小型機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)概述及各廠家小型機(jī)介紹

小型機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)概述目錄小型機(jī)歷史及定義各廠商小型機(jī)內(nèi)部構(gòu)造小型機(jī)體系結(jié)構(gòu)小型機(jī)分區(qū)技術(shù)介紹小型機(jī)CPU介紹小型機(jī)操作系統(tǒng)小型機(jī)與x86服務(wù)器對(duì)比第一代計(jì)算機(jī)和大型機(jī)世界上第一臺(tái)現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)“埃尼阿克”(ENIAC)，長30.48米，寬1米，高2.4米，占地面積約170平方米，30個(gè)操作臺(tái)，重達(dá)30英噸，耗電量150千瓦，每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法。1964年，IBM推出了劃時(shí)代的大型機(jī)System360，System360成為第一部具有硬件擴(kuò)充彈性化的特點(diǎn)的大型主機(jī)。小型機(jī)名字由來1965年DEC公司的PDP-8的小型計(jì)算機(jī)發(fā)布上市，此時(shí)倫敦街頭正流行“迷你裙”，因此這款當(dāng)時(shí)小巧玲瓏的機(jī)器被稱為“Minicomputer”，產(chǎn)品一經(jīng)推出，由于其小巧的外形和具有競爭力的價(jià)格受到市場(chǎng)青睞，并引發(fā)了當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)市場(chǎng)的小型化革命，小型機(jī)的名字由此而來。小型機(jī)定位目前市場(chǎng)上按體系架構(gòu)分類，服務(wù)器可分為：X86服務(wù)器、小型機(jī)、大型機(jī)大型機(jī)小型機(jī)X86服務(wù)器廠商：IBM廠商：IBM、HP、Oracle、浪潮廠商：浪潮、Dell、聯(lián)想、曙光、華為等單機(jī)性能出貨量小型機(jī)定義小型機(jī)泛指各個(gè)計(jì)算機(jī)廠商生產(chǎn)的基于RISC（ReducedInstructionSetComputer精簡指令集）或者EPIC技術(shù)的CPU，運(yùn)行UNIX一類操作系統(tǒng)（每個(gè)廠商都有自己“改良版”的UNIX）的服務(wù)器，此類服務(wù)器一般用于商業(yè)領(lǐng)域計(jì)算、處理的應(yīng)用。CPU操作系統(tǒng)廠商目錄小型機(jī)歷史及定義各廠商小型機(jī)內(nèi)部構(gòu)造小型機(jī)體系結(jié)構(gòu)小型機(jī)分區(qū)技術(shù)介紹小型機(jī)CPU介紹小型機(jī)操作系統(tǒng)小型機(jī)與x86服務(wù)器對(duì)比各廠家小型機(jī)產(chǎn)品小型機(jī)屬于中高端服務(wù)器產(chǎn)品，有研發(fā)能力的各大廠商為維持在服務(wù)器市場(chǎng)的戰(zhàn)略地位都會(huì)推出自己的小型機(jī)產(chǎn)品，目前擁有小型機(jī)產(chǎn)品的廠商主要有IBM、HP、Oracle和富士通及中國浪潮小型機(jī)采用的是主機(jī)/啞終端模式,并且各家廠商均有各自的體系結(jié)構(gòu),彼此互不兼容。各廠家小型機(jī)產(chǎn)品線中端高端低端超低端>250萬15-25萬25-50萬50-100萬100-250萬超高端K1910K1930K1950P780P770P760P750P740P730P720P710K1產(chǎn)品線IBMPowerSuperdome2Rx9900SD

28sRx9800HP動(dòng)能系列Rx2800i4CAMPSPARCT5-2

SPARCT5-8/M10-4S

SPARCT5-4/M10

OracleT5浪潮國產(chǎn)小型機(jī)產(chǎn)品線旗艦型32路256核核心型

32路128核靈動(dòng)型8路64核K1950K1930K1910

整機(jī)RAS特性增強(qiáng)

