Intel 挑 战 主 机 系 统

安 禾 川


---- 1998 年 初,Intel 企 业 服 务 器 开 发 小 组 负 责 人 在 美 国 召 开 的“Intel 开 发 者 论 坛” 上 向 业 界 宣 布 了Intel 今 后 的 服 务 器 总 体 战 略, 其 奋 斗 目 标 是 用 廉 价 的PC 服 务 器 实 现 与 以IBM System/390 为 代 表 的 主 机 系 统 相 匹 敌 的 性 能, 以 此 向 主 机 系 统 发 起 挑 战。

---- 业 界 也 逐 渐 将 关 注 焦 点 集 中 到 配 置Windows NT 的PC 服 务 器 上, 但 它 的 应 用 领 域 现 在 基 本 上 还 是 停 留 在 低 端 和 中 端 服 务 器。 在 高 端 企 业 级 服 务 器 市 场, 能 和 主 机 系 统 一 争 高 低 的 仍 然 是Unix 服 务 器, 至 于PC 服 务 器, 目 前 还 不 能 与 主 机 系 统 相 提 并 论。

---- 为 了 改 变 这 一 现 状,Intel 提 出 了 所 谓“PC 服 务 器 主 机 化” 的 对 策。 具 体 地 讲, 就 是 将 紧 密 结 合( 即 紧 耦 合) 的 多 处 理 器 服 务 器 连 接 成 群 集, 通 过 高 速 网 络 与 磁 盘 装 置 和 各 种I/O 设 备 连 接 起 来( 如 图1 所 示)。 各 个 群 集 可 以 共 享 磁 盘 装 置。Intel 将 这 种 网 络 叫 作SAN(System Area Network, 系 统 区 域 网 络), 这 和 群 集 型 主 机 系 统 的 体 系 结 构 是 一 样 的。

图1 Intel 所 描 绘 的 未 来PC 服 务 器

---- Intel 一 方 面 进 一 步 强 化 处 理 器 本 身 的 性 能, 另 一 方 面 采 用 各 种 各 样 的 连 接 技 术 来 实 现SAN。 同 时, 为 了 保 持 并 突 出PC 服 务 器 价 格 低 廉 的 优 势, 还 将 大 力 推 进 包 括 电 源 部 件 在 内 的 服 务 器 硬 件 技 术 规 格 的 标 准 化, 拟 定 服 务 器 软 件 的 标 准 接 口。

---- Intel 的“PC 服 务 器 主 机 化” 对 策, 归 纳 起 来 主 要 有 以 下7 个 方 面。

1. 性 能 提 高2 倍 的 新 处 理 器

---- Intel 已 推 出 了 主 要 用 于 服 务 器 的 新 型 处 理 器Pentium ⅡXeon, 其 基 本 结 构 与 现 在 的Pentium Ⅱ 一 样。 不 过, 为 了 将 工 作 时 钟 频 率 提 高 到450MHz, 采 用 了0.25 μm 半 导 体 制 造 工 艺。 现 在 的Pentium Ⅱ 采 用 的 是0.35 μm 半 导 体 制 造 工 艺, 所 以 工 作 时 钟 频 率 难 以 达 到450MHz。

---- 面 向 服 务 器 的 处 理 器Pentium Pro 的 时 钟 频 率 最 大 是200MHz, 远 不 及 面 向 桌 面 机 的 处 理 器。 最 近 两 年, 在 面 向 服 务 器 的 处 理 器 中,Pentium Pro 一 直 遥 遥 领 先, 新 型 处 理 器Pentium ⅡXeon 的 出 台 将 使 面 向PC 服 务 器 的 处 理 器 性 能 跃 升 近 两 倍。

---- Intel 将Pentium ⅡXeon 定 位 为“ 面 向 服 务 器 或 高 端 工 作 站” 的 处 理 器, 采 取 了 各 种 各 样 的 措 施, 以 强 化 其 处 理 功 能。

---- 首 先, 要 增 大2 级 缓 存 容 量, 最 大 可 配 置 到2MB, 这 对 服 务 器 来 说 是 极 其 有 效 的 措 施。Pentium Pro 的2 级 缓 存 容 量 最 大 是1MB, 面 向 桌 面 机 的Pentium Ⅱ2 级 缓 存 容 量 最 大 是512KB。

---- 另 外,SMP( 对 称 多 处 理 器) 的 处 理 器 个 数 与Pentium Pro 一 样 最 多 可 达8 个, 而 现 在 的Pentium Ⅱ 最 多 可 达4 个。

