Серверные процессоры Intel

Евгений Рудометов

http://www.rudometov.com

В процессе ряда проведенных мероприятий корпорация Intel подвела итог десятилетнего выпуска своих серверных процессоров и объявила о своих планых развития данного сектора компьютерного рынка

Количество накопленной информации, требующей быстрой обработки, постоянно увеличивается. При этом темпы таковы, что нередко одиночные компьютеры уже не справляются с этим быстро возрастающим потоком. Важным фактором повышения функциональных возможностей компьютеров является объединение их в  локальные и глобальные сети. Это дает возможность обеспечить не только оперативную пересылку информации между компьютерами, но и совместное использование общих ресурсов с целью их более эффективного применения, исключения дублирования, существенной экономии средств. Кроме того, это позволяет организовать одновременное выполнение задач, требования которых превышают возможности индивидуальных систем, работу нескольких пользователей с общими аппаратными и программными ресурсами, распараллеливание вычислений между несколькими системами и т.п.  Организацию управления такими объединениями берут на себя специально выделенные, мощные компьютеры — серверы, архитектура которых максимально приспособлена для решения данных непростых задач. Основой же таких систем являются специально созданные процессоры.

В этом году исполняется 10 лет с того дня, как корпорация Intel представила свой первый продукт, предназначенный для серверного рынка, - процессор Intel Pentium Pro. За эту десятилетку серверное направление Intel достигло определенных успехов. По оценкам IDC, c 1996 года по всему миру было установлено более 30 миллионов серверов на базе архитектуры Intel. И начало этому положил именно Intel Pentium Pro, ставший родоначальником целого направления.

Процессор Intel Pentium Pro, выпущенный в ноябре 1995 г., был ориентирован на рынок серверов и рабочих станций. По своей архитектуре он принадлежал к шестому поколению процессоров Intel (Р6) и радикально отличался от тех изделий, что использовались для создания настольных персональных компьютеров. Оптимизированный под 32-разрядные приложения, он был упакован в одном корпусе с микросхемой кэш-памяти, что являлось новым в архитектуре процессоров. 

Выпускались сначала по технологии 0, 50 мкм, а затем по 0,35 мкм, что позволило увеличить объем кэш-памяти второго уровня (L2) с 256 до 512 Кбайт, а в затем до 1024 Кбайт. Насчитывал 5,5 миллионов транзисторов. Тактовая частота — от 150 до 200 МГц. Частота шины — 60 и 66 МГц, Кэш-память L1 — 16 Кбайт. Поддерживал все инструкции процессора Intel Pentium. В архитектуру была впервые введена двойная независимая шина (DIB). К сожалению, из-за ограничений полупроводниковых технологий того времени, процессор Intel Pentium Pro обладал очень высокой себестоимостью, что сдерживало его широкое внедрение. Однако он аккумулировал ряд перспективных технологий, которые были отработаны в процессе его эксплуатации. В дальнейшем все новшества унаследовали последующие процессоры настольного и серверного секторов, представленные Intel Pentium II и Intel Pentium II Xeon, созданные по более совершенным полупроводниковым технологиям.    

Итак, в 1998 году на свет появился процессор Intel Pentium II Xeon, насчитывавший 7,5 миллионов транзисторов и производившийся по наиболее современному на тот момент 0,25-мкм техпроцессу. Фактически  новый серверный процессор был усовершенствованным вариантом процессора Intel Pentium II, созданного для настольных систем и вышедшего годом раньше. Серверный процессор отличался от своего прототипа некоторыми характеристиками, а также конструкционными особенностями, например,  типом картриджа. Для позиционирования процессора Intel Pentium II Xeon в серверном сегменте корпорация Intel добавила в название торговой марки слово Xeon. Кстати, рассматривая серверные процессоры, следует отметить, что в конце 90-х произошло сегментирование изделий Intel по потребительским нишам. Это выразилось, например, в появлении линейки бюджетных процессоров класса Intel Celeron для ПК и закреплении марки Xeon за серверной продукцией Intel. Возвращаясь же к Intel Pentium II Xeon необходимо отметить, что его развитием стало появление следующей линейки процессоров. Ею стали Intel Pentium III Xeon.

Процессор Intel Pentium III Xeon был выпущен в 1999 году по 0,25-мкм техпроцессу и первоначально содержал 9,5 млн транзисторов. Затем производство перешло на 0,18-мкм, и число транзисторов достигло 28 млн. Основой, как и в случае, предыдущих линеек стала архитектура P6. Разные модели процессоров, выпущенные за 2 года существования данной линейки, были предназначены для секторов серверных устройств и рабочих станций. Поддерживали модели данной линейки от 1 до 8 процессоров.

