四核巴塞罗那 AMD手中的挑战者之剑

  Doserv.com ◎ 2008-06-19 服务器在线

导读:一直以来,AMD都在宣称自己的技术先进,并且将其最新的巴塞罗那处理器视为破敌利刃。那么,巴塞罗那这柄挑战者之剑在技术方面到底有那些可以克敌制胜的光环呢?

关键词:AMD巴塞罗那

在处理器市场上,AMD始终在保持着一种挑战者的姿态,面对强大的英特尔,AMD不断的通过各种方式尝试改变处理器世界的游戏规则。

做为挑战者,只有自己手中的剑足够锋利时,才能够有与强者博弈时取得胜利的机会。一直以来,AMD都在宣称自己的技术先进,并且将其最新的巴塞罗那处理器视为破敌利刃。那么,巴塞罗那这柄挑战者之剑在技术方面到底有那些可以克敌制胜的光环呢?

沿用直连架构 增加多项创新技术

AMD四核皓龙处理器采用了多项创新技术,以全新的微架构和增强的核心,带来了巨大的性能提升。AMD四核皓龙处理器通过增强的128位浮点加速器、AMD 内存优化技术、AMD 平衡智能缓存、双重动态电源管理(DDPM, Dual Dynamic Power Management) 和快速虚拟化索引(RVI, Rapid Virtualization Indexing)等一系列领先技术,实现了性能的飞跃,在基准测试中取得了出色的成绩。

一直以来,AMD都坚持采用四个核心整合在单颗硅片的技术,确保核到核之间的通信畅通,并被其称为"真四核"。巴塞罗那同样沿用了其独有的直连架构技术,通过使用直连架构,可以使核心之间实现更快速的数据共享,内存响应时延仅为传统架构的一半。

同时,由于集成了DDR2内存控制器,也使内存延迟达到最低。不仅如此,直连架构也使皓龙处理器有了更好的升级扩展能力,I/O带宽、内存容量能够与处理器数目同步增长,从而搭建一个平衡的系统。

AMD宽浮点加速器是Barcelona最新加入的功能,其128bit SSE浮点处理单元每个时钟周期内最多可同时执行4个浮点操作,是上一代Opteron处理器的4倍,有利于提升计算密集型应用程序的性能。为了充分发挥128bit SSE浮点处理单元的性能,Barcelona的取指令(Instruction fetch)带宽、数据缓存带宽、内存控制器到缓存带宽相对于上一代Opteron均提升了1倍。

加强管理能力 大幅提高虚拟化效率

当今的数据中心正在面临着一场新的革命,这便是虚拟化带来的数据中心整合风潮,虚拟化技术不仅可以提高数据中心的利用率,同时还能够使其实现更加有效的管理,通过使用虚拟化技术,用户可以实现多个虚拟应用共享物理硬件平台,在更新的、更高效的硬件整合应用和用户会话。同时,数据中心可为物理服务器创建多个虚拟备份,运行原始的未经修改的基于x86架构的客户操作系统。

近期,AMD、Fabric7和Virtual Iron Software签署了一份合作协议,Fabric7将Virtual Iron公司的虚拟化软件与其高性能的对称多处理(symmetric multiprocessing,简称SMP)服务器捆绑在一起,后者支持多达14颗DDR2和双内核的第二代AMD Opteron处理器。这意味着AMD将进一步加强其在虚拟化方面的能力。

巴塞罗那从底层设计就针对虚拟化做了进一步的优化,进一步提升性能、减少CPU的能耗。比如采用独立动态核心的技术、低功耗的DDR2的内存、双路动态电源管理。这些新的动态功耗调整功能使很多服务器可以自动进行智能化调整,CPU根据系统的负载,对本身运行状态调节运行的频率和工作电压,把本身的能耗降得比较低。