---- 其 次,Pentium ⅡXeon 采 用Slot2 新 技 术 规 范 的 插 槽 以 提 高 速 度。 这 样 一 来, 处 理 器 与2 级 缓 存 间 就 能 以 与 处 理 器 相 同 的 时 钟 频 率 进 行 数 据 存 取。 现 在 的Pentium Pro 是 以1/2 的 处 理 器 时 钟 频 率 进 行 数 据 交 换 的。 此 外, 处 理 器 接 到 主 存 和PCI 总 线 的 总 线 时 钟 频 率 和 桌 面 机 一 样 也 从66MHz 提 高 到 了100MHz。Slot2 所 规 定 的 新 体 系 结 构 将 被 由Intel 和HP 合 作 开 发 的、1999 年 即 将 出 台 的64 位 处 理 器Merced 的Slot 所 继 承。

---- 现 有 的 桌 面 机Pentium Ⅱ 采 用 的 是Slot1 插 槽, 因 为Slot1 插 槽 和Slot2 插 槽 不 兼 容, 所 以 今 后 桌 面 机 处 理 器 和 服 务 器 处 理 器 将 形 成 两 个 不 同 的 分 支。

2. 实 现8 处 理 器 结 构

---- Intel 宣 称:Pentium ⅡXeon 推 出 之 后, 将 能 构 筑 最 多 可 达8 处 理 器 的SMP 结 构。 这 是 利 用 所 谓Profusion 技 术 将 两 个 现 有 的4 处 理 器 系 统 组 合 起 来 实 现 的( 如 图2 所 示)。Intel 备 有 供Pentium ⅡXeon 利 用Profusion 技 术 的 芯 片 组。

图2 Intel规 划 的8 处 理 器 服 务 器 结 构

3. 提 高 总 线 速 度

---- 仅 仅 提 高 处 理 器 的 处 理 性 能, 并 不 能 提 高 系 统 的 整 体 处 理 性 能。 要 和 主 机 系 统 抗 衡, 关 键 是 要 提 高 系 统 的I/O 性 能。

---- 处 理 器 的 处 理 性 能 越 高, 磁 盘 存 取 和 网 络 处 理 等 其 他 部 分 形 成 的 瓶 颈 愈 加 突 出。Intel 也 毫 不 隐 讳 地 承 认,Intel 体 系 结 构 服 务 器 的I/O 性 能 比 不 上 主 机 系 统 和Unix 服 务 器。

---- 为 了 提 高I/O 性 能,Intel 采 取 了3 个 措 施: 一 是 提 高 总 线 速 度; 二 是 拟 定 针 对 外 围 设 备 的I2O 技 术 规 范, 以 减 少 对 低 速 外 设 的 存 取, 提 高 处 理 器 的 利 用 率; 三 是 拟 定 高 速 群 集 连 接 的 技 术 规 范 — —VIA(Virtual Interface Architecture, 虚 拟 接 口 体 系 结 构)。

---- 采 用Slot2 可 提 高 主 存、2 级 缓 存 以 及PCI 总 线 和 处 理 器 相 连 总 线 的 时 钟 频 率, 此 外,Intel 还 设 法 提 高PCI 总 线 本 身 的 速 度。1998 年64 位 的PCI 总 线 已 出 台。 在 最 高 档 的8 处 理 器 服 务 器 中,PCI 总 线 的 时 钟 频 率 为66MHz。4 处 理 器 服 务 器 中,PCI 总 线 的 时 钟 频 率 为33MHz。 预 计 到1999 年, 在4 处 理 器 服 务 器 中,PCI 总 线 的 时 钟 频 率 也 将 变 为66MHz。

---- 这 样 一 来, 利 用PCI 总 线 的 网 卡 速 度 将 会 大 幅 提 升。 美 国 已 经 公 布 了 千 兆 网 使 用64 位PCI 总 线 的 千 兆 网 卡。

4. 采 用I2O 技 术

---- I2O 规 定 了OS 和 外 设 之 间 标 准 接 口 的 技 术 规 范, 该 规 范 与 具 体 的OS 和 外 设 无 关。1996 年3 月 由 标 准 化 小 组I2O SIG(Special Interest Group) 拟 定 了I2O 1.0, 而Intel 是 该 小 组 的 主 要 成 员。

