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谈IBM System x服务器使用双
核Intel处理器的运算优势
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双核处理器如何能节省您的时间和资金
IBM System x服务器使用双核Intel 处理器的运算优势 作者:Mark T. Chapman、Cristian Rojas, 和 Maurice Bland IBM 系统和技术部 概述
本文详细考查了双核处理器的实际优势,采用IBM? System xTM 服务器作为实际示例。我们论述了其对行业标准服务器用户带来的好处,并展示了其针对高性能 HPC 和业务运算应用的可扩展性能和卓越的性能功率比。
现在的处理器技术正向 64-位运算方向发展,而先进处理器技术发展的下一步将是引入双核处理器,而随后将是发展出新一代的低功耗双核处理器。在过去,典型的处理器芯片包括一个中央处理单元,或 CPU 内核(处理器的“大脑”),围绕它布满了支持的电路,例如芯片中 L2 缓存。在这种情况下,一个“双路”服务器应拥有两个处理器插槽,各包含一个单核芯片。与之对照,双核处理器则在单个芯片中包含了两个完整的处理器内核,同时还包含了 L1 和 L2 缓存及其他支持电路。这就为提高性能和减少延迟提供了潜在的优势,而相对两个物理处理器1,其功耗和发热也更低。
本文还以 IBM System x 为平台,详细阐述了 Intel? 双核处理器相对 Intel 单核处理器的潜在优势。我们籍以衡量的两个标准就是整体性能提升和单位功率性能。简而言之,单位功率性能的意思就是每使用一瓦特功率,处理器能作多少“工作”。在业务发展的过程中,这将是一条非常重要的衡量标准,所以要获得更有效的基础结构,它必不可少。
我们的测试结果表明,IBM System x3650(双核)和 IBM eServerTM xSeries? 346(单核)服务器2 两者相比,双核的性能比单核上升了 30-110%,而单位功率性能则上升了90%-175%。
1相同类型和时钟频率的物理处理器。
2 虽然基准结果只是专门针对 x3650 服务器的,但其他 x3XXX 系列服务器中采用了与之相同的处理器、内存和 I/O 技术。因此,这些产品与早期的 IBM 产品对比时,其相对性能增强与上述结果类似。
简介
为何采用双核?
自微处理器于 35 年前被发明以来,计算机工程师和架构师们就一直致力于用他们手上的晶体管开发更快和更便宜的设备。第一个商用单片微处理器-Intel 4004 具有4位的中央处理单元 (CPU),其工作频率低于 1 MHz,在 10 微米的处理器上集成了大约 2,300 个晶体管。而现在,一个 64 位微处理器的工作频率高于 2GHz,采用低于 100 纳米的处理器技术构建,并集成了数百万的晶体管。
Gordon Moore 成功的预测了过去四十年来处理器技术的飞速发展。他是 Intel 的共同创始人之一,也是公认的摩尔定律的制订者。摩尔定律明确指明了电子集成电路封装技术的发展将导致晶体管的数量每 18 到 24 个月翻一番。摩尔定律的实际效果让技术用户能够减少成本的同时获得更高的运算能力。经过多年的发展,摩尔定律的效果使得制造商能够很容易的提高处理器性能。随着每一代处理器制造技术的发展,晶体管变得更小,封装得更密集,同时也就减少了电路中电容和布线的距离,这也就使得处理器的时钟频率获得飞速提高。
今天,任何从事过 IT 行业的人都知道,要扩展处理器的时钟频率正变得越来越困难。摩尔定律的好处也伴有一个“阴暗面”。随着晶体管密度和处理器主频的提升,处理器的耗能和发热也迅速上升。其导致的处理器功率密度也会上升,而使用传统的廉价冷却方式散热就变得越来越困难。这成为限制处理器速度的主要瓶颈。电源密度通常以单位面积的功率或 瓦特/cm2 表示,而如果我们将处理器功率密度按照 IT 业过去 20 年来的速度进行外推,那么,不断缩小的处理器面积上产生的温度最终将超过太阳的表面!而时钟频率越高,其耗能越大。芯片越热,整个系统的运行也会越热,同时也就让制冷面临更多挑战。