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解析64位服务器技术应用——概述

    有关64位处理器芯片技术

    三种典型的RISC芯片

    IBM的Power4 CPU和Power4+。在采用Power4 CPU的p690高端机型上,其中几项技术是最引人注目的: 一是铜导线、SOI、双核、四芯片封装代表的CPU设计技术; 二是片内二级缓存、片外三级缓存、CPU内置SMP支持、板间CC-NUMA互连组成的多级内存结构; 三是AIX 5.1/5.2操作系统,它代表了64位内核、分区、支持Linux界面、海量文件系统等操作系统技术。

    Power 4有很多先进的特性: 专为SMP处理进行了优化; 将处理器技术与进程技术、封装和微架构相结合,设计了从处理器到内存和I/O桥接芯片的整个系统,提高了整体性能; Power4+芯片是Power4系列芯片的0.13微米版本,Power4系列芯片是采用0.18微米技术制作的。据IBM公司介绍,Power4+芯片的尺寸比Power4芯片小35%,面积是267平方毫米,拥有1.84亿个晶体管,内置1.5MB L2缓存和32MB L3缓存,运行速度为1.2GHz至1.45GHz。1.2GHz芯片的耗电量是70瓦。

    SUN发布的1.2 GHz的 SPARCⅢ同样采用0.13 微米技术,功耗上从75 瓦降低到53瓦。SPARCⅢ基于Sun第二代64位SPARC V9结构,为了实现高性能的设计目的,UltraSPARCⅢ结合了新的结构特性来降低延迟。内部64位的数据寻址能力使处理器、应用和操作系统可以充分利用更大的存储容量,大容量2级缓存和内置的存储控制器设计则可以降低数据的延迟。

    HP的RISC芯片PA-RISC于1986年问世。第一款芯片的型号为PA-8000,主频为180MHz,后来陆续推出PA—8200、PA-8500和PA-8600等型号。HP公司开发的64位微处理器PA-8700于2001年上半年正式投入服务器和工作站的使用。这种新型处理器的设计主频达到800MHz以上。PA-8700使用的工艺是0.18微米SOI铜CMOS工艺,采用7层铜导体互连,芯片上的高速成缓存达到2.25MB,比PA-8600增加了50%。HP公司陆续推出PA-8800和PA-8900处理器,其主频分别达到1GHz和1.2GHz。RA-RISC同时也是IA-64的基础。在未来的IA-64芯片中,会继续保持许多PA-RISC芯片的重要特性,包括PA-RISC的虚拟存储架构、统一数据格式、浮点运算、多媒体和图形加速等。

    Intel 的安腾(Itanium)2与Xeon芯片

    Intel公司在2002年7月9日正式推出其第二代64位处理器--安腾2,直接导致现有高端IA服务器全面升级换代。安腾2处理器延续了第一代安腾处理器所具有的EPIC(显示并行指令运算)体系架构,其内部结构上的变化包括:3MB片内L3缓存; 数据位宽从安腾的64位、266MHz提升到了128位、400MHz,从而将安腾的2.1GB/s系统总线带宽提升到6.4GB/s; 比第一代安腾处理器增加了两个整数单元和输出端口,主频也从800MHz提高到了1GHz,总体性能提高了1.5~2倍。与上一代产品相比,安腾2不但能够在二进制代码上与后代产品兼容,而且在硬件接口上也能兼容,客观上也保护了客户的投资。

    Intel发布了带有64位扩展技术的Xeon处理器,一些国内服务器厂商预测,从今年下半年到明年,64位Xeon将成为主流产品。64位Xeon加入了扩展的64位寻址能力、额外的寄存器(8个SSE和8个通用寄存器),增加了双精度64位整数支持和浮点运算支持,同时,Intel支持64位Xeon的E7525芯片组也会同期发货,支持800MHz外频。伴随64位Xeon的推广,一些新的技术也会得到进一步推广和应用,包括:串行I/O技术PCI-Express、更快的DDR2技术以及低成本的RAID解决方案—基于Dobson芯片的ROMB技术等。

    AMD 的Opteron芯片

    AMD 64位CPU Opteron被一些专家认为是服务器领域的希望之星,令人印象深刻的有两大技术: 一是2.0GHz的64位CPU,二是HyperTransport 芯片互连技术。HT点到点互连技术,用于芯片之间的互连,尤其是CPU互连以支持SMP,是很好的技术创新,它突破了单点内存控制器的限制, 每个CPU都可以通过内置的内存控制器存取内存,或通过HT通道访问远地内存,在2~4 CPU的SMP系统上是很好的。AMD的技术已经赢得IBM、Sun与惠普等主要服务器厂商的支持,并导致其竞争对手英特尔也已经公布推出类似芯片的计划。目前,AMD已经完成面向64位计算的x86双内核处理器设计。此后,AMD将会把研发的重点放在多内核技术、65纳米制造工艺、下一代内存技术(如DDR2)、下一代HyperTransport(超传输)总线技术、系统逻辑创新(内存控制器与纵横式交换矩阵HyperTransport Crossbar)以及平台创新上。

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