服务器处理器十二种参数解析

 时间:2013-04-27 22:49:03 贡献者:QQ734372347

导读:服务器处理器十二种参数解析2009-05-06 14:34:54 来源:51ctoCPU 的主频与 CPU 实际的运算能力是没有直接关系的, 主频表示在 CPU 内数字脉冲信号 震荡的速度。在 Intel 的处理器产品中,我们也可

服务器处理器十二种参数解析
服务器处理器十二种参数解析

服务器处理器十二种参数解析2009-05-06 14:34:54 来源:51ctoCPU 的主频与 CPU 实际的运算能力是没有直接关系的, 主频表示在 CPU 内数字脉冲信号 震荡的速度。

在 Intel 的处理器产品中,我们也可以看到这样的例子:1GHzItanium 芯片能 够表现得差不多跟 2.66GHzXeon/Opteron 一样快,或是 1.5GHzItanium2 大约跟 4GHzXeon/Opteron 一样快。

1、服务器处理器主频 服务器处理器主频也叫时钟频率,单位是 MHz,用来表示 CPU 的运算速度。

CPU 的主频= 外频×倍频系数。

很多人认为主频就决定着 CPU 的运行速度,这不仅是个片面的,而且对于 服务器来讲,这个认识也出现了偏差。

至今,没有一条确定的公式能够实现主频和实际的运 算速度两者之间的数值关系,即使是两大处理器厂家 Intel 和 AMD,在这点上也存在着很大 的争议,我们从 Intel 的产品的发展趋势,可以看出 Intel 很注重加强自身主频的发展。

像 其他的处理器厂家,有人曾经拿过一快 1G 的全美达来做比较,它的运行效率相当于 2G 的 Intel 处理器。

所以,CPU 的主频与 CPU 实际的运算能力是没有直接关系的,主频表示在 CPU 内数字脉 冲信号震荡的速度。

在 Intel 的处理器产品中,我们也可以看到这样的例子:1GHzItanium 芯片能够表现得差不多跟 2.66GHzXeon/Opteron 一样快,或是 1.5GHzItanium2 大约跟 4GHzXeon/Opteron 一样快。

CPU 的运算速度还要看 CPU 的流水线的各方面的性能指标。

当然,主频和实际的运算速度是有关的,只能说主频仅仅是 CPU 性能表现的一个方面, 而不代表 CPU 的整体性能。

2、服务器前端总线(FSB)频率 前端总线(FSB)频率(即总线频率)是直接影响 CPU 与内存直接数据交换速度。

有一条公 式可以计算,即数据带宽=(总线频率×数据带宽)/8,数据传输最大带宽取决于所有同时传 输的数据的宽度和传输频率。

比方,现在的支持 64 位的至强 Nocona,前端总线是 800MHz, 按照公式,它的数据传输最大带宽是 6.4GB/秒。

外频与前端总线(FSB)频率的区别:前端总线的速度指的是数据传输的速度,外频是 CPU 与主板之间同步运行的速度。

也就是说,100MHz 外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一千 万次;而 100MHz 前端总线指的是每秒钟 CPU 可接受的数据传输量是 100MHz×64bit÷ 8Byte/bit=800MB/s。

其实现在“HyperTransport”构架的出现,让这种实际意义上的前端总线(FSB)频率发 生了变化。

之前我们知道 IA-32 架构必须有三大重要的构件:内存控制器 Hub(MCH),I/O 控制 器 Hub 和 PCIHub,像 Intel 很典型的芯片组 Intel7501、Intel7505 芯片组,为双至强处理 器量身定做的, 它们所包含的 MCH 为 CPU 提供了频率为 533MHz 的前端总线, 配合 DDR 内存,

前端总线带宽可达到 4.3GB/秒。

但随着处理器性能不断提高同时给系统架构带来了很多问 题。

而“HyperTransport”构架不但解决了问题,而且更有效地提高了总线带宽,比方 AMDOpteron 处理器,灵活的 HyperTransportI/O 总线体系结构让它整合了内存控制器,使 处理器不通过系统总线传给芯片组而直接和内存交换数据。

这样的话,前端总线(FSB)频率 在 AMDOpteron 处理器就不知道从何谈起了。

3、处理器外频 外频是 CPU 的基准频率,单位也是 MHz。

CPU 的外频决定着整块主板的运行速度。

说白 了,在台式机中,我们所说的超频,都是超 CPU 的外频(当然一般情况下,CPU 的倍频都是 被锁住的)相信这点是很好理解的。

但对于服务器 CPU 来讲,超频是绝对不允许的。

前面说 到 CPU 决定着主板的运行速度, 两者是同步运行的, 如果把服务器 CPU 超频了, 改变了外频, 会产生异步运行,(台式机很多主板都支持异步运行)这样会造成整个服务器系统的不稳定。

目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度,在这种方式 下,可以理解为 CPU 的外频直接与内存相连通,实现两者间的同步运行状态。

