颠覆x86法则 为什么要走双核路

jackrabbit

5月24日国际报道 英特尔公司与AMD公司相继发布了基于x86架构的双核处理器，这很可能引发新一轮的生态变迁。

　　双核处理器并不是新概念，IBM 、惠普公司早在上个世纪末就提出了双核处理器的概念，并已经推出了相应的产品：I B M 公司在2 0 0 1 年推出了Power 4 处理器、惠普公司与Sun 公司在2004年分别推出了双核的P A - 8 8 0 0 处理器及UltraSPARC IV 处理器。需要指出的是，这三者都是RISC处理器。那么，英特尔公司与AMD 公司在上个月先后推出的双核处理器又有什么特别意义呢？很简单，这两个公司推出的双核处理器都是从x86 架构上发展而来的。尽管基于x86 架构的服务器在销售额上只是与R I S C 处理器的服务器基本相当，但在销售数量上，基于x86 架构的处理器占据了绝对优势，甚至已经占据了90%以上市场份额。而在桌面PC、笔记本电脑等领域，x86 架构的处理器几乎占据了100 %的市场份额。因此，英特尔与AMD 公司发布双核处理器，对于普通大众的影响，远远要超过Power 4 、PA- 8800 以及UltraSPARC IV 等处理器，并且可能引发新一轮的IT生态变迁。

　　为什么要走双核路

　　从理论上讲，双核处理器就是指在一个芯片上拥有两个功能一样的处理器核心。换句话说，将两个物理处理器核心整合入一个芯片中。那么，为什么在2005年，AMD 与英特尔都将双核、多核处理器作为自己的处理器发展路线图上的未来方向呢？

　　中国科学院计算技术研究所、国家智能计算机研究开发中心孙凝辉教授给出了他的解释：单核技术已经到达了其发展极限。单核处理器面临三个困境：一是主要依靠主频驱动处理器的性能提高；二是当主频超过2 GHz 时，处理器的功耗会超过100 W ，这已经达到了目前散热技术的散热极限；三是封装和测试占成本的2 5 %。50%，I/O 通常占晶体面积15%。20%，不利于降低成本。

　　作为对比，双核处理器同时由主频和每时钟周期所执行的指令数来提高性能，可以更好地平衡性能与功耗的关系。

　　此外，双核可共享封装和I/O ，使得总成本下降。也正是由于这些原因，几乎所有人都表示，双核技术的引入是提高处理器性能的一个有效的方法，它具有接近两颗单处理器SMP 的性能，但成本却要比两颗单处理器低很多，所有的芯片厂商都坚信它们将成为下一代计算机系统的一个主要特征，而且是重要特征。

　　双核引发软件授权纷争

　　传统上服务器软件以处理器数目与使用者人数为主，但双核处理器的出现将改变传统服务器软件授权方式。目前，厂商对双核处理器的软件授权计价方式分成两大阵营：依处理器数量或者按处理器内核个数决定。

　　AMD公司与英特尔公司都在积极推动基于每个处理器——而不是每个核心——的软件定价模式。据悉，微软表示，即使是用在双核服务器上的SQL Server软件，仍依处理器数目计价，至于W i n d o w s Server，则是以服务器数量来计算。AMD 公司表示，微软的这项政策将成为一项重要的先例，其他软件供应商将会纷纷加以响应，从而可以确保多核心计算机可以保持较低的成本。

　　不过，以核心数目来决定授权费用者认为，双核处理器性能高于单核处理器，因此授权方式也应所有不同。此阵营中的典型代表就是数据库厂商Oracle，他表示，双核服务器在服务器软件的收费上，应该算两个处理器的价格。中间件厂商BEA 则表示，针对双核处理器的服务器加收25%授权费。

