深度报道:至强E7服务器大横评(一)

日期:2011-6-27翻译:晓黎来源:服务器在线

  英特尔在服务器领域取得了长足的发展,其4月发布的最新"Westmere-EX"至强E7处理器目前开始应用到服务器系统,并且无可争议的成为迄今为止在服务器上最经得起考验的处理器。

  至强E7处理器在一个单模上封装了10个核心,但是至强E7处理器的设计已经超越了8核"Nehalem-EX"至强7500处理器,芯片上又多集成了两个核心。

  这种完整的系统设计与大量核心和多线程执行相结合,再加上共享L3高速缓存和高带宽QPI互联架构,从理论上来说可以允许厂商在单个系统映像中创建从2个处理器插槽扩展到32个处理器插槽的服务器。

  这种扩展能力在目前的英特尔至强5600处理器或者那些AMD皓龙6100处理器上是无法实现的。

  拥有了多核心,多线程,大量的插槽,大容量内存和带宽,高速输入/输出带宽,至强E7处理器除了超大型的RISC/安腾或者大型机系统外可以傲视任何竞争对手,同时至强E7处理器可以配置在运行LINUX或者Windows操作系统的服务器中,处理器的核心,线程和插槽都可以向上扩展。

  Nehalem-EX处理器体系架构

  对于2010年3月推出的"Nehalem-EX"至强7500处理器来说,英特尔公司最终将改变其高端处理器缓慢的前端总线体系架构。

  长期以来这都是制约系统扩展能力的局限所在,如果他们想要配置超过四个插槽的服务器的话,就需要厂商制造他们自己的芯片集和L4高速缓存机制。

  Nehalem-EX处理器还引进了全新的芯片体系架构,将处理器核心放在芯片的外部,将共享L3高速缓存放在芯片的内部,通过超高速环形互联架构把他们连接在一起。

  这种方法就能让核心较之之前的设计可以更加高效的共享数据,之前的处理器设计是将核心和他们的L3高速缓存都放置在芯片封装里。这种芯片外置的L3高速缓存环形互联架构可以用在所有最新的高端至强处理器和安腾处理器上。

  今年推出的至强E7处理器是在英特尔公司的班加罗尔芯片实验室负责设计的,采用英特尔的32纳米制程工艺制造。

  这款芯片集成了26亿个晶体管,并不比之前至强7500处理器的23亿个晶体管数量多太多。这多出来的3亿个晶体管被用在芯片上多出的那两个核心上,可以将L3高速缓存的总容量提高将近25%,达到30MB。

  奇怪的是,芯片体积从2010年至强7500处理器所用的45纳米制程工艺到2011年至强E7处理器所用的32纳米制程工艺在设计上都没有用来增加更多的核心,虽然看起来至强E7处理器确实在底部采用了12核心的设计,正如下图你所看到的:

至强E7处理器

  那么为什么至强E7处理器不是一款大家所期望的12核处理器呢?

  首先LINUX和Windows操作系统以及几种虚拟机管理程序目前只能扩展到这个程度,因此增加更多的核心对于英特尔来说没有这个必要。

  另外,虽然用户希望核心数量多多益善-尤其是在虚拟化环境中用户出于简化使用的考虑希望能在一个核心上定位一个虚拟机,但是也有大量用户希望时钟频率越高越好。

  因此英特尔公司采用将处理器体积从45纳米制程工艺缩小为32纳米制程来将核心的性能提升了25%,将时钟频率也提高了6%到13%。

  同时芯片体积被缩小了,从至强7500处理器的684平方毫米缩小为513平方毫米,这就意味着英特尔公司可以在一个单独的300毫米晶圆上集成更多的芯片。从而降低了晶圆的成本。另外,尺寸更小的芯片体积也提高了英特尔至强E7处理器的产出,因为从理论上来说,使用一种成熟的制程工艺(因为32纳米晶圆烘焙制程工艺要归功于去年在个人计算机芯片上的尝试)与体积更小的芯片设计相结合能减少特殊至强E7处理器意外的可能性。

  当把这些因素叠加在一起,采用10个核心来替代12个核心能让英特尔赚取更大的利润,特别是对于超线程执行的工作负载上比AMD的12核皓龙6100系列处理器更具优势(因为AMD的12核皓龙6100系列处理器无法支持同步多线程)。

  正如至强E7处理器的代号所暗含的,这款处理器是以"Westmere"处理器家族为基础的,其中新增了一些对于服务器来说很重要的特性。

  首先是可信赖执行技术(简称TXT)特性,英特尔公司最早是将这种特性用在其vPro Core个人计算机芯片上,作为一种保障个人计算机上所运行的管理程序安全的方法。

  有了可信赖执行技术,硬件中的BIOS,防火墙和管理程序都可以在系统启动时按照最佳配置进行检查。如果不匹配的话,BIOS,防火墙或者管理程序载入都会暂停,直到系统中的木马程序被清除为止。

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