互联架构能用于Nehalems处理器一样。遗憾的是QPI互联架构并非HyperTransport的克隆,插槽也不能与皓龙处理器兼容,它看起来更接近英特尔公司的胃口。

当然英特尔面临的竞争更加激烈。IBM在单路和双路Power服务器领域一向享有盛名,惠普公司也生产了价格相对低廉的双路安腾服务器,所有权和UNIX操作系统继续在搭载英特尔处理器的服务器市场暗自较劲。甚至SUN公司也在他们相对昂贵的"Niagara"服务器(使用的是多核多线程Sparc T系列处理器)处理工作负载能力方面进行着显著的改进努力。

上周英特尔公司数字企业事业部总经理帕特.基辛格表示,这份声明与英特尔公司在1995年推出Pentium Pro处理器有着同样重大的历史纪念意义。Pentium Pro处理器是英特尔公司首款实现芯片本地对称多处理的相片,它为英特尔目前所创建的"工业标准服务器"或者称之为"低端服务器市场"奠定了坚实的基础。多年在X86或者X64处理器市场都没有一致的标准。英特尔公司建立了这种标准,但不是行业标准。无论如何,Pentium Pro处理器最终演变为Xeon DP,最后英特尔和他的合作伙伴们(还记得ServerWorks吗)创造了能将4个至强MP处理器芯片封装在一个单系统映像中的芯片集。IBM,优利系统和康普等公司都出产了搭载多重至强MP系统主板的服务器。

你可能会对英特尔的创新过程如此漫长而哑然失笑。IBM公司在1991年4月就推出了双路AS/400 D80,很快又在1992年2月初推出了三路E90S和四路E95S。到了1995年,当英特尔公司的Pentium Pro处理器准备就绪时,IBM已经开始将48位CISC处理器(笔者认为这就是摩托罗拉68K的变种,但是目前还无法证明)向64位PowerPC AS RISC处理器过渡。到了1997年,当英特尔公司甚至还没有推出32位四路至强MP处理器时,IBM公司已经发展到8路,64位AS/400S和RS/6000S,直接向12路处理器迈进。英特尔公司到2002年才正式推出4路处理器,也有人认为是2003年。

升级的脚步还在继续。IBM一直在处理器可扩展性的竞争中力压英特尔走在了前面。

但问题是近十年来可扩展性并不是拥有大量最终客户的中端用户群关心的特性。大家都明白这个道理。十年前,IBM公司以AS/400和iSeries品牌在销售小型,中型和大型Power处理器,但是现在大量的Power Systems i服务器中,笔者认为大概有95%的出货量都是规模较小的520级别的处理器。IBM公司从使用Power570或者Power 595大型机客户处赚取了大量销售收入。这确实是笔不错的买卖。但是你必须使用Power Systems来与中小型企业使用的X64服务器相竞争。还要对软件和定价进行对比。

如今,英特尔公司已经逐渐淘汰至强处理器的前端总线体系结构,以QPI互联架构取而代之,至强处理器没有带宽限制,负载平衡性能更佳。另外,英特尔公司还在Nehalem处理器中增加了许多诱人的特性,比如能耗管理,提高性能,支持虚拟化等。在X64与Power芯片之间的差距以及他们在入门级和中端系统上的表现都非常近似。

Nehalem EP处理器是同步多线程(称之为HyperThreading)四核芯片,每个处理器核心能允许操作系统使用两个虚拟执行线程。英特尔公司并不是同步多线程的发明者(同步多线程时超级计算机制造者的杰作),但是IBM公司早在1997年的12路AS/400和RS/600的PowerPC芯片的"Northstar"产品家族中使用过同步多线程的早期版本,当2001年双核芯片设计出炉后,同步多线程又在Power4芯片上使用,之后又使用在Power5和未来的Power6芯片上。英特尔公司还是首次采用超线程技术。像IBM公司一样,英特尔公司也是首次使用多核的真实线程来取代单核的虚拟线程。但是随着芯片体积每隔两年就会有所缩小,IBM和英特尔公司在硅晶片上集成了足够多的晶体管,这样他们就能同时实现多核和同步多线程。

根据基辛格的说法,Nehalem芯片上集成了7.3亿个晶体管,使用的是英特尔公司45纳米制程HI-K工艺。Nehalem EP芯片有4个核心,每个核心有32KB L1数据高速缓存,32KB L1指令集高速缓存和256KB L2高速缓存。芯片在一个封装中有8MB L3高速缓存,芯片上集成的主存控制器能支持3个DDR3内存通道。因为IBM公司主要致力于自己的Power处理器,英特尔拆分了部分不能正常工作的高速缓存或者核心,将其分配给低端工作负载使用。双核至强5502处理器运行主频仅为1.86GHz,只有4MB L3高速缓存,E5506和E5504芯片都是四核处理器,主频分别为2.13GHz和2GHz,但是只有4MB L3高速缓存。这些芯片都没有采用超线程技术,因此核心数量就是线程数量,每个GHz的性能都比较低,价格也同样如此。Nehalem EP芯片采用的超线程技术和称之为Turbo Boost(涡轮推进)的新特性,如果芯片中的某些核心没有承担过重的工作负载或者被完全关闭,这种新特性就能帮助核心加速运行。这些Nehalem EP处理器运行频率在2.26GHz和2.6GHz之间的,封装功耗为80瓦特,运行频率从2.66GHz最高升至2.93GHz的,功耗为95瓦特。速度最快的Nehalem EP处理器-W5580运行频率为3.2GHz,功耗达到惊人的130瓦特。芯片的定价,以1000单位计算,运行价格从188美元到1600美元不等。Nehalem EP处理器还有低能耗和嵌入式版本,但是这些芯片不能用于主流机架服务器或者最适合Power Systems平台的刀片服务器。

在上周发布的公告中,基辛格将SUN的Sparc T2处理器和IBM的Power 570平台作为Nehalem EP处理器的主要竞争对手。Sparc T2在最近的Niagara平台上使用的是双路和四路版本,但是与Powe570相比就有些不切实际。Powe570应该与未来的"Nehalem EX"4核,6核和8核处理器相比才更加合适,"Nehalem EX"处理器预计在今年末明年初推出。基辛格表示在4个基准测试中,Nehalem处理器价格是Sparc T2的一半,平均性能是Sparc T2的1.71倍。对于搭载Power6处理器的Power570服务器,基辛格表示购买Power570需要花费10倍的价格,Nehalem处理器在四项测试中平均性能是2.45倍。

基辛格表示"与IBM Power环境相比是非常滑稽的"。

厂商通常都会这么去说,但是在接下来的几周里,笔者将获得Power 520和Power 550足够的价格信息。笔者猜测英特尔公司将大幅弥补性能差距,去年10月Power Systems上处理器核心数量的翻倍估计是IBM公司准备在2009年用来对决Nehalem EP和EX处理器的武器。

如果IBM公司将搭载Power6+处理器的Power520和Power550服务器中的核心数量翻倍,然后将i6.1每个核心的价格降低一半,那么Power Systems i平台要和Nehalem EP处理器平台相竞争还需要很长的路要走。

现在对于IBM来说是个好时机,但是他们正在忙着收购SUN,不过这或许只是传闻。IBM公司必须在英特尔公司Nehalem处理器追逐的中小型企业市场上与其展开竞争。在目前的经济形势下,中小型企业需要的就是以最小的支出获得最大的产出,IBM和英特尔都应该以此为重。

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