---- 遵 从I2O 技 术 规 范 的 外 设 的 装 置 内 部 具 有I/O 控 制 处 理 器。 这 个 控 制 处 理 器 接 受 来 自 主 处 理 器 的I/O 指 示, 据 此 指 示 在 外 设 端 进 行 存 取 处 理。 这 样 就 可 以 将 来 自 主 处 理 器 对 外 设 的 存 取 抑 制 到 最 低 限 度, 从 而 提 高 处 理 器 的 工 作 效 率。 连 接 接 有 外 设 的PCI 总 线( 外 设 接 在 该 总 线 上) 和 处 理 器 的 总 线 的 时 钟 频 率 虽 说 只 做 到100MHz, 却 能 以400MHz 以 上 的 时 钟 频 率 来 执 行 处 理 器 内 部 命 令。 但 访 问 总 线 的 次 数 一 多, 处 理 器 的 实 际 工 作 效 率 就 会 下 降。

---- Intel 在1998 年3 月 制 定 的I2O 2.0 版 中, 加 进 了 连 接PC 服 务 器 和 外 设 的 网 络 扩 展 技 术 规 范, 这 个 扩 展 技 术 规 范 叫 作SAN Attached I/O。

---- 当 将 依 据SAN Attached I/O 规 范 的 服 务 器 和 磁 盘 装 置 接 到 同 一 个 网 络 上 时, 从 任 一 个 服 务 器 都 能 用 同 样 的 步 骤 来 访 问 所 有 的 磁 盘 装 置。 这 样 就 可 以 在 不 增 加 处 理 器 负 荷 的 情 况 下, 在 磁 盘 间 进 行 数 据 交 换。

---- 如 果 将 磁 盘 装 置 接 到 某 个 特 定 的 服 务 器 上, 其 他 服 务 器 要 通 过 该 服 务 器 才 能 访 问 磁 盘 装 置, 这 不 仅 降 低 了 处 理 器 的 实 际 工 作 效 率, 而 且 在 数 据 传 送 中 也 产 生 了 开 销。

5. 新 的 连 接 技 术 规 范VIA

---- VIA 是 用 于 提 高 处 理 器 和LAN 等 网 络 设 备 间 的 传 输 速 度 的 技 术 规 范。1997 年12 月,Intel 和Microsoft、HP 共 同 拟 定 了VIA 1.0 版。

---- 在VIA 中 进 行 数 据 传 送 时, 连 协 议 的 控 制 都 用 软 件 来 实 施。 实 际 的 数 据 传 送 一 旦 开 始, 无 须OS 和 驱 动 软 件 的 介 入, 就 可 把 数 据 直 接 传 送 给 网 络 设 备。

---- 在 通 常 情 况 下, 数 据 传 送 时 所 使 用 的 协 议 要 经 由OS 和 设 备 驱 动 程 序 等 许 多 软 件 才 能 传 送, 所 以 随 着 数 据 传 送 速 度 的 增 加, 开 销 就 成 了 不 可 忽 视 的 问 题。 此 外, 由 于I2O 规 定 了 与OS 无 关 的 接 口, 因 此 网 络 负 荷 有 可 能 比 使 用 通 常 的 设 备 驱 动 程 序 还 要 重。 作 为I2O 的 扩 展 技 术 规 范 — —SAN Attached I/O 计 划 与VIA 组 合 起 来 使 用。 依 据VIA 技 术 规 范 的 网 络 连 接 装 置 和 应 用 软 件 的 开 发 也 正 在 紧 锣 密 鼓 地 进 行。

---- Intel 在“Intel 开 发 者 论 坛” 的 主 题 演 讲 中 演 示 了 由VIA 形 成 的 并 行 处 理。 用ServerNet 连 接 起 来 的6 台Compaq 的NT 服 务 器, 并 行 运 行IBM 的 关 系 数 据 库DB2。 结 果 表 明: 随 着 运 行 服 务 器 台 数 的 不 断 增 加, 处 理 时 间 也 直 线 下 降。 这 充 分 说 明 了VIA 的 效 果。

6. 元 部 件 技 术 规 格 的 标 准 化

---- Intel 在 大 力 提 高PC 服 务 器 性 能 的 同 时, 还 在 降 低 价 格 上 煞 费 心 机。Intel 将 委 托 给 计 算 机 制 造 厂 家 的PC 服 务 器 独 家 规 范 的 部 分 进 行 标 准 化, 以 获 取 批 量 生 产 的 好 处, 从 而 进 一 步 提 高PC 服 务 器 的 低 价 位 优 势。

---- 目 前PC 服 务 器 的 基 础 结 构 是 基 于 桌 面PC 机, 所 以 其 中 含 有 各 家 公 司 特 有 的 技 术 规 格 的 部 件 和 管 理 软 件。

