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說完了個性鮮明的消費類電子,接下來聊一聊通用的“巨無霸”型 CPU——服務器 CPU。
服務器 CPU,顧名思義,就是在服務器上使用的 CPU。
眾所周知,服務器是網絡中的重要設備,要接受少至幾人、幾十人,或者多至成千上萬人的訪問,因此,對服務器具有大數據量的快速吞吐、超強的穩(wěn)定性、長時間運行等嚴格要求。作為計算機“大腦”的 CPU,是衡量服務器性能的首要指標。
關于服務器的 CPU 類型的區(qū)分,早期延續(xù)了指令系統的方法,通常分為 CISC 型 CPU 和 RISC 型 CPU 兩類,后來又出現了一種 64 位的 VLIW(Very Long Instruction Word 超長指令集架構)指令系統的 CPU。
目前,在中高檔服務器中采用 RISC 指令的 CPU 主要有以下幾類:
(1)PowerPC 處理器;
(2)SPARC 處理器;
(3)PA-RISC 處理器;
(4)MIPS 處理器;
(5)Alpha 處理器;
關于 CISC 和 RISC 的定義及區(qū)分,詳見前文,這里只對 CISC 和 VLIW,做一下對比,見下表。
CISC |
VLIW |
|
定義 |
基于 PC 機體系結構,一般都是 32 位的結構 IA-32(IA: Intel Architecture,Intel 架構) |
超長指令集架構,采用了先進的 EPIC(清晰并行指令)設計,稱為 IA-64 架構(包括 Intel 研發(fā)的安騰處理器) |
主要廠商 |
Intel 的服務器 CPU AMD 的服務器 CPU |
Intel 的 IA-64 AMD 的 x86-64 |
優(yōu)點 |
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缺點 |
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關于 IA-64 的兼容問題,Intel 也是煞費苦心。初期 Intel 為了 IA-64 處理器能夠更好地運行兩個朝代的軟件,它在 IA-64 處理器上(Itanium、Itanium2 ……)引入了 x86-to-IA-64 的解碼器,這樣就能夠把 x86 指令翻譯為 IA-64 指令。這個解碼器并不是最有效率的解碼器,也不是運行 x86 代碼的最好途徑(最好的途徑是直接在 x86 處理器上運行 x86 代碼),因此 Itanium 和 Itanium2 在運行 x86 應用程序時候的性能非常糟糕。這也成為 X86-64 產生的根本原因。
最后值得注意的一點,雖然 CPU 是決定服務器性能最重要的因素之一,但是如果沒有其他配件的支持和配合,CPU 也不能發(fā)揮出它應有的性能。
那么問題來了,同為 CPU,服務的 CPU 和普通的 CPU 有哪些不同呢?
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1. 服務器 CPU 與普通 CPU 的 PK
沒有對比就沒有傷害,請看下面的實例:
一臺普通的 P4 3.0 和一臺 DELL 服務器的 3.0 內存都是 2G,主頻相同、內存相同,它們的差異在哪里?
答案是整體性能的表現不同,因為服務器 CPU 設計要求與前者不同,相關要求及參數如下表:
服務器 CPU 與普通 CPU 的設計要求對比表
參數 |
服務器CPU |
普通CPU |
運行時間 |
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多路級聯 |
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RAID 功能 |
服務器具有 RAID 功能,支持盤陣 |
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其他 |
運用大量的先進技術,價格貴 |
上表只是設計的理念上的不同,那么二者在現實中的差異如何呢?
