安腾Montvale平台技术及未来发展解析

作者: 王智超 出处:中关村在线　2007-11-29 10:39　   砖    好    评论  条 　进入论坛

阅读提示：安腾处理器的未来发展思路遵循三点：首先，安腾不会追求高主频。第二，安腾通过基于EPIC体系架构超并行计算来提高性能。第三，安腾会考虑在一定的能耗范围内快速的提升性能，其实就是提高处理器的制程工艺，以上这三点也是其它竞争对手所做不到的地方。

2007年11月27日，英特尔公司在北京正式发布了双核英特尔安腾9100系列处理器平台，研发代号为Montvale。此次发布，英特尔安腾联盟亚洲主要成员也到达会场，他们分别是：布尔、富士通、惠普、微软、宝德、SGI。下面我们将针对新一代的安腾处理器的技术为大家进行详细的介绍。

安腾的发展势头

从第一代安腾发展开始，安腾处理器已经发展了六代了。有些朋友会问到：安腾到底还会发展多长时间，英特尔对安腾的态度怎样？这个问题其实也非常容易回答，安腾肯定会继续发展，英特尔对安腾也是充满了希望。目前，根据IDC的数据统计显示，英特尔每年在x86和RISC大型机领域的销售份额都是各占一半，大约是280亿美元。而从全球的市场销售来看，RISC以及大型主机市场销售台数占7%左右，但是销售额却占到整个市场的一半。可以看到这是一个非常有潜力的市场，而安腾产品的优势在于它可以提供相当于RISC和大型主机扩展性和可靠性。另外，开放的平台模式也正是其它竞争对手不能比拟的，安腾可以吸引更多的软件开发商来共同参与，从而提高了用户的可用度。在明年4月份英特尔将发布Tukwila平台，这就是目前安腾的发展路线。

2007年IDC第一季度报告

安腾的架构

安腾处理器的未来发展思路遵循三点：首先，安腾不会追求高主频。第二，安腾通过基于EPIC体系架构超并行计算来提高性能。第三，安腾会考虑在一定的能耗范围内快速的提升性能，其实就是提高处理器的制程工艺，以上这三点也是其它竞争对手所做不到的地方。从历史来看，安腾EPIC架构的优势在于，首先英特尔在架构安腾初期就设了一个基调，这个基调就是并行化，那时候强调指令集的并行化，编译器用了强大的分析并行功能，车处理器超大的片载资源，保证处理器有能力来执行这些指令集。今天并行体现的方面更多，未来安腾的发展趋势随着多核化，每个核上的多线程，不久的将来安腾还会更新处理器架构。从处理器的块的数量，以及到并行性能的提高，这都是EPIC架构带来的巨大的优势。

9100新特性
　

Montvale有哪些改进？

在前面的文章中，我们已经介绍了安腾9100的研发代号就是Montvale，而Montvale是在上一代安腾9000（Montecito）的基础上做的改进。安腾9000系列的意义在于英特尔把安腾的产品线也正式引入了双核时代。Montvale所改进的地方有：第一个方面主频做了提高，第二个方面可靠性得到了加强。记得，在Montecito 9000推出来的时候，它可以当三级缓存出现错误的时候，把它给关掉，从而保证机器的正常运行。现在看来Montecito当时只能做到CPU一级的，而9100系列可以做到内核级锁步，从而使可靠性再上一个台阶，这是9100带来的第二个重要更新。第三个方面，现在按需配电DBS技术引入安腾服务器平台，英特尔的策略是能耗一定要控制在一定范围内，现在是104瓦，主频略微有所提升，功耗没有变。这些就是Montvale的巨大改进之处。

刚才在文章中提到了一个新的技术就是“内核级锁步”，在以前是处理器与处理器之间进行计算，两个处理器同时跑数据的计算，将计算结果进行对比，结果一致就可以继续往下进行，结果不一致就要重来，以保证两个核之间数据一致。现在是核心与核心之间达成一致，每个核做一样的计算任务，然后对计算结果进行对比，保证数据的一致性，从而使安腾的可靠性得到加强，安腾六年前设定目标是安腾要达到包括超过RISC和大型主机的性能和可靠性。

DBS这个技术虽然不新鲜，但非常实用。将它应用到安腾平台来是通过提升一个处理器的并行计算能力，在一定范围内通过处理器架构的调整，控制功耗，控制功耗同时除了处理器的热设计功耗得到控制。目的是让处理器任务并不是高负荷运转的情况下，可以控制自动降低它的主频，达到节省能耗的技术，透过这项技术可以给数据中心每年节省24%的电费。

性能有哪些提升？

性能对比

从性能方面来看，提升了主频对于处理器性能的提升是明显的，但安腾更强调并行计算能力，新的Montvale比Montecito在性能上提升19%，在对浮点高性能计算可以提成得更多一些。浮点计算差不多提升了12%左右。这是starCD和浮点计算方面的性能提升，是基于四个插座的Server测出来的性能提升，就是9100最高主频1.66GHz对于9000系列最高主频1.6GHz，在相同24MB缓存的前提下，性能最快提升了19%。