在巴塞罗那中,AMD提供了Device Exclusion Vector(DEV)等新技术。DEV技术允许Hypervisor创建保护域,使得设备在未经授权的情况下不能访问内存页面,从而提高虚拟化安全性。AMD还在Barcelona中提供了带标签的 TLB(地址转换后备缓冲器),使虚拟机之间的切换无需每次都刷新TLB,从而提高了虚拟化性能。TLB是CPU中的一个表,用于存储最近使用的从虚拟到物理内存翻译记录,‘标记'意味数据属于哪个虚拟机),使得在多个虚拟机同时运行时,在内存地址中切换时可以令Hypervisor知道TLB与虚拟机之间的一一对应关系,提高虚拟机性能,从而为用户提供更出色的性能。

AMD Virtualization技术允许虚拟机直接管理内存,从而尽可能的提升虚拟化的效率,降低不必要的开销。Barcelona中增加了带有快速虚拟化索引功能(Rapid Virtualization Indexing),它可以缩短仲裁时间,使得虚拟机(VMs)之间切换更快,从而在一台服务器上部署更多的虚拟机。

AMD的处理器集成了内存控制器,所以AMD-V虚拟化技术引入了独特的新指令,可以实现独特的内存模式和特性。其中大部分指令都是针对MMU(内存管理单元 memory management unit)设计的,可以进行内存分配。在虚拟化环境下,当需要映射多操作系统和运行多个应用程序时,MMU可以对物理内存寻址进行大量有效的跟踪协调。AMD-V提供了更高级的内存特性,如Tagged Translation Look-Aside Buffers,可通过帮助VM识别最近访问的内存页表来提升性能。AMD-V还提供了Paged Real Mode,支持某些需要在虚拟环境下以真实模式(real-mode)进行寻址的应用程序。

特别值得一提的是,AMD对各种嵌套页表(NPT,nested page table)的支持。与Intel的软件方法不同,NPT允许每个VM通过独立于硬件、虚拟的CR3内存寄存器对其内部内存管理进行更有力的控制。虽然使用NPT增加了内存查找的数量,但NPT却消除了VT-x必须的软件层。这种方法通过硬件管理内存的方式大大提高了VM的内存性能。在内存密集型应用,特别是在多个VM共存的环境下,这一方法的效果最为明显。

此外,巴塞罗那还提供了快速虚拟索引(Rapid Virtualization Indexing)技术,可以在硬件中完成内存查询,比软件管理的速度更快,同时减少Hypervisor对虚拟机的干预,并缩短Hypervisor切换时间。可以说,更好的虚拟化架构为巴塞罗那提供了更好的扩展性、更低的成本,使工作负载增加时,性能同步提升。在微软平台上,把RVI功能打开以后,性能可以提升50%。在Linux环境里面,结合RVI会提升200%以上

通过VMmark的测试显示,有了部分虚拟化和快速虚拟化索引(RVI)技术的四核巴塞罗那处理器,在虚拟化应用环境中的Oracle 10G可以获得高达249%的性能提升。

电力成本问题不容忽视 大力降低数据中心能耗

目前,能耗问题已经成为用户在采购服务器时非常重视的一个因素,据IDC的调查报告显示,如果按照电源的实际使用率的50%左右计算,100台服务器的保持每年360天*24小时运行,那么一年的耗电量就将达到54万度,AMD通过采用多种创新技术,能够大大降低数据中心能耗,为用户节省运营成本。

通过使用AMD CoolCore技术处理器可动态关闭其非工作的电路块来降低能耗,独立动态核心技术,这是对AMD PowerNow!TM技术的增强,使每个核心可以根据其应用的特定性能需求来调整时钟频率;

双动态电源管理(DDPM, Dual Dynamic Power Management),为CPU核心和内存控制器分别独立供电,支持核心和内存控制器根据应用需要以不同的电压工作。今天推出的多数基于AMD四核皓龙处理器的平台都采用了DDPM技术。

为企业提供平滑升级能力 兼容现有平台

AMD在设计巴塞罗那处理器时便已经考虑到用户的平滑升级需求,其利用现有的平台基础架构,兼容Socket F(1027)接口,用户无需更换芯片组,用户可以通过升级BIOS的方式将现有的平台升级为四核处理器平台。

AMD大中华区高级产品经理唐志德在接受媒体采访时表示"四核处理器将和今天的双核处理器完全兼容,不但用的平台是一样的,功耗也是一样的,所以对企业、客户来说这是一个非常平滑的升级方向。"

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