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分享多核技术计算性能提高的新途径
ERP、OA、CRM……眼花缭乱的IT应用，纷纷上线的软硬件系统，计算机应用已经深入到工作生活的各个方面。随着互联网应用和数字娱乐迅速发展，网络数据流量激增。数据越多，对于数据中心处理能力的要求也就相应提高。仅中国截至2005年第一季度为例，就已经有近75G的国际出口带宽，这些带宽每每小时通过数据流量就高达270Tbit。面对日益增多的数据和应用，大量基于x86体系的小型服务器面临严峻挑战：如果没有强大的计算能力作为支持，应用的发展会很快收到制约。 计算性能的新增长路径
归根结底，计算性能的提高还依赖单个CPU的处理能力的提高。在芯片层面，提高计算性能常见的方式有两种：一是提高主频，即让CPU在同样的时间内执行更多的指令。但由于芯片工艺的限制，进一步提高主频非常困难。二是采用多核心，形象说来即是“人多力量大”。多个处理单元自然要比单个的计算能力要强。为此而出现了SMT(对称多线程处理)技术和CMP(单芯片多处理器)架构。由于局限于当时的制造工艺，CMP一直都无法解决芯片高发热量和核心面积大小的问题，成本非常高昂，因此仅仅在高端市场发布，无法大规模推广。因此，众多厂家将目光转到了SMT架构上，其中，英特尔推出的超线程技术的核心就是SMT架构的运用。虽然SMT技术能够有效提升计算能力，但毕竟只有一个物理核心，对于性能的提升实在有限。
在制造工艺飞速发展的今天，开发人员再次将目光集中在CMP架构上，希望能够将在x86平台上实现CMP。AMD、英特尔都公布了自己的双核研发计划——在2005年推出各自的双核产品。为了能够在持续提升x86架构CPU的计算性能，AMD最先推出了双核CPU应用于商业计算市场。
处理器的实际性能是处理器在每个时钟周期内所能处理器指令数的总量，因此增加一个内核，处理器每个时钟周期内可执行的单元数理论上将增加一倍。双核可以近一倍地提升计算性能。同时，引入双核心的架构将可以全面增加处理器的功能性。随着应用的增多，单个服务器往往需要支持多种应用。对于单核CPU而言，需要轮换着分给每个独立任务的时间，任务之间的切换浪费了不少宝贵的CPU资源。使用多核CPU后，多个独立任务可以有不同的处理单元执行，较单核而言，效率、性能自然表现不俗。
AMD的制胜之道
从双核技术本身来看，双内核应该具备两个物理上的运算内核。据现有的资料显示，AMD Opteron 处理器从一开始设计时就考虑到了添加第二个内核，两个CPU内核通过使用系统请求接口SRI， 使用相同的HyperTransport技术和内存控制器，兼容90纳米单内核处理器所使用的940引脚接口。可以说，AMD的解决方案是真正的“双核”，其技术架构为实现双核和多核奠定了坚实的基础。AMD直连架构(也就是通过超传输技术让CPU内核直接跟外部输入/输出相连，不通过前端总线)和集成内存控制器技术，使得每个内核都自己的高速缓存可资遣用，都有自己的专用车道直通输入/输出，没有资源争抢的问题，实现双核和多核更容易。
AMD的双核CPU跟现有单核CPU接口规格(管脚数)、功耗一样，因此从单核换成双核，不需要更换芯片组、主板、电源，只需要升级BIOS软件、拔下单核处理器插上双核处理器就行了，芯片组、主板、电源厂商不用投入新的研发成本，价格会按半导体市场的规律自然降低，用户现有的设备也可以通过升级CPU提升性能。因此在应用上具备一个非常大的优势，那就是功耗不变。也许对于普通用户来说功耗影响不大，但对于高密度的服务器如数据中心来说，就具备了很大的优势，不需要增加额外的散热设备，就可以立即提升系统的性能，降低总拥有成本。
以双核皓龙服务器的典型产品曙光R210A服务器为例，作为2路服务器，其总电源功率仅需411W，每路计算能力功耗少于95瓦，单位瓦特能量的计算能力超强。曙光R210A定位为计算节点，高度为1U，具备2路服务器性能，支持AMD64 双核处理器，可扩展到4路，在高度密集的1U服务器中，集成4个处理器核心。在标准42U机柜中，可以得到168个处理器的计算能力，为构建大计算能力、高密度机群超级计算机提供可能。从对用户投资保护的角度出发，曙光R210A服务器先期可以采用单核处理器，后续可以为根据用户的实际需要来升级双核处理器，所做工作只是用双核处理器替换先前的单核处理器。曙光A系列服务器市场经过两年来的市场验证，已经被广大用户所认可。从单路、2路、4路、8路服务器都具有较大优势，曙光公司具备了高端竞争和服务的能力，基于曙光自主技术，曙光服务器可实现对双核等核心技术的平滑过度，这将成为用户投资保值的最有力的保障。