外频与前端总 线(FSB)频率很容易被混为一谈,下面的前端总线介绍我们谈谈两者的区别。

4、CPU 的位和字长 位:在数字电路和电脑技术中采用二进制,代码只有“0”和“1”,其中无论是“0”或 是“1”在 CPU 中都是一“位”。

字长:电脑技术中对 CPU 在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字 长。

所以能处理字长为 8 位数据的 CPU 通常就叫 8 位的 CPU。

同理 32 位的 CPU 就能在单位 时间内处理字长为 32 位的二进制数据。

字节和字长的区别:由于常用的英文字符用 8 位二进 制就可以表示, 所以通常就将 8 位称为一个字节。

字长的长度是不固定的, 对于不同的 CPU、 字长的长度也不一样。

8 位的 CPU 一次只能处理一个字节,而 32 位的 CPU 一次就能处理 4 个字节,同理字长为 64 位的 CPU 一次可以处理 8 个字节。

5、倍频系数 倍频系数是指 CPU 主频与外频之间的相对比例关系。

在相同的外频下,倍频越高 CPU 的频率也越高。

但实际上,在相同外频的前提下,高倍频的 CPU 本身意义并不大。

这是因为 CPU 与系统之间数据传输速度是有限的,一味追求高倍频而得到高主频的 CPU 就会出现明显 的“瓶颈”效应—CPU 从系统中得到数据的极限速度不能够满足 CPU 运算的速度。

一般除了 工程样版的 Intel 的 CPU 都是锁了倍频的,而 AMD 之前都没有锁。

6、CPU 缓存 缓存大小也是 CPU 的重要指标之一,而且缓存的结构和大小对 CPU 速度的影响非常大, CPU 内缓存的运行频率极高, 一般是和处理器同频运作, 工作效率远远大于系统内存和硬盘。

实际工作时, 往往需要重复读取同样的数据块, CPU 而缓存容量的增大, 可以大幅度提升 CPU 内部读取数据的命中率,而不用再到内存或者硬盘上寻找,以此提高系统性能。

但是由于 CPU 芯片面积和成本的因素来考虑,缓存都很小。

L1Cache(一级缓存)是 CPU 第一层高速缓存, 分为数据缓存和指令缓存。

内置的 L1 高速 缓存的容量和结构对 CPU 的性能影响较大, 不过高速缓冲存储器均由静态 RAM 组成, 结构较 复杂,在 CPU 管芯面积不能太大的情况下,L1 级高速缓存的容量不可能做得太大。

一般服 务器 CPU 的 L1 缓存的容量通常在 32—256KB。

L2Cache(二级缓存)是 CPU 的第二层高速缓存,分内部和外部两种芯片。

内部的芯片二 级缓存运行速度与主频相同,而外部的二级缓存则只有主频的一半。

L2 高速缓存容量也会 影响 CPU 的性能,原则是越大越好,现在家庭用 CPU 容量最大的是 512KB,而服务器和工作 站上用 CPU 的 L2 高速缓存更高达 256-1MB,有的高达 2MB 或者 3MB。

L3Cache(三级缓存),分为两种,早期的是外置,现在的都是内置的。

而它的实际作用 即是,L3 缓存的应用可以进一步降低内存延迟,同时提升大数据量计算时处理器的性能。

降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。

而在服务器领域增加 L3 缓存在 性能方面仍然有显著的提升。

比方具有较大 L3 缓存的配置利用物理内存会更有效,故它比 较慢的磁盘 I/O 子系统可以处理更多的数据请求。

具有较大 L3 缓存的处理器提供更有效的 文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。

其实最早的 L3 缓存被应用在 AMD 发布的 K6-III 处理器上,当时的 L3 缓存受限于制造 工艺,并没有被集成进芯片内部,而是集成在主板上。

在只能够和系统总线频率同步的 L3 缓存同主内存其实差不了多少。

后来使用 L3 缓存的是英特尔为服务器市场所推出的 Itanium 处理器。

接着就是 P4EE 和至强 MP。

Intel 还打算推出一款 9MBL3 缓存的 Itanium2 处理器, 和以后 24MBL3 缓存的双核心 Itanium2 处理器。

但基本上 L3 缓存对处理器的性能提高显得不是很重要, 比方配备 1MBL3 缓存的 XeonMP 处理器却仍然不是 Opteron 的对手, 由此可见前端总线的增加, 要比缓存增加带来更有效的 性能提升。

7、CPU 扩展指令集 CPU 依靠指令来计算和控制系统, 每款 CPU 在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配 合的指令系统。

指令的强弱也是 CPU 的重要指标, 指令集是提高微处理器效率的最有效工具 之一。

从现阶段的主流体系结构讲,指令集可分为复杂指令集和精简指令集两部分,而从具 体运用看,如 Intel 的 MMX(MultiMediaExtended)、SSE、 SSE2(Streaming-Singleinstructionmultipledata-Extensions2)、SEE3 和 AMD 的 3DNow! 等都是 CPU 的扩展指令集, 分别增强了 CPU 的多媒体、 图形图象和 Internet 等的处理能力。