В 2001 году на смену архитектуре P6, родоначальником которой выступил Intel Pentium Pro, пришла архитектура NetBurst. Впервые все ее новшества были опробованы на настольных моделях процессоров, получивших наименование Intel Pentium 4. В дальнейшем с учетом накопленного опыта на основе архитектуры NetBurst был выпущен соответствующий процессор, ориентированный на рынок серверов и рабочих станций. Он получил наименование Intel Xeon. Первые представители были созданы на основе ядра Foster и работали на частоте ядра 1,7 ГГц. Поддерживали двухпроцессорные конфигурации, использовали Socket 603. В процессе совершенствования был внедрен ряд усовершенствований. Благодаря новейшим инновациям, включая высокие тактовые частоты, модели этого семейства процессора обеспечили повышение производительности на 30-90% по сравнению со своими предшественниками — Intel Pentium III Xeon. За 4 года существования процессоры семейства Intel Xeon сменили ряд ядер и три техпроцесса: 180 нм, 130 нм, 90 нм. Количество транзисторов выросло 42 до 178 млн, а в варианте процессора Intel Xeon MP, созданного для многопроцессорных систем в 2002 году, — до 286 млн. Возросли частота ядра и системной шины, объем кэш-памяти, появилась поддержка ряда перспективных технологий. В качестве примеров следует отметить поддержку многопоточных приложений в многозадачной среде (Hyper-Threading), пониженное энергопотребление (Demand Based Switching), 64-разрядное расширение адресации памяти (Intel EM64T), улучшенные функции RAS и другие.

Семейство процессоров Intel Xeon

Платформа на базе процессоров Intel Xeon в своем развитии использует преимущества быстрого развития серверного рынка:

·         Ежегодные инвестиции независимых разработчиков ПО превышают 500 млн долларов;

·         170 тыс. зарегистрированных разработчиков решений;

·         20 тыс. поставщиков решений;

·         20 операционных систем, оптимизированных для данной платформы.

Рис. 1. Прогноз перехода серверных систем на 64-разрядные вычисления

Внедрение перспективных технологий обеспечило популярность соответствующих платформ, призванных решать широкий класс задач, требующих большой объем вычислений. И значительный прирост мощности серверных систем обеспечивается переходом к 64-разрядным вычислениям (Рис.1). Это поддерживается  как  встроенными средствами процессоров Intel Xeon, так и более мощным классом серверных процессоров от Intel.

Итак, еще одно семейство процессоров Intel для серверов представлено моделями Intel Itanium. Оно появилось в 2001 году и использовало новую 64-разрядную архитектуру EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing - параллельная обработка команд с явным параллелизмом). Предназначено для наиболее требовательных к вычислительным ресурсам задач. Дальнейшее развитие получило в линейке Intel Itanium 2, первые модели которой появились летом 2002 года.

Второе десятилетие развития своих серверных планов корпорация Intel начала с кардинальных перемен. Взят курс на платформизацию создаваемых корпорацией решений (Рис.2).

Рис. 2. Платформизация решений

Теперь корпорация основное внимание будет уделять уже ни частотному потенциалу, хотя и он будет расти, а конкретному решению проблем потенциальных пользователей. Смена курса продиктована постоянно растущими расходами, связанными с наращиванием тактовых частот, на которых работают процессоры. И решение корпорация Intel видит во внедрении многоядерной архитектуры, обеспечивающей высокие темпы роста производительности (Рис. 3). Внедрение этой архитектуры по планам корпорации будет осуществляться во всех секторах компьютерного рынка. В результате уже концу 2006 года 85% поставляемых серверных процессоров Intel будут многоядерными.

Рис. 3. Сравнение темпов роста производительности одноядерных и многоядерных процессоров

Системы уровня предприятия обретут соответствующую аппаратную поддержку новейших технологий управления инфраструктурой предприятия. К ним, например, относится технология Intel Active Management Technology, которая позволяет IT-менеджерам использовать управляющее ПО и средства безопасности для удаленной диагностики и устранения неисправностей. А также Intel Virtualization Technology, позволяющая системе использовать несколько операционных систем и приложений в независимом режиме, Intel I\O Acceleration technology, которая ускоряет обмен данными между серверными приложениями и сетью, и другие. Двухядерные и многоядерные процессоры Intel станут основой серверных платформ ближайшего будущего.

Развитие серверных процессоров представлено на Рис. 4.

Рис. 4. Развитие серверных процессоров

В соответствии с планами вслед за 90 нм двухядерным процессором семейства Intel Itanium под кодовым названием Montecito, поставки которого должны начаться в конце текущего года, выйдет процессор семейства Intel Itanium под кодовым названием Tukwila. Платформа под кодовым названием Richford будет содержать два таких процессора и появится на рынке в 2007 году. Вслед за Tukwila последует процессор Intel Itanium следующего поколения под кодовым названием Poulson.

Первые двухядерные 90-нм процессоры Intel Xeon MP под кодовым названием Paxville будут представлены в первом квартале 2006 года, а масштабные программы по предоставлению образцов этих процессоров предприятиям и разработчикам ПО стартуют уже в конце 2005 года. Процессор будет входить в состав платформы Truland, основанной на чипсете Intel 8500 (Twin Castle), которая появится одновременно с новейшим одноядерным 90-нм 64-разрядным процессором Intel Xeon MP (Potomac).

Платформа под кодовым названием Reidland будет построена на базе содержащих более двух ядер 65-нм процессоров Intel Xeon MP, известных под кодовым названием Whitefield. Эти многоядерные процессоры будут выпущены в 2007 году.

Платформа под кодовым названием Bensley, предназначенная для  двухпроцессорных серверов массового применения, появится в первом квартале 2006 года и будет основана на двухядерном 65-нм процессоре Intel Xeon под кодовым названием Dempsey. Процессоры Dempsey будет также использоваться в производительных платформах для рабочих станций под кодовым названием Glidewell.

В статье использованы открытые материалы корпорации Intel