基于以上分析和产品实例，AMD的双核技术的优势非常明显，在以视频编辑、科学计算、服务器整合，虚拟化等计算密集型和多线程应用中，双核心及多核心处理器将发挥出最大的性能。
多核心时代的应用趋势
在高性能计算领域常常倡导的两种方式：分布式计算和高性能计算集群。分布式计算要求多个计算单元可以各自处理不同的指令和数据，AMD的“双核”技术正是基于这样的思想设计；高性能计算集群则要求所有的计算能力能够协同工作，包括同一处理器内部的多个核心、同一服务器中的多个处理器、甚至计算网格中的大量服务器。随着多核应用的不断深入，兼备分布式计算和高性能集群的两种特性的平台将对服务器进行整合。
业界专业分析家们预测，随着服务器性能的提高，能够让一台服务器上若干任务甚至若干系统并行不悖的虚拟技术将在2006～2007年成为计算机平台的新亮点，并给予计算机全新的面貌。目前厂商们已经推出了不同的虚拟化技术，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PC资源独立工作。换句话说，这些技术应该允许用户在他们的PC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。比如，一个虚拟系统能够扫描病毒，另外的虚拟系统则可以执行应用程序。强大的计算性能和多任务执行能力，这些正是双核甚至多核处理器的过人之处，顺应未来的应用趋势。
对单个服务器而言，虚拟技术的出现和普及对其性能提出了很高的要求。在保证多系统分别运转的同时，也要能够集中协同应对瞬间并发的计算需求高峰，尤其对企业而言，应用繁多，且计算需求具有极大的波动幅度。目前，采用直连架构的AMD64技术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输入/输出带宽，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。
在我们有了双内核处理器，或者说当我们的计算走到多核这条技术路线之后，计算能力爆炸的导火索其实刚刚被点燃。AMD的64位x86体系以及多核心设计架构为企业提供了完美的技术选择。虚拟化、服务器整合等概念还只是这场革命的开始，双核对于企业乃至家庭计算来说绝不是1+1＝2这么简单。
归根结底，计算性能的提高还依赖单个CPU的处理能力的提高。在芯片层面，提高计算性能常见的方式有两种：一是提高主频，即让CPU在同样的时间内执行更多的指令。但由于芯片工艺的限制，进一步提高主频非常困难。二是采用多核心，形象说来即是“人多力量大”。多个处理单元自然要比单个的计算能力要强。为此而出现了SMT(对称多线程处理)技术和CMP(单芯片多处理器)架构。由于局限于当时的制造工艺，CMP一直都无法解决芯片高发热量和核心面积大小的问题，成本非常高昂，因此仅仅在高端市场发布，无法大规模推广。因此，众多厂家将目光转到了SMT架构上，其中，英特尔推出的超线程技术的核心就是SMT架构的运用。虽然SMT技术能够有效提升计算能力，但毕竟只有一个物理核心，对于性能的提升实在有限。
在制造工艺飞速发展的今天，开发人员再次将目光集中在CMP架构上，希望能够将在x86平台上实现CMP。AMD、英特尔都公布了自己的双核研发计划——在2005年推出各自的双核产品。为了能够在持续提升x86架构CPU的计算性能，AMD最先推出了双核CPU应用于商业计算市场。
处理器的实际性能是处理器在每个时钟周期内所能处理器指令数的总量，因此增加一个内核，处理器每个时钟周期内可执行的单元数理论上将增加一倍。双核可以近一倍地提升计算性能。同时，引入双核心的架构将可以全面增加处理器的功能性。随着应用的增多，单个服务器往往需要支持多种应用。对于单核CPU而言，需要轮换着分给每个独立任务的时间，任务之间的切换浪费了不少宝贵的CPU资源。使用多核CPU后，多个独立任务可以有不同的处理单元执行，较单核而言，效率、性能自然表现不俗。
AMD的制胜之道
从双核技术本身来看，双内核应该具备两个物理上的运算内核。据现有的资料显示，AMD Opteron 处理器从一开始设计时就考虑到了添加第二个内核，两个CPU内核通过使用系统请求接口SRI， 使用相同的HyperTransport技术和内存控制器，兼容90纳米单内核处理器所使用的940引脚接口。可以说，AMD的解决方案是真正的“双核”，其技术架构为实现双核和多核奠定了坚实的基础。AMD直连架构(也就是通过超传输技术让CPU内核直接跟外部输入/输出相连，不通过前端总线)和集成内存控制器技术，使得每个内核都自己的高速缓存可资遣用，都有自己的专用车道直通输入/输出，没有资源争抢的问题，实现双核和多核更容易。