性能创下世界纪录

　

上图说的是在9000发布的时候，9000系列安腾产品与安腾联盟的合作伙伴创造了很多世界记录，其中这七个世界记录中有两个已经更新到9100。一个是惠普在SAP的解决方案里，另外一个是SGI的解决方案里用9100系列的处理器再次创新了世界记录，目前仍然有七个世界记录是安腾保持的。右边的性能总结有几个对比，9000发布之前，当时的1.6G单核的安腾处理器是非常有名的产品，现在对比一下性能提升了多少呢？不难看出多核是单核性能的2.8倍。在浮点吞吐方面，相比Sun SPARC机器性能提升1.6倍。9100对比9000并不像9000对比过去的单核有一个质的飞跃，更大程度上侧重一个量的积累。

TPC成绩

在高性能计算领域，TPC计算是衡量HPC性能的一个标准。从图中可以看到，现在排名第一名的TPC-C是安腾做到的。开放之路就意味着，大家看这套机器的构成，一个是基于HP-UX搭配甲骨文的数据库。另外一点，从这张表里的操作系统可以发现基于Linux，最好的TPC测试成绩是在安腾下的。最好一套Windows系统、最好一套oralce系统都是在安腾下产生的，一方面说明安腾的性能非常好，另外一方面说明开放的安腾平台让客户无论是操作系统、数据库、中间件以及未来的应用合作伙伴都有充足的选择。

提供大型机级可靠性

除了性能之外，可靠性得到加强。从这张图可以看到，内存分区等等特性过去是在大型机上可以见到的，在X86和RISC上见到的比较多。现在安腾增加了一些特点，无论是机器交验的架构，还是内核级锁步，安腾追求的就是大型主机级别的可靠性。

安腾通过联合操作系统和应用程序，联合硬件。第一侦测错误、第二改进错误、第三有详尽的记录档案以便用户未来做改正。举个实际例子来说，如果没有这套架构，在操作系统出现两个比特的错误无法恢复，用安腾无论是固件还是硬件，在硬件上一个比特的错误也可以检测纠正，而对L3缓存就可以在固件上恢复，L3缓存中出现错误过去需要重启或者挂掉，现在机体还可以正常运行。如果操作系统的核出现两比特的错误，安腾9100可以检测到并可以纠正。

9100带来了怎样的虚拟化？

虚拟化在RISC和大型主机里是非常成熟的。在安腾虚拟化解决方案中拥有更大的灵活性，每一家OEM合作伙伴都拥有非常强大的虚拟化实力，目前，我们所了解的X86一台物理服务器装载多个虚拟分区的解决方案，仅仅是虚拟化解决方案中的一部分。上图看到的是虚拟化分几个层面，安腾有几个非常强大的合作伙伴是可以做物理隔离的。

虚拟化技术层次

在创新上，物理分区就是虚拟化其中一个层面。除了物理分区之外，在一个电气隔离的物理分区内当然可以采用虚拟化的中间层软件，上层支持多个虚拟化操作系统来运行。所谓软件的虚拟分区的功能，这种功能实际上每家OEM厂商都有。除此之外在一个操作系统内部，就是一个操作系统，利用软件将操作系统的资源分配给不同的应用程序，这套解决方案实际上很多OEM厂商没有。实际上虚拟化解决方案可以看到，硬件的电气物理隔离，在电气物理隔离的物理机上装载多个虚拟操作系统。还可以在一个操作系统里再次分配资源给多个应用程序，每一个层面我们OEM合作伙伴都有很多非常充实的解决方案。

安腾未来之路

按照英特尔的计划接下来是发布的是Tukwila，预计在08年Q4推出。然后是Poulson，然后是kittson。Tukwila非常有竞争力，它将采用四核65纳米制程工艺、超线程技术。对安腾处理器微架构方面Tukwila并不会做革新，Tukwila是四核，每核两个线程，每颗核可以在单一时钟周期执行六个指令。Tukwila带来的革新在于，它会将安腾处理器对内存的带宽以及安腾处理器对外通讯的带宽提升到一个新的台阶。更直接一些就是Tukwila会采用集成的内存控制器，加快处理器与内存之间的访问速度。同时会采用多条点对点串行总线跟外界进行沟通，换句话说，Tukwila的质变在于处理器的核和内存之间的访问带宽以及处理器与外部进行沟通带宽情况，在性能方面至少提高两倍。

未来的Poulson会直接跳过45纳米直接采用32纳米。直接跳过32纳米主要是根据安腾处理器的发展周期来的，Poulson会对安腾处理器架构再次做革新，同时并行指令度会再次提升。据透露Poulson会超过四核，在有效的控制能耗的同时，变化的是采用新的制程工艺及处理器微架构。我们有理由相信凭借安腾可靠性、可扩充性、性能、开放平台等特点，一定会加快用户的发展，从而得到更多的价值。