　　部分同时是服务器软件和双核服务器的厂商则决定对不同的产品进行区别对待。以IBM 为例，IBM 服务器软件的收费办法会把x86 双核芯片当作一颗处理器来计价，但对于双核Power 5 处理器而言，还是会继续把每一核心当成单独的处理器来计价。IBM 表示，这是因为Power 5 的运算方式比x86 双核芯片更为复杂。

　　资策会市场情报中心(MIC )电脑系统协同研究员潘建光说明了软件授权方式对双核服务器市场的影响：“对企业采购而言，双核的两难就是价格效益比还很含糊。”他解释说，事实上双核的性能并非1 加1 等于2 ，在性能还没增长一倍的情况下，如果软件授权价格因为核心数目增加就提升价格，企业会犹豫是否要采购双核服务器。潘建光表示，现阶段看来操作系统厂商也许愿意依处理器数目计价，但是应用程序厂商不会轻易放弃，应用程序厂商会认为处理器的性能提升了，在上面执行的软件被应用的更彻底，企业应该要为此付出同等的代价。

　　曙光公司副总裁聂华表示：“双核的意义并不是简单地增加一个处理器。从用户需求的角度来说，比如在行业的应用软件中，有的是以处理器数量来计算的，有的则是以处理器的物理核来计算，有的以物理颗粒来计算，显然在短期之内，如果用户的软件系统不做调整的话，显然8 路服务器比双核更适合用户的需求。”

　　双核影响服务器市场

　　根据AMD 公司的测试，Opteron 275 处理器与最高性能的2 路单核Opteron 252 处理器相比，在SPECjbb2000 测试中，性能提高了70%；与Opteron 248 相比，性能提高了近90%。

　　这种表现意味着，用户可以在更小的物理空间当中实现极高的计算密度。需要指出的是，由于AMD 的双核处理器与原来的单核处理器均采用了相同的引脚架构，并且功耗增加极微，这意味着用户可以在不提高能耗的情况下倍增计算能力。能耗的问题需要从两个角度来考虑：能耗增加会增加运营成本；能耗增加会使系统散热成为问题，并造成系统的稳定性将下降，提高系统的运营风险。

　　更重要的是，双核处理器的出现还可能改变整个服务器市场的构成情况。I B M 公司eServer x 系列服务器大中华区总经理傅斌表示，随着2 路处理器(指Xeon DP )的性能越来越强大，客户发现2 路服务器也能做到4 路服务器的很多功能，从而认为4 路及以上服务器的性能价格比不算合理。

　　而根据IDC 的数据显示，在中国，1.2 路服务器的增长远高于4 路或4 路以上服务器的增长。对于这种情况，傅斌表示，IBM 已经在考虑，应该采用新的方式、方法来推动4 路以及以上服务器的销售，典型的例子如为客户提供在x86 平台上的虚拟化解决方案。

　　同时，浪潮公司也认为，双核处理器的出现，会对现有的服务器市场产生影响。以8 路服务器为例，双核处理器的出现使得4 路服务器也具有了8 个CPU (内核)SMP 的能力，处理器的性能可以接近8 路服务器的性能。但严格来说，4 (路)×2(核)并不能等于8 (路) ×1(核)。因为双核共用I/O 或总线，4 路服务器的处理器性能还是不能和8 路服务器相提并论。除了CPU 计算能力无法达到真正8 路服务器的水平，8 路服务器的外围设备如I/ O设备等的性能也比4 路服务器有很多地增加和提升。另外，在可靠性方面，4 路服务器也无法与8 路服务器相比。因此，浪潮认为双核处理器的出现肯定会对8 路服务器的市场产生冲击，那些因为不满4 路服务器性能而选择8 路服务器的客户将会重新考虑自己的采购选择。

　　AMD 大中华区副总裁王正福先生表示，双核处理器发布之后，使x86 架构有能力直接抢占一部分非x86 系列的高端市场。不仅如此，王正福还表示，双核处理器的推出将会影响和带动中低端市场的发展。

