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2007年8月3日 星期五


原文 : http://taiwan.cnet.com/enterprise/technology/0,2000062852,20120001,00.htm

近年來UNIX伺服器用的處理器之發展可說是以3年為一個單位,每3年換替一個世代,在換替成新一世代前, 原有世代的處理器只會進行小幅的設計改版,並在設計改版的同時順便使用新的半導體製程技術來產製,除此之外不會有其他變化,更簡單說:在3年時間內該世代的技術架構不會有大幅變化。

反過來說:3年一次的新世代到臨時,就會帶來許多的新技術架構、新變革趨勢,這些新物都將成為新的衡量指標,衡量該運算系統是否跟上了時代潮流。因此,本文以下將針對碩果僅存的3大UNIX伺服器用處理器(POWER、SPARC、IA-64)為橫軸,以及2000年以來的3個技術世代(2001年、2004年、2007年)為縱軸,進行各項處理器技術的比較分析。

2001年:雙核 Dual Core
2001年IBM發表了POWER4處理器,該處理器的最大技術特點在於「雙核,Dual Core」架構,1個POWER4處理器內具有2個POWER3(POWER4前一世代的處理器)的執行核心,且2個核心都再行強化設計,如此使POWER4處理器的效能更上一層,同時也引發其他晶片業者的仿效。

雖然IBM於2001年就開發出雙核處理器,但業界其他業者一直到2004年才追趕上,2004年HP發表PA-8800的雙核處理器,該處理器是將其前一世代的PA-8700處理器進行雙併而成,同年Sun也發表UltraSPARC IV處理器,也是將2個前一世代處理器(即UltraSPARC III)進行雙併而得。

以上為UNIX伺服器所用的處理器,在此也順帶提x86伺服器用的處理器,無論是AMD的Opteron或Intel的Xeon都是在2005年進入雙核層級。另外,用來接替MIPS、Alpha、PA-RISC的IA-64處理器:Itanium 2則是在2006年才進入雙核。

2004年:雙核雙緒
同樣以IBM為技術指標,2004年IBM發表了POWER5處理器,POWER5是POWER4的強化提升,除了具有原有的雙核架構外,又為每個核心增加了雙緒架構,形成雙核雙緒,因此雙緒也成為UNIX伺服器的新技術要點。

IBM雖然是UNIX運算系統中最早提供雙緒能力的業者,但不表示是全業界第一,Intel在2002年的Xeon處理器中加添了超執行緒(HyperThreading,簡稱:HT)技術,此即屬於雙緒技術,所以x86系統比UNIX系統更早具備雙緒能力。

話雖如此,但回歸到純UNIX系統領域來看,除2004年IBM第一個到位外,一直到2007年才有第二個實現者,即是Sun與Fujitsu合作研發的SPARC64 VI處理器,該處理器不僅是原有SPARC64 V處理器的雙核版,同時也加入雙緒技術,與IBM POWER5同樣為雙核雙緒處理器。

至於Itanium 2,由於在2006年才完成雙核化,因此不易在隔年就實現雙緒設計,所以到目前為止都僅由雙核,而無雙核雙緒。

三大Unix伺服器架構在2004年以前的演進。而2007年則是另一個里程碑。

2007年:破4GHz的運作時脈

2007年IBM發表POWER6處理器,UNIX運算系統又進入一個新技術世代,雖然POWER6有諸多新的功效特點,但其中最受人矚目的一點是工作時脈,POWER6擁有4.7GHz的時脈,是目前所有處理器之最。

近年來處理器的時脈提升發展遭遇到前所未有的瓶頸,幾乎各業者的處理器都無法突破4GHz,3.8GHz已是極限,形成所謂的時脈壁障,事實上x86處理器之所以轉向多核化發展,很大原因也在於時脈速度無法突破,然又必須持續提升效能,只好轉向多核路線發展。

不過,IBM的POWER6證實處理器可以超越4GHz時脈,目前為止其他業者都難以突破此限,Sun與Fujitsu合作研發的SPARC64 VI也僅有2.4GHz,至於Itanium 2更只有1.6GHz。

其他比較
多核、多緒、超高時脈都是屬於硬體面的技術,且很多程度要倚賴半導體技術才能實現,但其實新世代技術還有許多是屬於功效面的,例如更先進的系統分割技術(Partitioning)、更高超的運算容錯(Fault-Tolerance)技術等,然在此無法一一比較,且有時此類型的技術還要搭配新版作業系統才能發揮(如Solaris 10、AIX 6等),必須與作業系統一起審視、評估才能比較出優劣。

此外,並非所有POWER6的新技術、新功效都具指標意義,例如POWER6具有向量運算能力,然向量運算只在科學、工程運算領域有運用,一般商業運算幾乎不會用上,這就不能列為指標性的新技術。

當然!上述僅以儘可能共通的工藝技術來比較,但並非所有的硬體設計都可以齊頭比較,例如POWER6與Itanium 2都具有L3 Cache(第三階快取記憶體),但SPARC64 VI則沒有,如此就無法比較。即便要比較,有的L3 Cache與處理器一同封裝,有些則設置在系統板上,如此也一樣難以等齊看待。

最後倒是還可以稍比較2點,此2點屬於整機性的表現,即比較「單一系統最高處理器數目」與「系統升級彈性」。在單一系統的處理器數而言POWER6居最劣勢,僅有16顆,此主要是因為採行新連接架構的緣故,但也因為新連接架構使POWER6的伺服器擁有最高的運用彈性,每一部單機都可以運作,而透過機外接線就可以將多機融合成單機。

至於SPARC64 VI與 Itanium 2都可以達64顆,過去SPARC64 V的系統甚至可達128顆,很明顯單機的處理器數目遠勝POWER6,但系統升級彈性上就不如POWER6,SPARC Enterprise M系列的伺服器仍是以「單一機櫃內各模組電路板的替換」來升級,IBM的POWER5/POWER5+系統也是如此,至於Itanium 2的系統也是以整機機櫃為主,不過Itanium 2系統不單是只有HP一家研製,也包括NEC、Fujitsu等,甚至也用於Bull、UNISYS的大型主機內,所以也很難一概而論。

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