Turbo Boost对服务器能耗的影响

服务器
Turbo Boost最先运用于服务器处理器上,是从英特尔至强5500系列处理器开始的,它与该处理器的智能节能技术相结合,使得处理器性能与功耗的表现更为均衡。

随着英特尔新一代Core i7的发布,已经倍受期待的Sandy Bridge面纱也终于被揭开,当大家在细细打量该架构为处理器所带来的新变化时,睿频加速技术的改进无疑不是该处理器的一大亮点。然而由于针对服务器的至强处理器还未跨入到Sandy Bridge,因而还无法对睿频加速技术2.0的实际效果进行评论,然而就目前市场中服务器所普遍使用的至强5500及5600系列处理器来说,从我们的一些测试可以看到,睿频加速技术对服务器的功耗及性能的确有很大影响。本文就是通过测试来对比睿频加速技术运用前后服务器的不同表现。

相对于桌面型及笔记本用处理器上所冠以的“睿频加速技术”,在至强处理器上并没有这样提及,实际上也就是Turbo Boost Technology。Turbo Boost***运用于服务器处理器上,是从英特尔至强5500系列处理器开始的,它与该处理器的智能节能技术相结合,使得处理器性能与功耗的表现更为均衡。

Turbo Boost加速技术

在Nehalem-EP处理器上,处理器的每个内核都集成了功率门限,处理器电源控制单元可以对每个内核进行电源与频率的调整,可以让个别闲置的内核处于深层休眠状态,使处理器功耗降到***。另外,该处理器可以根据当前工作负载情况进行系统动态功耗调节,让处理器和内存及I/O系统处于一个较低的功耗状态。不过Nehalem-EP也并不非是一味通过降低运行频率来达到控制能耗的目的,当系统需要更强的处理性能时,智能加速技术(Turbo Boost Technology)可以在处理器TDP功率以内提升处理器工作主频,来提高系统的处理性能。

Turbo Boost技术概述

Turbo Boost 技术的实现需要依赖于智能节能技术,Nehalem-EP处理器在工作时各内核会有多种活动状态,处理器的功耗控制单元不断监控各内核的活动状态,当一个或多个内核处于Unactive状态时,功耗控制单元就会自动提升处于Active状态的内核的运行频率,直到达到TDP限制。当然频率提升的幅度也并非是随意的,不同的处理器型号会有所规定,在下表中可以查到至强5500系列处理器的Turbo Boost频率提升幅度。

Turbo Boost加速技术

为了对比Turbo Boost技术采用前后的不同效果,我们的测试平台采用的是一款1U的双路机架式服务器,它配备了两个主频为2.93GHz的X5570至强处理器,系统主板采用的是华硕Z8PS-D12-1U,并装有6条容量为4GB的DDR3-1333内存,硬盘采用的是一块SATA接口的希捷Barracuda 7200.11。测试中Turbo Boost功能的打开与关闭都是通过系统的BIOS来设置完成。

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Turbo Boost开启与关闭测试

在下图中,是服务器平台分别运行3种不同程序时,在Turbo Boost打开和关闭情况下的性能对比,测试结果均为处理各程序时所用的时间,结果越小,也就意味着服务器平台的运算效率越高。从测试结果来看,在进行以上3种程序时,运用Turbo Boost技术可以带来5%-10%的性能提升。

测试对比

以下是Sisoftware以及Linpack的测试结果,Whrystone ALU以及Whetstone iSSE分别是用于考察系统整点及浮点运算效率的基准测试项,从结果看Turbo Boost 在打开和关闭的情况下,服务器平台的性能会有5%到6%的差异。

而服务器平台在运行Linpack时,二者的结果却相差并不大。Linpack测试是采用高斯消元法来求解一元N次稠密线性代数方程组,根据按指定精度完成运算任务所需完成的时间,最终计算出系统每秒所能完成的浮点运算数。

测试对比

在提升系统性能的同时,我们看到Turbo Boost技术的运用会使系统在功耗上有一定的增加。在加电关机的状态下二者的功耗差异在测量允许范围之内,而在开机后,服务器在待机及满负荷运算的状况下,二者的测试的确有比较明显的差异。

 测试对比 

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Turbo Boost测试分析

通过以上几项测试可以看到,服务器平台在处理器开启或关闭Turbo Boost功能时,二者的性能表现有比较明显的区别,不过其相差幅度一般在5%-10%之间,为何10%成为我们测试中的一个上限呢?其实如果仔细分析测试平台所采用的处理器,就不难了解其中的原因。

我们所使用的服务器平台所用处理器是工作主频为2.93GHz的至强X5570,该处理器为4核心设计,在各项性能对比测试中,处理器的4个内核始终处于满负荷状态。而Turbo Boost的工作原理决定了它对系统性能的提升是通过提高内核工作频率来实现的,在处理器处于满负荷状态时,该处理器各内核的频率提升***也就是266MHz,不足10%。

那么在Linpack测试中,为何会产生性能相差无几的现象呢,其实这并不奇怪,Linpack测试的运算量非常大,在服务器系统处于满负荷运行状态下,在求解一元40000次稠密线性代数方程组时,一台双路服务器往往需要连续工作数小时,此时的处理器已经基本达到了其TDP上限,因而在Turbo Boost开启时,服务器系统也无法通过增加处理器内核频率来提高其处理能力。另一方面,此时的处理器长时间处于***功耗状态,它的散热需求就比平时有所增加,这也使得散热系统要增加散热效率,从而使得服务器平台在系统满载时的整体功耗会有一个比较明显的提升。

通过我们的实验可以看出,Turbo Boost技术的确会对系统性能产生一定积极影响,不过效果的好坏会同服务器平台上所运行的应用有着直接的关系,对于一般的多线程应用可以有不超过10%的性能提升,而当处理器有两个甚至是三个核心处于空闲状态时,它可以使正在处理事务的内核工作频率提高400MHz,那也意味着,该事务处理的效率***会提升近14%。

资料显示,对于采用Sandy Bridge架构的至强处理器,它在Turbo Boost技术方面进行了一定的改进, 与现在***的不同是它不再简单受制于TDP,而是以温度为参照值,可以允许处理器短时间内运行在超过TDP的状态,直至温度达到预设值才会降低频率。这样的改进能对Sandy Bridge处理器的性能及功耗产生多大影响我们还无从知道,期待新一代至强处理器早日推出,到时我们也将以实际的测试数据来揭示在具体使用中,它能为用户带来哪些不同。

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责任编辑:景琦 来源: it168
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