根據應用的不同,兩者的差別很大,關于這一點,有一個形象的比喻:PC 就相當于什么都會的門診醫(yī)生,但是醫(yī)術不是那么精湛,而服務器就應該是某個方面的專家了,處理能力越出眾,它“?!钡木驮絽柡?。
關于這個“專”字的理解,可以從硬件和軟件兩方面來看。
首先從硬件上看,詳細的數據如下:
服務器 CPU 與普通 CPU 的硬件參數對比表
普通 PC |
服務器 |
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CPU 指令集 |
|
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內存 |
滿足要求即可 |
服務器上的原則也上越快越大越好,不過它對糾錯和穩(wěn)定提出了更高的要求 |
緩存 |
近幾年才用上了緩存技術。 |
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硬盤 |
滿足要求即可 |
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顯卡 |
用戶根據要求,自己選擇,如:游戲機需要高配置的顯卡。 |
通常沒有顯卡卡槽,自帶的核心顯卡即可滿足需求 |
帶寬低 |
帶寬高 |
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其他接口 |
通常為 Socket 775 |
大多為 Socket 771、Socket 775、LGA 2011、LGA 1150 |
CPU 價格 |
通常幾百元到幾千元,主流產品價格基本在千元左右 |
一般服務器 CPU 價格都在千元以上,高端服務器 CPU 都是在萬元以上,甚至幾十萬 |
接下來說說軟件,軟件就主要指操作系統,比如熟悉的 NT,2000 SERVER,2003 SERVER,LINUX,SOLRAIS 和 UNIX 等等,都是專門針對服務器設計的。
不過,CPU 的性能主要靠主板和內存才能完全發(fā)揮出來,因此服務器 CPU 與普通 CPU 不要混用,這是由于先天性的設計特點,很多家用電腦的主板是不適合服務器 CPU 使用的,即使可以用,很多時候也無法保證發(fā)揮出其性能優(yōu)勢。畢竟尺有所短寸有所長,兩者定位與設計不同。
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2. AMD、Intel 和 ARM 在微服務器市場的廝殺
目前,全球領先的微服務器 CPU 生產廠商有三大巨頭,分別是 AMD、Intel 和 ARM,它們各自在服務器處理器領域的突出貢獻,那么到底誰稱得上是這個行業(yè)的第一呢?
看到這里,讀者也許會提出疑問:關于服務器的 CPU,為什么不提 IBM 呢?
這里不回答,看看前文就知道了。
(1)三大巨頭的技術 PK 之路
下面,擺事實,列數據,請看上述三大巨頭在服務器方面的發(fā)展簡歷:
芯片廠商在服務器 CPU 方面的技術發(fā)展歷程
時間 |
技術 |
廠商 |
2006 年 |
Intel |
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2007 年 |
|
AMD |
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Intel |
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2009 年 |
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AMD |
2010 年 |
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Intel |
2010 年 |
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Intel |
2011 年 |
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AMD |
2012 年 |
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ARM |
從以上的服務器 CPU 發(fā)展歷程,可以清晰的看到,長期以來,服務器處理器領域都是 Intel 和 AMD 二分天下,從普通的 PC 機到服務器,他們一直是“最佳”競爭對手。但隨著服務器的不斷發(fā)展,低功耗,高性能的微服務器逐漸成為新的發(fā)展方向,作為后起之秀的 ARM 服務器處理器,大有后來者居上的趨勢。ARM 架構相比 Intel 的 X86 架構也有其優(yōu)勢,那就是功耗相比后者要低的多,而能耗正成為數據中心的一大成本,低功耗的特點讓 ARM 架構在數據中心中具有很強的競爭優(yōu)勢。
不過 Intel 和 AMD 都在向微處理器領域發(fā)展。
