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Mike
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 各种服务器CPU简介与比较

服务器CPU,顾名思义,就是在服务器上使用的CPU(Center Process Unit中央处理器)。我们知道,服务器是网络中的重要设备,要接受少至几十人、多至成千上万人的访问,因此对服务器具有大数据量的快速吞吐、超强的稳定性、长时间运行等严格要求。所以说CPU是计算机的“大脑”,是衡量服务器性能的首要指标。

  目前,服务器的CPU仍按CPU的指令系统来区分,通常分为CISC型CPU和RISC型CPU两类,后来又出现了一种64位的VLIM(Very Long Instruction Word超长指令集架构)指令系统的CPU。

  一、CISC型CPU

  CISC是英文“Complex Instruction Set Computer”的缩写,中文意思是“复杂指令集”,它是指英特尔生产的x86(intel CPU的一种命名规范)系列CPU及其兼容CPU(其他厂商如AMD,VIA等生产的CPU),它基于PC机(个人电脑)体系结构。这种CPU一般都是32位的结构,所以我们也把它成为IA-32 CPU。(IA: Intel Architecture,Intel架构)。CISC型CPU目前主要有intel的服务器CPU和AMD的服务器CPU两类。
  (1)intel的服务器CPU
从奔腾时代开始,Intel(英特尔)推出了专用于服务器的CPU——Pentium Pro,即“高能奔腾”;进入奔腾三时代之后,英特尔又推出了相应的服务器(工作站)的CPU——Xeon,即“至强”;奔腾四相对应的服务器CPU也称为“Xeon”(至强)。如联想万全4200服务器最大支持4颗Intel Pentium Xeon 700 MHz CPU,内置1MB或2MB全速缓存。这款服务器是联想的高端企业级服务器产品,是大型企业、重要行业等关键部门处理大数据量业务、关键任务时不错的选择。

  目前INTEL的CPU的产品线也是非常的长,下面是各种流行处理器的技术参数和规格:

各种流行处理器的技术参数和规格




注:
  a.ATC是Advanced Transfer Cache. 以"E"命名的处理器带有ATC。
  b.以"B"命名的处理器的front-side bus是133MHZ。

  Intel现在生产的CPU中,Pentium 4(奔腾4)和Celeron(赛扬)是面向PC的,Xeon(至强)、XeonMP和Itanium(安腾)是面向工作站和服务器的。其中Itanium是与其他CPU完全不同的64位CPU,设计时并没有考虑用于现有的Windows应用。其他的处理器虽然在最高工作频率、FSB(前端总线频率)和缓存容量等方面各有不同,但内部设计基本相同,同时可保证软件兼容。Pentium 4(Celeron)和Xeon(至强)的最大差别是Xeon能构建多处理器系统,而P4不行。P4组建的系统中只能用一个CPU,Xeon可以用2块CPU组建双处理器系统,而Xeon MP可以用4块以上CPU组建系统。“MP”也就是“Multi Processing Platform”(多处理器平台)。


P4与Xeon的区别



  多处理器系统可以用于三维图形制作和动画文件编码等单处理器无法实现的高处理速度应用,还可用于服务器(工作站)中数据库处理等高负荷高速度应用中。此外,P4(奔腾4)用478针封装,Xeon(至强)用604针封装,而且支持它们的芯片组也不同,因而不能互换使用。

  (2)AMD的服务器CPU
AMD也生产面向工作站和服务器的Athlon MP处理器。其内部设计与Athlon XP基本相同,但支持双CPU。“MP”也就是“Multi Processing Platform”(多处理器平台)的缩写。



  二、RISC型CPU

  RISC是英文“Reduced Instruction Set Computing ” 的缩写,中文意思是“精简指令集”。它是在CISC(Complex Instruction Set Computer)指令系统基础上发展起来的,有人对CISC机进行测试表明,各种指令的使用频度相当悬殊,最常使用的是一些比较简单的指令,它们仅占指令总数的20%,但在程序中出现的频度却占80%。复杂的指令系统必然增加微处理器的复杂性,使处理器的研制时间长,成本高。并且复杂指令需要复杂的操作,必然会降低计算机的速度。基于上述原因,20世纪80年代RISC型CPU诞生了,相对于CISC型CPU ,RISC型CPU不仅精简了指令系统,还采用了一种叫做“超标量和超流水线结构”,大大增加了并行处理能力(并行处理并行处理是指一台服务器有多个CPU同时处理。并行处理能够大大提升服务器的数据处理能力。部门级、企业级的服务器应支持CPU并行处理技术)。也就是说,架构在同等频率下,采用RISC架构的CPU比CISC架构的CPU性能高很多,这是由CPU的技术特征决定的。目前在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的CPU,特别是高档服务器全都采用RISC指令系统的CPU。RISC指令系统更加适合高档服务器的操作系统UNIX,现在Linux也属于类似UNIX的操作系统。RISC型CPU与Intel和AMD的CPU在软件和硬件上都不兼容。