---- 使 服 务 器 的 部 件 规 格 通 用 化 的 技 术 规 格 叫 作SSI(Server System Infrastructure, 服 务 器 系 统 基 础 结 构) 技 术 规 格。Intel 已 经 拟 定 了SSI 1.0 版。 预 计 在1999 年 上 半 年, 符 合SSI 规 格 的 服 务 器 就 会 出 台。

---- SSI 的 目 标 是 要 推 进 服 务 器 部 件 的 模 块 化, 提 高 部 件 的 重 用 性。 目 前, 正 在 进 行 服 务 器 电 源 装 置 技 术 规 格 和 母 板 技 术 规 格 的 通 用 化。

---- 在SSI 中 规 定 的 服 务 器 大 体 上 分 为 入 门 级、 中 端 机、 高 端 机 三 种。 入 门 级 服 务 器 是 在 塔 型 机 箱 内 配 置1 ~2 个 处 理 器。 母 板 的 大 小 比 桌 面 机 的 标 准 规 格ATX 整 整 大 一 圈, 所 以, 插 接 件 和 插 槽 的 位 置 也 与ATX 完 全 相 同。

---- 但 中 端 服 务 器 要 配 置2 ~4 个 处 理 器, 预 计 插 槽 数 要 比 入 门 级 服 务 器 多10 个 左 右。 母 板 的 大 小 与 入 门 级 服 务 器 大 体 相 同, 但 插 槽 数 增 多 了。

---- 高 端 机 配 置4 ~8 个 处 理 器, 包 括 明 年 出 台 的64 位 处 理 器Merced, 预 计 要 采 用 机 架 式, 将 扩 充 的I/O 插 槽 从 配 置 处 理 器 和 主 存 的 板 上 独 立 出 来。

---- Intel 将 配 置 到8 个 处 理 器 的 服 务 器 作 为 标 准 服 务 器 的 技 术 规 格。 据 说 服 务 器 本 体 在10 万 美 元 以 上, 处 理 器 个 数 超 过8 个 的 服 务 器, 今 后 仍 然 由 各 厂 家 独 自 开 发。

7 . 管 理 工 具 技 术 规 范 的 通 用 化

---- Intel 还 想 在 除 硬 件 之 外 的 标 准 化 方 面 也 发 挥 主 导 作 用, 并 于1998 年2 月17 日 与Dell、HP 和NEC 共 同 发 布 了 服 务 器 管 理 工 具 通 用 接 口IPMI(Intelligent Platform Management Interface, 智 能 平 台 管 理 接 口)。1998 年6 月 拟 定 了1.0 版。

---- IPMI 是 用 于 监 视 服 务 器 的 温 升、 电 源 电 压 和 冷 却 风 机 等 硬 件 的 通 用 接 口, 不 依 赖 于 特 定 的OS 和 外 设。 若 使 用IPMI, 即 使 处 理 器 死 机, 也 能 用 备 急 用 的 增 设 卡 来 掌 握 系 统 状 况 或 进 行 控 制。 无 须 一 一 变 更 管 理 软 件 的 设 定, 就 能 标 准 装 配 可 使 用 新 硬 件 的 扩 充 接 口。

---- Intel 的 种 种 强 化PC 服 务 器 性 能 的 措 施, 无 疑 将 会 进 一 步 提 高PC 服 务 器 的 性 价 比。 如 果 以Intel 为 首 的 标 准 化 进 程 进 展 顺 利, 用 户 不 久 就 能 买 到 高 性 能、 低 价 格 的 服 务 器。

---- 然 而, 用PC 服 务 器 究 竟 能 否 构 筑 过 去 使 用 主 机 系 统 和Unix 服 务 器 的 主 干 信 息 系 统, 至 今 还 不 十 分 明 朗。 原 因 是 高 可 靠 性 和 高 可 用 性 对 于 主 干 系 统 服 务 器 来 说 至 关 重 要, 为 了 实 现 这 个 目 标, 还 牵 涉 到 与OS 和 中 间 件 的 连 接 问 题, 仅 靠Intel 一 家 不 能 解 决。 而 主 机 系 统 和Unix 服 务 器 的 硬 件 与 基 本 软 件 是 同 一 家 开 发 的, 所 以 能 做 到 一 条 龙 的 技 术 支 持。 相 反,PC 服 务 器 的 开 发 要 涉 及 到Intel、Microsoft 和 服 务 器 生 产 厂 家 等 多 方 面, 他 们 的 开 发 工 作 如 何 协 调 一 致, 将 是 今 后 的 一 个 重 要 课 题。


中国计算机世界出版服务公司版权所有