談ibmsystemx服務(wù)器使用雙核intel處理器的運(yùn)算優(yōu)勢(shì)-展示頁(yè)
2025-07-06 12:43本頁(yè)面
【正文】 器－Intel 4004 具有4位的中央處理單元 (CPU)，其工作頻率低于 1 MHz，在 10 微米的處理器上集成了大約 2,300 個(gè)晶體管。Gordon Moore 成功的預(yù)測(cè)了過(guò)去四十年來(lái)處理器技術(shù)的飛速發(fā)展。摩爾定律明確指明了電子集成電路封裝技術(shù)的發(fā)展將導(dǎo)致晶體管的數(shù)量每 18 到 24 個(gè)月翻一番。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，摩爾定律的效果使得制造商能夠很容易的提高處理器性能。今天，任何從事過(guò) IT 行業(yè)的人都知道，要擴(kuò)展處理器的時(shí)鐘頻率正變得越來(lái)越困難。隨著晶體管密度和處理器主頻的提升，處理器的耗能和發(fā)熱也迅速上升。這成為限制處理器速度的主要瓶頸。芯片越熱，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行也會(huì)越熱，同時(shí)也就讓制冷面臨更多挑戰(zhàn)。電流泄漏大約占整個(gè)設(shè)備功耗的 40%，包括門(mén)極漏電和斷路漏電－即使在晶體管關(guān)閉時(shí)，電子也會(huì)持續(xù)流經(jīng)晶體管絕緣“壁”。低 Vt 的晶體管速度快但漏電高，而高 Vt 的晶體管漏電低但速度也慢。但最終，還是要提高單位面積的晶體管數(shù)量以進(jìn)行更復(fù)雜的處理器實(shí)施，但工作頻率也必須下降，以將處理器功率限制在一個(gè)可管理的水平內(nèi)。微處理器的設(shè)計(jì)人員正在尋求各個(gè)層面的功率限制手段。這可以通過(guò)制造處理技術(shù)解決，包括創(chuàng)新電路設(shè)計(jì)和微架構(gòu)、在操作系統(tǒng)中進(jìn)行電源管理、 改善系統(tǒng)電源分派來(lái)提高供電效率等方面。盲目將 GHz 作為關(guān)鍵性能指標(biāo)現(xiàn)在正受到物理上的限制，處理器的功耗和電源密度正呈指數(shù)級(jí)上升。再向前發(fā)展，預(yù)計(jì)隨著未來(lái)制造處理技術(shù)的進(jìn)步，處理器頻率每年能提升 10%。而為了提升性能，處理器經(jīng)銷(xiāo)商們將放棄拼命提高時(shí)鐘頻率的做法，轉(zhuǎn)而增加處理器的核數(shù)。八核及更多核處理器的設(shè)計(jì)也已經(jīng)提上日程。這也同樣有益于性能的提升。雙核的優(yōu)勢(shì)從單核轉(zhuǎn)換為雙核獲得的兩個(gè)最主要的優(yōu)勢(shì)在于更好的整體性能和更高的性能功率比。這樣，處理器附近能駐留更多的程序代碼，同時(shí)也就減少了相對(duì)較慢的主存 (RAM) 讀取量。而另外一個(gè)方式則是增加處理器寄存器的數(shù)量，以便能同步提供更多的處理器指令。在一個(gè)設(shè)計(jì)有多處理器插槽的系統(tǒng)中，可以增加第二處理器。處理器插槽越多，比如從兩個(gè)到四個(gè)，從四個(gè)到八個(gè)以此類(lèi)推，爭(zhēng)搶和延遲問(wèn)題越嚴(yán)重。將兩個(gè)內(nèi)核緊密的放置在單個(gè)插槽中消除了雙插槽 SMP 系統(tǒng)中常見(jiàn)的處理器延遲問(wèn)題。這種設(shè)計(jì)允許雙核以較低的時(shí)鐘頻率運(yùn)行，而性能則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了（對(duì)于多數(shù)應(yīng)用）以更高時(shí)鐘頻率運(yùn)行的單核芯片。另一個(gè)重要方面是處理器處理程序線程的效率（和程序堆放“線程”的方式）。理論上，它可以處理兩個(gè)線程。而這也會(huì)帶來(lái)線程間的處理器資源爭(zhēng)搶問(wèn)題。此外，如果軟件是大型單線程，那么第二邏輯處理器則必須閑置很長(zhǎng)時(shí)間，進(jìn)行毫無(wú)意義的等待。