計(jì)算性能提升K1產(chǎn)品線實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵應(yīng)用主機(jī)高中低端市場(chǎng)全面覆蓋K1910——靈動(dòng)迅捷，關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)的高效整合平臺(tái)K1930——堅(jiān)若磐石，關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)的護(hù)航基石K1950——卓越超群，關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)的最佳部署平臺(tái)配合K-UX、K-DB，滿足全部關(guān)鍵行業(yè)客戶需求下一代千核級(jí)關(guān)鍵應(yīng)用主機(jī)小型機(jī)構(gòu)成-天梭K1系統(tǒng)浪潮天梭K1系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，包括計(jì)算模塊、互連模塊、管理模塊等，其中計(jì)算模塊為主要模塊，包含CPU、內(nèi)存等部件，互聯(lián)模塊用于各個(gè)計(jì)算模塊的連接計(jì)算模塊互連模塊管理模塊散熱模塊I/O模塊電源模塊各個(gè)模塊小型機(jī)構(gòu)成-天梭K1系統(tǒng)計(jì)算模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)浪潮天梭K1系統(tǒng)硬件系統(tǒng)互連拓?fù)淙缬覉D所示：主要由8個(gè)計(jì)算模塊和4個(gè)NR板組成，每個(gè)計(jì)算板上兩個(gè)NC芯片，每個(gè)NC芯片有4個(gè)高速NI端口，每個(gè)NI端口的速率達(dá)到8.5GB/s，16個(gè)NC和4個(gè)NR實(shí)現(xiàn)全互連。小型機(jī)構(gòu)成-天梭K1系統(tǒng)計(jì)算模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)計(jì)算模塊為系統(tǒng)提供強(qiáng)大的計(jì)算能力，以及多種設(shè)備接口，是系統(tǒng)的核心模塊小型機(jī)構(gòu)成-天梭K1系統(tǒng)K2芯片國際先進(jìn)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的處理器協(xié)同芯片16端口的高階交叉開關(guān)實(shí)現(xiàn)32路系統(tǒng)的單級(jí)網(wǎng)路跳步連接通過高帶寬冗余鏈路分別與各處理模塊相連,構(gòu)成多平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中國成為世界上第三個(gè)掌握此核心技術(shù)的國家小型機(jī)產(chǎn)品——IBM篇小型機(jī)構(gòu)成-IBM770IBM小型機(jī)770由四個(gè)4U機(jī)架服務(wù)器組成，多個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器之間通過SMPFlex線纜按照一定的規(guī)則順序連接起來。小型機(jī)構(gòu)成-IBM770每個(gè)4U機(jī)架式服務(wù)器包括一個(gè)Power7處理器卡，封裝了兩個(gè)Power7芯片插槽和16個(gè)DDR3內(nèi)存插槽。小型機(jī)產(chǎn)品-HP篇小型機(jī)構(gòu)成-HPSuperDome2惠普的小型機(jī)SuperDome2定位為關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù)器，為刀片架構(gòu)，主要由I/O擴(kuò)展柜、刀片機(jī)箱和存儲(chǔ)單元三部分組成。每個(gè)刀片機(jī)箱可插8個(gè)刀片，每個(gè)刀片可支持兩顆安騰CPU。小型機(jī)構(gòu)成-HPSuperDome2以下為Superdome2刀片上的主要組成單元。其中每個(gè)CPU通過4顆MemoryBuffer（內(nèi)存緩沖）芯片連接到16個(gè)DDR3-RDIMM（RegisteredECC）內(nèi)存插槽。2顆Itanium處理器與sx3000Agent芯片組之間的連接，是通過每個(gè)CPU提供的3條QPI來實(shí)現(xiàn)的。小型機(jī)構(gòu)成-HPSuperDome2小型機(jī)產(chǎn)品——Oracle篇小型機(jī)構(gòu)成-OracleT5系列服務(wù)器Oracle的T5系列處理器，其中T5代表此類服務(wù)器所用CPU為T5系列處理器，T5-x中的x代表CPU數(shù)量。OracleT5-1B、T5-2、T5-4、T5-8系列處理器小型機(jī)構(gòu)成-OracleT5系列服務(wù)器Oracle系列服務(wù)器支持1/2/4/8顆CPU互聯(lián)，其中兩顆T5CPU處理器互聯(lián)如下圖。本章小結(jié)總而言之，小型機(jī)有著有普通服務(wù)器不一樣的內(nèi)部構(gòu)造，這是由于各廠商為提高小型機(jī)的整機(jī)性能和高可靠性而進(jìn)行整體優(yōu)化的結(jié)果。目錄小型機(jī)歷史及定義各廠商小型機(jī)內(nèi)部構(gòu)造小型機(jī)體系結(jié)構(gòu)小型機(jī)CPU介紹小型機(jī)分區(qū)技術(shù)介紹小型機(jī)操作系統(tǒng)小型機(jī)與x86服務(wù)器對(duì)比小型機(jī)體系結(jié)構(gòu)SMP結(jié)構(gòu)：目前IBMPOWER系列處理器采用的是SMP結(jié)構(gòu)，在CPU設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)架構(gòu)等方面進(jìn)行優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)最大32路CPU互聯(lián)。NUMA結(jié)構(gòu)：目前浪潮天梭K1系統(tǒng)及惠普的SuperDome2采用的是NUMA結(jié)構(gòu)。CPU直連：OracleT5系列小型機(jī)采用的體系結(jié)構(gòu)天梭