早在 2012 年底,Intel 發(fā)布了最新的 Atom S 系列的服務器芯片,此次發(fā)布的 Atom S1200 處理器中,功耗最低只有 6W。Intel 表示,采用該芯片,設備制造商可設計出高密度、低功耗的微型服務器產品,應用在網站代管、內容服務,或是網站前端服務器上,或是應用在需要大量部署服務器,需要高密度服務器節(jié)點、降低耗電量的數據中心。
Atom S1200 系列處理器
2013 年 9 月,Intel 推出低功耗 Atom 服務器芯片——代號“Avoton”,作為 Atom C2000 產品家族中的一員,Avoton 芯片將主要應用于高密度服務器。而作為第一代 Atom S1200 代號“Centerton”服務器芯片的后續(xù)產品,相比此前的架構有了重大的改進。
此后,各大廠商紛紛應對,向 Intel 的低功耗服務器 CPU 發(fā)起挑戰(zhàn),最“激動”的莫過于老對手 AMD。2016 年 1 月,AMD 新的 Seattle 服務器芯片開始出貨,它是該公司的第一款 ARM 架構處理器, AMD 希望用 ARM 架構服務器處理器挑戰(zhàn) Intel 的統治地位。
AMD 的第一款 ARM 架構服務器 CPU
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(2)三大 CPU 廠商的優(yōu)勢對比
如今在處理器市場,三家可謂都如坐針氈,一個是想進入企業(yè)級領域的新興 ARM,另兩個是一直的統治者,三者之間的關系錯綜復雜,但是他們的競爭是不可避免的,但有競爭就有失敗,下面分三個方面來看一下各自的優(yōu)缺點。
硬件支持
硬件支持是一個處理器成功非常重要的條件,英特爾和 AMD 在企業(yè)級處理器方面有很多合作伙伴,而 ARM 雖然發(fā)展勢頭正猛,但是其在企業(yè)級領域方面并沒有經驗,其缺少與 OEM 廠商或 ODM 廠商,但其在去年拉攏了 AMD 也許對 ARM 會有所幫助。
軟件支持
軟件對處理器同樣非常重要,這方面跟硬件方面的情況差不多,ARM 在軟件方面支持缺少相應的廠商,其支持者主要是開源方面的一些廠商,但是英特爾和 AMD 在這方面已經非常完善。
經驗
ARM 在處理器市場也有著非常多的經驗,而且其特殊的商業(yè)模式讓其在市場上的合作伙伴非常多,但是在面對市場競爭方面,顯然英特爾更有經驗,而且英特爾可以說屢戰(zhàn)屢勝。AMD 則要稍遜。
3. 國產 CPU 當自強
在低功耗 CPU 處理器方面,中國也不甘示弱,取得了令世界矚目的成績。
2016 年 6 月,華為采用自主架構的 ARM 架構服務器芯片已經研發(fā)成功,被命名為 TAISHAN ARM 服務器芯片,這意味著其在服務器芯片市場終于要大干一場。
華為 TAISHAN ARM 服務器芯片
2016 年 8 月 23 日,由中國天津飛騰信息技術有限公司設計的一款代號為 FT-2000/64 的 64 核中央處理器及其服務器樣機,在硅谷舉行的一場國際研討會上首次公開亮相,連續(xù) 3 天的展示吸引了國際同行關注。
FT-2000/64 處理器采用“進階精簡指令集機器”(ARM)架構,兼容 64 位指令集,集成 64 個飛騰公司自主設計的處理器核心,核心頻率 2.0 千兆赫茲,浮點運算的峰值速度為每秒 5120 億次。
FT-2000/64 服務器 CPU
FT2000,它最早亮相于 2015 年的 HotChips 大會,代號“火星”,定位于高性能服務器、行業(yè)業(yè)務主機等?;鹦翘幚砥鞑捎?28 納米生產工藝,主頻為 1.5GHz~2.0GHz,功耗 100W~120W。
FT2000 之所以引人注目還因為在性能方面,其公布的 Spec 2006 測試中,成績?yōu)檎麛?672,浮點 585,足以和 Xeon E5-2699v3 相媲美,這也是國產服務器芯片第一次在性能上追平 Intel。
又是一場關于 CPU 的混戰(zhàn),那么服務器類 CPU 將來的發(fā)展如何?誰將成為服務器 CPU 的霸主?一切交給時間吧。
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系列匯總:
之二:處理器的春秋戰(zhàn)國時代:8 位處理器的恩怨與紛爭(上)
之三:處理器的春秋戰(zhàn)國時代:8 位處理器的恩怨與紛爭(下)
之五:處理器的三國時代:DR 公司盛氣凌人,IBM 轉身成就微軟
之六:32 位處理器的攻“芯”計:英特爾如何稱霸 PC 江湖?
之十:SuperH 系列處理器:昔日惠普 Jornada PDA 的“核芯”
之十八:當 Power 架構的發(fā)展之路遭遇“滑鐵盧”
之十九:開啟多核時代的 Yonah:它是英特爾酷睿 core 的開發(fā)代號
之二十:除了 Core iX 系列,你未曾注意的架構還有這些!
之二十二:CPU 的主頻、倍頻、超頻,不是頻率越高速度就越快
之二十三:這張漫畫告訴你,為什么雙核 CPU 能打敗四核 CPU?
之二十四:核”與“線程”對 CPU 工作效率的貢獻,各有千秋
之二十五:英特爾和 AMD 在“核戰(zhàn)場”上的殊死搏斗
之二十七:多核異構新方向,ARM 與 Intel 在手持設備市場的“廝殺”