而每個(gè)內(nèi)核均有自己的緩存、寄存器和其他資源，這樣，資源爭(zhēng)搶的情況就少于簡(jiǎn)單的雙線程單核處理器。對(duì)于多數(shù)服務(wù)器應(yīng)用， 雙核 Intel Xeon174。雙核的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是減少了功耗和發(fā)熱。長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)，這就能節(jié)省大量資金。雙核處理器可以在很大程度上解決這一問(wèn)題。IBM早在 2002 年就開(kāi)始采用雙核處理器設(shè)計(jì)，而最近 Sun、AMD 和 Intel 也紛紛采用雙核?，F(xiàn)在的問(wèn)題不是你是否會(huì)移植到雙核處理器，而僅僅是時(shí)間問(wèn)題。Microsoft174。而實(shí)際上，雙核服務(wù)器需要第二顆處理器的時(shí)間，要大大晚于采用兩個(gè)單核處理器的服務(wù)器。客戶獲得的優(yōu)勢(shì)某些應(yīng)用類(lèi)別和中間件能從雙核處理器獲益。（列表中的分類(lèi)為各列應(yīng)用的以性能改善排序，各分類(lèi)中的應(yīng)用—例如 HPC 服務(wù)器—以字母順序排序)顯著優(yōu)勢(shì)一般優(yōu)勢(shì)微小優(yōu)勢(shì)HPC 服務(wù)器Web 服務(wù)器終端服務(wù)器? 汽車(chē)? Apache? Citrix? 航空? Microsoft Internet Information? Microsoft Terminal Server（32位? EDA服務(wù)器版本）?地球物理?生命科學(xué)顯著優(yōu)勢(shì)一般優(yōu)勢(shì)微小優(yōu)勢(shì)DCC 服務(wù)器? Pixar RenderMan文件服務(wù)器? CFIS ? NFS ? Samba傳統(tǒng)非線程服務(wù)器應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘? MicroStrategy ? SAS電子郵件服務(wù)器? Lotus Notes ? Microsoft Exchange ? SendmailDatabase? IBM DB2 Universal Database? ? Microsoft SQL Server ? Oracle終端Servers? Citrix (64位版) ? Microsoft Terminal Server（64位版)ERP / CRM? PeopleSoft ? SAP ? SiebelJava 服務(wù)器? BEA WebLogic ? IBM WebSphere虛擬機(jī)服務(wù)器? Microsoft Virtual Server ? VMware ESX Server表 1. 服務(wù)器應(yīng)用雙核優(yōu)勢(shì)分類(lèi)系統(tǒng)概述本文中用以對(duì)比 Intel 單核處理器和雙核處理器的 IBM 系統(tǒng)為 x346 和新型的 x3650（圖 1 并排列示了 x346 和 x3650 的系統(tǒng)架構(gòu)）。因?yàn)?Woodcrest 是新型雙核處理器，其緩存結(jié)構(gòu)不同于早期的單核 Xeon 處理器（代碼 Irwindale）。除了不同的處理器內(nèi)核之外，其他的變化也使 x3650 相對(duì) x346 具有顯著的優(yōu)勢(shì)。為了增加處理流量同時(shí)減少阻塞，x3650 的帶寬超出 x346 達(dá) 倍，此外，內(nèi)存帶寬擴(kuò)展了 倍以支持更多的內(nèi)存 DIMM，而且 x3650 的 I/O 帶寬也增加了 倍。X3650 帶寬 vs. x346? 處理器 BW? 內(nèi)存 BW? I/O插槽BW雙核Woodcrest 單核Irwindale L2 緩存共享L2 緩存Core2Core1CoreSAS存儲(chǔ)器Riser GB/s四通道FBDIMMsRiserPCIBridgew/IOPSCSI存儲(chǔ)器MCHIntel5000PBridgeESB2MIntelS
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