K1P795Superdome2SPARCM6-32FujitsuM10服務(wù)器體系架構(gòu)-SMP

SMP(SymmetricMultiProcessing)：全稱是對(duì)稱多處理技術(shù)，是指在一個(gè)計(jì)算機(jī)上匯集了一組處理器(多CPU),各CPU之間共享內(nèi)存子系統(tǒng)以及總線結(jié)構(gòu)。服務(wù)器體系架構(gòu)-SMPSMP(SymmetricMultiProcessing)，并行處理技術(shù)，應(yīng)用比較廣泛，單處理器很難滿足實(shí)際應(yīng)用需求，廠商開始采用對(duì)稱多處理來解決問題，常規(guī)的是4-8個(gè)CPU。CPU內(nèi)部必須內(nèi)置APIC單元。相同的產(chǎn)品型號(hào)，同樣類型的CPU核心盡可能保持相同的產(chǎn)品序列編號(hào)SMP架構(gòu)遵循的基本規(guī)則完全相同的運(yùn)行頻率SMP體系結(jié)構(gòu)適用性擴(kuò)展方面可用性方面可用性較差能承擔(dān)一般性系統(tǒng)業(yè)務(wù)，在對(duì)應(yīng)核心業(yè)務(wù)時(shí)，難以保障用戶投資擴(kuò)展能力有限每個(gè)CPU通過相同的內(nèi)存總線訪問，造成內(nèi)存訪問沖突，降低CPU效率NUMA體系結(jié)構(gòu)介紹

NUMA(Non-UniformMemoryAccess)：為了突破SMP在擴(kuò)展能力上的限制，來構(gòu)建大型系統(tǒng)，NUMA技術(shù)順勢(shì)而生。NUMA（非一致性訪問存儲(chǔ)架構(gòu)）由多個(gè)CPU模塊組成，每個(gè)CPU模塊由多個(gè)CPU組成，并且具有獨(dú)立的本地內(nèi)存、I/O槽口80末-90初90年代2000年20002001至今Cray推出Cray6400Compaq推出GS320HP推出SuperdomeINSPUR推出K1Sequent提出定義IBM推出NUMA-QNUMA體系結(jié)構(gòu)介紹——發(fā)展歷程N(yùn)UMA體系結(jié)構(gòu)介紹訪問速度：本地節(jié)點(diǎn)>鄰居節(jié)點(diǎn)>遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)鄰居節(jié)點(diǎn)本地節(jié)點(diǎn)對(duì)于某個(gè)節(jié)點(diǎn)中的所有CPU，此節(jié)點(diǎn)稱為本地節(jié)點(diǎn)與本地節(jié)點(diǎn)相鄰的節(jié)點(diǎn)稱為鄰居節(jié)點(diǎn)非本地節(jié)點(diǎn)或鄰居節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，稱為遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)NUMA具有多個(gè)節(jié)點(diǎn)(Node)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以擁有多個(gè)CPU(每個(gè)CPU可以具有多個(gè)核或線程)。節(jié)點(diǎn)可分為本地節(jié)點(diǎn)(LocalNode)、鄰居節(jié)點(diǎn)(NeighbourNode)和遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)(RemoteNode)三種類型。具有多個(gè)CPU模塊，每個(gè)模塊又幾個(gè)CPU組成，分別有獨(dú)立的內(nèi)存、I/O、總線NUMA系統(tǒng)既能訪問本地內(nèi)存又可以訪問遠(yuǎn)程內(nèi)存。良好的伸縮性NUMA體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)擺脫超大總線對(duì)多處理器的束縛，增強(qiáng)單一操作系統(tǒng)可管理的處理器、內(nèi)存和I/O插槽讓處理器快速的訪問在同一單元的內(nèi)存NUMA體系結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)提供內(nèi)存互聯(lián)的硬件系統(tǒng)在保持系統(tǒng)規(guī)模高擴(kuò)展的前提下，實(shí)現(xiàn)處理器帶寬與網(wǎng)絡(luò)帶寬相對(duì)平衡，并同時(shí)保持較低的互連網(wǎng)絡(luò)平均延遲。NUMA體系結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)NUMA系統(tǒng)的帶寬較寬，適合多線程、多事務(wù)的并發(fā)處理模式高負(fù)荷下，保障系統(tǒng)高性能、穩(wěn)定性、可靠性銀行設(shè)備稅控設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)站機(jī)場(chǎng)進(jìn)出港系統(tǒng)證卷交易其他設(shè)備和終端存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵應(yīng)用主機(jī)電信通訊設(shè)備NUMA體系結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)性能SMPNUMA操作性★★★★★★★穩(wěn)定性★★★★★★★★安全性★★★★★★★★可擴(kuò)展性★★★★★★★開放性★★★★★★★靈活性★★★★★★★可維護(hù)性★★★★★★★NUMA結(jié)構(gòu)與SMP結(jié)構(gòu)對(duì)比目錄小型機(jī)歷史及定義各廠商小型機(jī)內(nèi)部構(gòu)造小型機(jī)體系結(jié)構(gòu)小型機(jī)分區(qū)技術(shù)介紹小型機(jī)CPU介紹小型機(jī)操作系統(tǒng)小型機(jī)與x86服務(wù)器對(duì)比分區(qū)概念所謂分區(qū),就是將一臺(tái)物理上的服務(wù)器劃分為多臺(tái)機(jī)器來使用的技術(shù)，可分為物理分區(qū)、虛擬分區(qū)。在小型機(jī)分區(qū)技術(shù)里：物理分區(qū)可分為固定式分區(qū)、靜態(tài)分區(qū)以及動(dòng)態(tài)分區(qū)三種虛擬分區(qū)可分為邏輯分區(qū)、微分區(qū)。APP1HW1OS1APP2APPn…虛擬分區(qū)APP3HW3OS3APP1HW1OS1APP1HW1OS1物理分區(qū)OS2OSnIBMPOWER服務(wù)器應(yīng)用模式SystemP服務(wù)器在一般的計(jì)算環(huán)境中，都是以虛擬化的方式出現(xiàn)。HMC(HardwareManagementConsole，硬件管理控制臺(tái))和IVM(IntegratedVirtualizationManager，集成虛擬化管理器)、SystemsDirector