我们通常会把 CPU 的扩展指令集称为"CPU 的指令集"。

SSE3 指令集也是目前规模最小的 指令集,此前 MMX 包含有 57 条命令,SSE 包含有 50 条命令,SSE2 包含有 144 条命令,SSE3 包含有 13 条命令。

目前 SSE3 也是最先进的指令集,英特尔 Prescott 处理器已经支持 SSE3

指令集,AMD 会在未来双核心处理器当中加入对 SSE3 指令集的支持,全美达的处理器也将 支持这一指令集。

8、CPU 内核和 I/O 工作电压 从 586CPU 开始,CPU 的工作电压分为内核电压和 I/O 电压两种,通常 CPU 的核心电压 小于等于 I/O 电压。

其中内核电压的大小是根据 CPU 的生产工艺而定,一般制作工艺越小, 内核工作电压越低;I/O 电压一般都在 1.6~5V。

低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。

9.制造工艺 制造工艺的微米是指 IC 内电路与电路之间的距离。

制造工艺的趋势是向密集度愈高的 方向发展。

密度愈高的 IC 电路设计,意味着在同样大小面积的 IC 中,可以拥有密度更高、 功能更复杂的电路设计。

现在主要的 180nm、130nm、90nm。

最近官方已经表示有 65nm 的制 造工艺了。

10、指令集 (1)CISC 指令集 CISC 指令集,也称为复杂指令集,英文名是 CISC,(ComplexInstructionSetComputer 的缩写)。

在 CISC 微处理器中,程序的各条指令是按顺序串行执行的,每条指令中的各个操 作也是按顺序串行执行的。

顺序执行的优点是控制简单,但计算机各部分的利用率不高,执 行速度慢。

其实它是英特尔生产的 x86 系列(也就是 IA-32 架构)CPU 及其兼容 CPU,如 AMD、 VIA 的。

即使是现在新起的 X86-64(也被成 AMD64)都是属于 CISC 的范畴。

要知道什么是指令集还要从当今的 X86 架构的 CPU 说起。

X86 指令集是 Intel 为其第一 块 16 位 CPU(i8086)专门开发的, IBM1981 年推出的世界第一台 PC 机中的 CPU—i8088(i8086 简化版)使用的也是 X86 指令,同时电脑中为提高浮点数据处理能力而增加了 X87 芯片,以 后就将 X86 指令集和 X87 指令集统称为 X86 指令集。

虽然随着 CPU 技术的不断发展,Intel 陆续研制出更新型的 i80386、i80486 直到过去 的 PII 至强、 PIII 至强、 Pentium3, 最后到今天的 Pentium4 系列、 至强(不包括至强 Nocona), 但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源,所以 Intel 公司所生产的所有 CPU 仍然继续使用 X86 指令集,所以它的 CPU 仍属于 X86 系列。

由 于 IntelX86 系列及其兼容 CPU(如 AMDAthlonMP、 )都使用 X86 指令集, 所以就形成了今天庞 大的 X86 系列及兼容 CPU 阵容。

x86CPU 目前主要有 intel 的服务器 CPU 和 AMD 的服务器 CPU 两类。

(2)RISC 指令集 RISC 是英文 “ReducedInstructionSetComputing” 的缩写, 中文意思是 “精简指令集” 。

它是在 CISC 指令系统基础上发展起来的, 有人对 CISC 机进行测试表明, 各种指令的使用频 度相当悬殊,最常使用的是一些比较简单的指令,它们仅占指令总数的 20%,但在程序中出

现的频度却占 80%。

复杂的指令系统必然增加微处理器的复杂性,使处理器的研制时间长, 成本高。

并且复杂指令需要复杂的操作,必然会降低计算机的速度。

基于上述原因,20 世 纪 80 年代 RISC 型 CPU 诞生了, 相对于 CISC 型 CPU,RISC 型 CPU 不仅精简了指令系统, 还采 用了一种叫做“超标量和超流水线结构”,大大增加了并行处理能力。

RISC 指令集是高性能 CPU 的发展方向。

它与传统的 CISC(复杂指令集)相对。

相比而言, RISC 的指令格式统一,种类比较少,寻址方式也比复杂指令集少。

当然处理速度就提高很 多了。

目前在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的 CPU,特别是高档服务器全都采用 RISC 指令系统的 CPU。

RISC 指令系统更加适合高档服务器的操作系统 UNIX,现在 Linux 也 属于类似 UNIX 的操作系统。

RISC 型 CPU 与 Intel 和 AMD 的 CPU 在软件和硬件上都不兼容。

 
 

微信扫一扫 关注公众号
红包 网赚方法 福利每天送