AMD的双核CPU跟现有单核CPU接口规格(管脚数)、功耗一样，因此从单核换成双核，不需要更换芯片组、主板、电源，只需要升级BIOS软件、拔下单核处理器插上双核处理器就行了，芯片组、主板、电源厂商不用投入新的研发成本，价格会按半导体市场的规律自然降低，用户现有的设备也可以通过升级CPU提升性能。因此在应用上具备一个非常大的优势，那就是功耗不变。也许对于普通用户来说功耗影响不大，但对于高密度的服务器如数据中心来说，就具备了很大的优势，不需要增加额外的散热设备，就可以立即提升系统的性能，降低总拥有成本。
以双核皓龙服务器的典型产品曙光R210A服务器为例，作为2路服务器，其总电源功率仅需411W，每路计算能力功耗少于95瓦，单位瓦特能量的计算能力超强。曙光R210A定位为计算节点，高度为1U，具备2路服务器性能，支持AMD64 双核处理器，可扩展到4路，在高度密集的1U服务器中，集成4个处理器核心。在标准42U机柜中，可以得到168个处理器的计算能力，为构建大计算能力、高密度机群超级计算机提供可能。从对用户投资保护的角度出发，曙光R210A服务器先期可以采用单核处理器，后续可以为根据用户的实际需要来升级双核处理器，所做工作只是用双核处理器替换先前的单核处理器。曙光A系列服务器市场经过两年来的市场验证，已经被广大用户所认可。从单路、2路、4路、8路服务器都具有较大优势，曙光公司具备了高端竞争和服务的能力，基于曙光自主技术，曙光服务器可实现对双核等核心技术的平滑过度，这将成为用户投资保值的最有力的保障。
基于以上分析和产品实例，AMD的双核技术的优势非常明显，在以视频编辑、科学计算、服务器整合，虚拟化等计算密集型和多线程应用中，双核心及多核心处理器将发挥出最大的性能。
多核心时代的应用趋势
在高性能计算领域常常倡导的两种方式：分布式计算和高性能计算集群。分布式计算要求多个计算单元可以各自处理不同的指令和数据，AMD的“双核”技术正是基于这样的思想设计；高性能计算集群则要求所有的计算能力能够协同工作，包括同一处理器内部的多个核心、同一服务器中的多个处理器、甚至计算网格中的大量服务器。随着多核应用的不断深入，兼备分布式计算和高性能集群的两种特性的平台将对服务器进行整合。
业界专业分析家们预测，随着服务器性能的提高，能够让一台服务器上若干任务甚至若干系统并行不悖的虚拟技术将在2006～2007年成为计算机平台的新亮点，并给予计算机全新的面貌。目前厂商们已经推出了不同的虚拟化技术，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PC资源独立工作。换句话说，这些技术应该允许用户在他们的PC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。比如，一个虚拟系统能够扫描病毒，另外的虚拟系统则可以执行应用程序。强大的计算性能和多任务执行能力，这些正是双核甚至多核处理器的过人之处，顺应未来的应用趋势。
对单个服务器而言，虚拟技术的出现和普及对其性能提出了很高的要求。在保证多系统分别运转的同时，也要能够集中协同应对瞬间并发的计算需求高峰，尤其对企业而言，应用繁多，且计算需求具有极大的波动幅度。目前，采用直连架构的AMD64技术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输入/输出带宽，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。
在我们有了双内核处理器，或者说当我们的计算走到多核这条技术路线之后，计算能力爆炸的导火索其实刚刚被点燃。AMD的64位x86体系以及多核心设计架构为企业提供了完美的技术选择。虚拟化、服务器整合等概念还只是这场革命的开始，双核对于企业乃至家庭计算来说绝不是1+1＝2这么简单。
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david_xie 2007-09-26
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好文章,学习了