  目前,在中高档服务器中采用RISC指令的CPU主要有以下几类:

  (1)PowerPC处理器
  二十世纪九十年代,IBM(国际商用机器公司)、Apple(苹果公司)和Motorola(摩托罗拉)公司开发PowerPC芯片成功,并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。第一代PowerPC采用0.6微米的生产工艺,晶体管的集成度达到单芯片300万个。

  1998年,铜芯片问世,开创了一个新的历史纪元。2000年,IBM开始大批推出采用铜芯片的产品,如RS/6000的X80系列产品。铜技术取代了已经沿用了30年的铝技术,使硅芯片多CPU的生产工艺达到了0.20微米的水平,单芯片集成2亿个晶体管,大大提高了运算性能。而1.8V的低电压操作(原为2.5V)大大降低了芯片的功耗,容易散热,从而大大提高了系统的稳定性。

    (2)SPARC处理器
    1987年,SUN和TI公司合作开发了RISC微处理器——SPARC。SPARC微处理器最突出的特点就是它的可扩展性,这是业界出现的第一款有可扩展性功能的微处理。SPARC的推出为SUN赢得了高端微处理器市场的领先地位。

  1999年6月,UltraSPARC III首次亮相。它采用先进的0.18微米工艺制造,全部采用64位结构和VIS指令集,时钟频率从600MHz起,可用于高达1000个处理器协同工作的系统上。UltraSPARC III和Solaris操作系统的应用实现了百分之百的二进制兼容,完全支持客户的软件投资,得到众多的独立软件供应商的支持。

  在64位UltraSPARC III处理器方面,SUN公司主要有3个系列。首先是可扩展式s系列,主要用于高性能、易扩展的多处理器系统。目前UltraSPARC IIIs的频率已经达到750GHz。还有UltraSPARC Ⅳs和UltraSPARC Ⅴs等型号。其中UltraSPARC Ⅳs的频率为1GHz,UltraSPARC Ⅴs则为1.5GHz。其次是集成式 i系列,它将多种系统功能集成在一个处理器上,为单处理器系统提供了更高的效益。已经推出的UltraSPARC III i的频率达到700MHz,未来的UltraSPARC Ⅳi的频率将达到1GHz。

    (3)PA-RISC处理器
    HP(惠普)公司的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。

    (4)MIPS处理器
  MIPS技术公司是一家设计制造高性能、高档次及嵌入式32位和64位处理器的厂商,在RISC处理器方面占有重要地位。1984年,MIPS计算机公司成立。1992年,SGI收购了MIPS计算机公司。1998年,MIPS脱离SGI,成为MIPS技术公司。
MIPS公司设计RISC处理器始于二十世纪八十年代初,1986年推出R2000处理器,1988年推R3000处理器,1991年推出第一款64位商用微处器R4000。之后又陆续推出R8000(于1994年)、R10000(于1996年)和R12000(于1997年)等型号。

    随后,MIPS公司的战略发生变化,把重点放在嵌入式系统。1999年,MIPS公司发布MIPS32和MIPS64架构标准,为未来MIPS处理器的开发奠定了基础。新的架构集成了所有原来NIPS指令集,并且增加了许多更强大的功能。MIPS公司陆续开发了高性能、低功耗的32位处理器内核(core)MIPS324Kc与高性能64位处理器内核MIPS64 5Kc。2000年,MIPS公司发布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc处理器内核。

  (5)Alpha处理器
  Alpha处理器最早由DEC公司设计制造,在Compaq(康柏)公司收购DEC之后,Alpha处理器继续得到发展,并且应用于许多高档的Compaq服务器上。自1995年开始开发了21164芯片,那时的工艺为0.5mm,主频为200MHz。1998年,推出新型号21264,当时的主频是600MHz。目前较新的21264芯片主频达到1GHz,工艺为0.18mm。在该芯片具有完善的指令预测能力和很高的存储系统带宽(超过1GB/s),并且其中增加了处理视频信息的功能,其多媒体处理能力得到了增强。

  21264芯片保持了Alpha处理器可以运行多种操作系统的特点,其中包括Tru64UNIX、OpenVMS和Linux等,而在这些系统中,已经有许多成熟的应用程序,这也是Alpha处理器的一个优势。

  从当前的服务器发展状况看,以“小、巧、稳”为特点的IA架构(CISC架构)的PC服务器凭借可靠的性能、低廉的价格,得到了更为广泛的应用。在互联网和局域网领域,用于文件服务、打印服务、通讯服务、Web服务、电子邮件服务、数据库服务、应用服务等用途。

  最后值得注意的一点,虽然CPU是决定服务器性能最重要的因素之一,但是如果没有其他配件的支持和配合,CPU也不能发挥出它应有的性能。
顶端 Posted: 06-03-03 19:32 | [楼 主]
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 intel的赛扬、P4、至强三者有何区别