為實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的虛擬化提供了強(qiáng)有力的支持。通過HMC管理服務(wù)器通過IVM管理服務(wù)器通過Director管理服務(wù)器POWERSystem分區(qū)技術(shù)——LPAR、DLPAR、VPAR邏輯分區(qū)（LPAR）就是將單臺(tái)服務(wù)器劃分成多個(gè)邏輯服務(wù)器，彼此運(yùn)行獨(dú)立的應(yīng)用程序。每個(gè)LPAR擁有自己的CPU、內(nèi)存和I/O設(shè)備分配。此類分區(qū)是在固件級(jí)別而不是在物理資源級(jí)別進(jìn)行的。每個(gè)LPAR包含自己的操作系統(tǒng)。然而，邏輯分區(qū)也有些限制，如要增加或刪除資源，必須停止邏輯分區(qū)的運(yùn)行，然后重新引導(dǎo)分區(qū)。動(dòng)態(tài)邏輯分區(qū)(DLPAR)則允許在不中斷應(yīng)用操作的情況下，增加或減少分區(qū)占用的資源，為計(jì)算環(huán)境提供了很大的靈活性。微分區(qū)也是一種邏輯分區(qū)，是在Power5及以后處理上使用的技術(shù)，它對(duì)CPU的劃分粒度更細(xì)了，每顆CPU可以等分成多個(gè)具有相同處理能力的EntitleUnit，而每個(gè)分區(qū)最少可以分配0.1個(gè)EntitleUnit。使用微分區(qū)技術(shù)對(duì)CPU資源的劃分更加靈活了，提高了CPU資源的利用率。POWER系統(tǒng)管理程序(Hypervisor)控制分配物理處理器資源給每個(gè)共享的處理器分區(qū)。LPAR的問題UnassignedondemandresourcesHypervisorLinuxpartitionsIBMiAIXV5.3partitionsVirtualStorageVirtualI/OServerWorkloadmanagementandprovisioningVirtualNetworksVirtualProcessorsAIXV6partitionsVEnetVSCSIIVM**LinuxKernelsAIXKernelsVirtualNetwork/StorageAIX/WPARSKernelsSLIC邏輯分區(qū)/微分區(qū)的原理和問題IBM的虛擬化在系統(tǒng)最底層使用Hypervisor實(shí)現(xiàn)分區(qū)資源的劃分，一個(gè)mini的AIX操作系統(tǒng)，邏輯分區(qū)下，其CPU/內(nèi)存資源在一個(gè)資源池中進(jìn)行分配，而IO板卡和內(nèi)置存儲(chǔ)資源也需要統(tǒng)一由Hypervisor進(jìn)行管理。因此，從體系架構(gòu)上無法做到真正的分區(qū)之間的電氣隔離，在分區(qū)的安全性和穩(wěn)定性上存在風(fēng)險(xiǎn)。因一個(gè)分區(qū)的故障導(dǎo)致整機(jī)宕機(jī)的情況在電信、銀行行業(yè)中也有發(fā)生。微分區(qū)的部署模式下，需要額外使用1-2個(gè)邏輯分區(qū)安裝VIOS(虛擬IO服務(wù)器)，用于處理微分區(qū)之間的IO資源的共享使用，但內(nèi)存/CPU資源由Hypervisor統(tǒng)一管理調(diào)配，如果用于存儲(chǔ)VIOS核心的內(nèi)存出現(xiàn)物理故障，有很大可能導(dǎo)致VIOS分區(qū)宕機(jī)，從而導(dǎo)致所有微分區(qū)的IO出現(xiàn)故障而宕機(jī)。