　　为什么这么说？尽管目前的双核处理器的价格还相对比较高，只适合对性能追求比较高的高端人群，但在半年或一年之后，AMD 将可能调整自己的策略，使双核的价格有所降低，那时候双核就会普及。王正福还表示，现在所有的单核处理器平台可以平滑升级到双核系统。

　　国家智能计算机研究开发中心孙凝辉教授表示，双核处理器对吞吐率密集应用(例如多任务、多网络请求)、计算密集应用、企业关键业务以及高性能计算机有非常大的帮助。

　　他说，x86 架构下的双核处理器以低廉的成本、有竞争力的性能，使8 路服务器与AMD 双核处理器的搭配足以与传统的IBM 、惠普、Sun 公司的小型机竞争。他还举例说，双核可以使10万亿次的曙光4000A 提高2 倍性能，而16个处理器内核的S M P 节点使得用低成本的技术路线构造100 万亿次的高性能计算成为可能。

　　有业内人士认为，由于双核处理器的出现，1.2 路服务器的性能将能得到极大提升，将会进一步挤压原本的4 路服务器市场。同时，双核处理器的出现，也使数据中心的服务器有了更为强劲的性能，为虚拟化提供了性能强尽的基础平台。因此，双核处理器的出现可能会导致服务器的两极分化现象——用户或者选择1 .2路的低端服务器，或者选择8 路或以上的高端服务器来整合以前多台x 8 6 服务器上的Windows、 Linux 应用。

　　对系统集成商的影响

　　双核处理器的出现，不仅意味着厂商提供的产品发生了变化，也意味着对集成商、解决方案供应商的要求在提高。

　　这是因为，处理器从单内核变成双内核，在性能上肯定无法实现1 ＋ 1＝ 2的效果，实际使用中，能达到80%就已经是一个相当不错的数据了。如果想让系统达到最大性能，必须充分利用两个内核中的所有可执行单元——即让所有执行单元都一直处于执行状态。也正是由于这个理由，Sun 公司大中华区批量产品经理李志文表示，双核处理器的出现，意味着SI(系统集成商)等需要对软件进行更好的并行优化，这实际上对他们的技术水平提出了更高要求。

　　实际上，如果应用程序是基于多处理器编写的，那么在应用程序的运行过程中可以大大提高运行效率；如果应用程序是基于单处理器编写的，操作系统会把程序分成多个部分，让两个物理内核并行完成；但是通常而言，大量的单处理器程序是不可分的，因此它在双核处理器上运行时性能并不会有明显的提高。

　　需要指出的是，我们通常使用的都是基于单处理器的程序。因此要充分双核处理器的性能仍要靠软件开发者的努力，只有在软件方面得到充分支持，双核心处理器架构的实际性能才会显着提升。

　　双核推动虚拟化引入双核架构不仅提高了处理器的性能，还全面增加处理器的功能性。双核处理器架构的引入和微软下一代Longhorn操作系统将在很大程度上促进虚拟技术的发展。这些技术在2 0 0 6.2 0 0 7 年将有望成为下一代计算机系统的主要特征。目前部分厂商已经推出了异曲同工的虚拟化技术，如英特尔的Vanderpool(面向个人电脑)、 Silvervale(面向服务器)技术及A M D 公司的Pacifica技术。

　　虚拟化技术可以让一台物理计算机虚拟出若干个虚拟的系统，这些虚拟系统能使用同样的资源独立工作。换句话说，这些技术将允许用户在他们的桌面P C 上使用超过一个操作系统，以便每个操作系统解决特定的运算任务。双核处理器将成为虚拟化技术实施的物理依托平台。

　　同时，大幅度增加的计算能力也使企业的计算中心能够通过虚拟技术更有效地利用数据中心的计算资源，将多台服务器上的不同资源从管理的角度“看成”是一台服务器。AMD 表示，采用虚拟技术的服务器整合对单个服务器提出了很高的要求。虚拟软件必须在管理多个虚拟环境的同时，及时向用户提供各种应用和数据服务。目前，采用直连架构的AMD64 可以提供这样的性能。