大家都知道英特尔发布了迅驰处理器的低价版本——赛扬M处理器。英文名称是:Intel Celeron-M Processer。那它有哪些特点呢,它同Intel Pentium-M也就是通常说的迅驰处理器有哪些区别呢?现在就这些问题做一回答。

1.赛扬处理器是什么? 大家都知道奔腾处理器,从最早的奔腾到现在的奔腾4,就是P4处理器。这些处理器是英特尔公司在主流价位机器上力推的产品,其定价比较高。但是为了满足低价大容量市场的需求,英特尔方面不得不推出低价的处理器产品,于是赛扬处理器就诞生了。

2.赛扬处理器与奔腾处理器的区别再哪里? 赛扬处理器与奔腾处理器在运算内核上完全相同,不同的地方是二级缓存的大小不同。现有的台式机处理器P4的二级缓存大小是512KB,而P4赛扬的二级缓存大小是128KB。在笔记本上用的奔腾-M处理器的二级缓存大小是1MB,新出的赛扬M处理器的二级缓存大小是512KB,跟P4的一样。奔腾-M和赛扬M处理器除了二级缓存大小不同外,其余地方一样。

什么是二级缓存?它是干什么用的? 二级缓存又叫L2 CACHE,它是处理器内部的一些缓冲存储器,其作用跟内存一样。 它是怎么出现的呢? 要上溯到上个世纪80年代,由于处理器的运行速度越来越快,慢慢地,处理器需要从内存中读取数据的速度需求就越来越高了。然而内存的速度提升速度却很缓慢,而能高速读写数据的内存价格又非常高昂,不能大量采用。从性能价格比的角度出发,英特尔等处理器设计生产公司想到一个办法,就是用少量的高速内存和大量的低速内存结合使用,共同为处理器提供数据。这样就兼顾了性能和使用成本的最优。而那些高速的内存因为是处于CPU和内存之间的位置,又是临时存放数据的地方,所以就叫做缓冲存储器了,简称“缓存”。它的作用就像仓库中临时堆放货物的地方一样,货物从运输车辆上放下时临时堆放在缓存区中,然后再搬到内部存储区中长时间存放。货物在这段区域中存放的时间很短,就是一个临时货场。 最初缓存只有一级,后来处理器速度又提升了,一级缓存不够用了,于是就添加了二级缓存。二级缓存是比一级缓存速度更慢,容量更大的内存,主要就是做一级缓存和内存之间数据临时交换的地方用。现在,为了适应速度更快的处理器P4EE,已经出现了三级缓存了,它的容量更大,速度相对二级缓存也要慢一些,但是比内存可快多了。 缓存的出现使得CPU处理器的运行效率得到了大幅度的提升,这个区域中存放的都是CPU频繁要使用的数据,所以缓存越大处理器效率就越高,同时由于缓存的物理结构比内存复杂很多,所以其成本也很高。

大量使用二级缓存带来的结果是处理器运行效率的提升和成本价格的大幅度不等比提升。举个例子,服务器上用的至强处理器和普通的P4处理器其内核基本上是一样的,就是二级缓存不同。至强的二级缓存是2MB~16MB,P4的二级缓存是512KB,于是最便宜的至强也比最贵的P4贵,原因就在二级缓存不同。

3.新的赛扬M处理器有哪些特点 新的赛扬M处理器是奔腾M处理器(通常称的迅驰处理器)的简化版本,它将奔腾M处理器的二级缓存减小了一半,其余的完全同奔腾M处理器。另外,为了区别这两种处理器,英特尔方面将赛扬M处理器的运行频率降了一些,目前最高的频率是1.2GHz。之后赛扬M处理器一直会比主流的迅驰处理器频率低0.1GHz。这是英特尔方面的产品政策所致。

4.赛扬M处理器同赛扬处理器的区别 新的赛扬M处理器同P4赛扬的区别在于: 首先是处理器内核不同,一个是迅驰的内核(赛扬M),一个是P4的内核(P4赛扬),所以在数据运行效率上,赛扬M比P4赛扬强多了,可谓是天生丽质。 其次是二级缓存不同。赛扬M的二级缓存是512KB,相当于现在主流P4处理器的二级缓存大小,而P4赛扬的二级缓存只有128KB,非常小。根据前面所说的那样,其运行效率将比赛扬M低很多。所以赛扬M处理器将大大强于P4赛扬

5.赛扬M处理器同奔腾4处理器的比较 赛扬M处理器同P4处理器的不同点在于两处: 一是二者内核不同,一个迅驰的核,一个是P4的核。这样当然是迅驰的内核其运行效率高,消耗的能量少,产生的热量低了。 二是二者的使用的节能技术不同。赛扬M使用的是同迅驰一样的节能技术,所以它比P4M的电池使用时间长。 赛扬M的二级缓存容量跟P4的一样,而其内核运行效率比P4高,所以其实际使用效能就比同频率的P4处理器更好。再加上合理的价格,用户实际上是买到了一颗更好的处理器。
顶端 Posted: 06-03-03 19:46 | 1 楼
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