　　作为一种支持虚拟技术的平台，AMD64 技术可以提供较短的内存延时和较高的I/O 带宽，从而可以帮助企业更加方便地与客户和业务伙伴合作，以及提供先进的解决方案。

　　小结

　　双核处理器仅仅是x86 处理器发展的开始，未来还将向多核的方向前进，这也是IT业界的发展大势。难怪在记者的采访中，大多数被采访者都表示：双核技术的引入是提高处理器性能的一个有效的方法，它具有接近两颗单处理器SMP 的性能，但成本却要比两颗单处理器低很多，它将成为下一代计算机系统的一个主要特征，而且是重要特征。

　　合作伙伴观点

　　IBM

　　IBM 技术人员强调，Opteron 处理器将内存控制器和CPU 内核集成在一起，特别适合不追求CPU 时钟主频的高性能计算应用，它是对内存而且需要非常大的内存交换的应用。这种高性能的运算是AMD Optron芯片的优势所在。比如，IBM 最新推出的支持AMD 双核Opteron 芯片的IntelliStation Apro ，它的应用领域主要在EDA 电子设计自动化，对内存寻址空间要求非常大，而且它对CPU 的主频不是非常敏感。

　　Intel Xeon处理器的品牌对于追求稳定性的商业客户群，有非常大的吸引力；而且对于某些追求时钟主频的高性能运算，Intel Xeon EM64T 要好过Opteron.IBM 即将发布基于Opteron 芯片的刀片服务器eServer BladeCenter LS20.

　　惠普

　　惠普公司亚太区行业标准服务器总经理Tony Parkinson介绍说，惠普已经率先把双核处理器应用在刀片服务器BL45p 、 ProLiant DL585 服务器之上，而且以前的单核产品也都可以升级到双核系统。

　　“投资更多的支持给Intel 还是AMD ？我们没有偏好，我们的目的是给客户提供更多的选择，提供给客户更多更好的产品。”Tony Parkinson 说。

　　此外，惠普公司Proliant Opteron系统部门的经理Steve Cumings 说，ProLiantDL585 服务器系统将会配置三种型号的双核Opteron ：1.8GHz、 2.0GHz和2.2GHz. 据悉，惠普的第一款双核Opteron 服务器将会采用800 系列芯片，针对4 路服务器市场，Cuming说，惠普的4 路双核服务器估计将会在5 月份晚期发布，但是到了6 月底，惠普将会发布200 系列处理器的产品，针对2 路服务器市场。

　　“我们将会用双核处理器来更新整个的产品线，”Cumings 说，“我们将会在双路刀片服务器中采用它，还有DL385 和DL145 产品。”

　　Sun

　　Sun 公司大中华区市场总监李永起介绍说，Sun 公司已经把AMD 的芯片完全容纳在计算领域，该公司的V20Z、V40Z，还有工作站W200，已经全面融入到AMD64 位里面，并且整个产品线很容易从单核升级到双核，不需要改变解决方案，不需要改变性能，马上就可以提供两倍、四倍、八倍的操作性能，用更简单、更省钱的方式为客户提供相应的对策和解决方案。

　　曙光

　　曙光公司总裁历军说：“由于受到制造工艺的限制，开发更高频率的CPU 变得困难，多核服务器是提高服务器性能的一种非常好的手段。曙光最新的64位双核服务器产品已经正式推出了，目前我们已经有10个型号的支持双核芯片的服务器产品上市。”

　　针对双核服务器的推广，曙光已经制定出一系列的措施和计划，包括在曙光的双核升级计划当中，曙光将为不同行业的不同客户提供双核服务器的试用，针对不同应用领域开发双核的解决方案，建立行业的解决方案中心。双核升级计划还包括各类的促销活动和体验行动。