單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)非電氣隔離，分區(qū)故障容易引起整機(jī)宕機(jī)浪潮天梭K1系統(tǒng)分區(qū)技術(shù)硬件分區(qū)：浪潮天梭K1系統(tǒng)可選擇硬件分區(qū)技術(shù)，單一分區(qū)（節(jié)點(diǎn)）裝載單一操作系統(tǒng)，各個(gè)分區(qū)擁有獨(dú)自的資源。應(yīng)用容器：浪潮天梭K1系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在同一操作系統(tǒng)內(nèi)將不同應(yīng)用隔離起來，實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用之間的隔離。APP1HW1OS1APP3HW3OS3APP1HW1OS1硬件分區(qū)APP1HW1OS1APP2APPn…應(yīng)用容器硬件分區(qū)、應(yīng)用容器技術(shù)優(yōu)勢(shì)最高級(jí)別可靠性：分區(qū)與分區(qū)之間完全電氣隔離，一個(gè)分區(qū)出現(xiàn)的軟件或者資源故障對(duì)其他分區(qū)沒有任何影響，最高級(jí)別的可靠性。降低總體擁有成本：分區(qū)的功能降低了總體擁有成本。硬件分區(qū)應(yīng)用容器一定級(jí)別的可靠性：實(shí)現(xiàn)在同一操作系統(tǒng)上不同應(yīng)用的隔離。更高程度的靈活性：硬件資源可被所有應(yīng)用程序共享，資源配置更靈活。目錄小型機(jī)歷史及定義各廠商小型機(jī)內(nèi)部構(gòu)造小型機(jī)體系結(jié)構(gòu)及分區(qū)技術(shù)小型機(jī)CPU介紹小型機(jī)操作系統(tǒng)小型機(jī)與x86服務(wù)器對(duì)比復(fù)雜指令集-----CISC(ComplexInstructionSetComputer）X86系統(tǒng)IA-32、EM64T、AMD64精簡指令集----RISC（ReducedInstructionSetComputing）Power、SPARC處理器（IBM、oracle小型機(jī)）專用平臺(tái)、專用系統(tǒng)大型應(yīng)用后臺(tái)密集集中處理顯式并行指令集----EPIC(ExplicitlyParallelInstructionComputers）IA-64安騰處理器（Hpsuperdome、浪潮K1關(guān)鍵應(yīng)用計(jì)算機(jī)）大型應(yīng)用后臺(tái)密集集中處理專用平臺(tái)、專用系統(tǒng)CPU指令集分類CPU指令集比較比較內(nèi)容RISC/EPICCISC指令系統(tǒng)簡單、精簡復(fù)雜、龐大指令數(shù)目通常小于100通常大于200指令格式通常小于4通常大于4尋址方式通常小于4通常大于4指令字長等長不固定各種指令使用頻率相對(duì)平均相差較大各種指令執(zhí)行時(shí)間絕大多數(shù)在一個(gè)周期內(nèi)完成相差較大優(yōu)化編譯實(shí)現(xiàn)易實(shí)現(xiàn)相對(duì)困難如今CISC和RISC/EPIC指令集之間也相互學(xué)習(xí)，CISC指令也不隨意增加，大部分指令也能在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成。RISC也設(shè)計(jì)了一些復(fù)雜的指令，允許在更多時(shí)鐘周期內(nèi)完成。各廠商小型機(jī)CPU浪潮和惠普使用的為Intel的安騰系列CPUIBM主要為POWER系列CPUOracle主要為SPARC的T系列和M系列CPU安騰CPU產(chǎn)品定位及應(yīng)用場(chǎng)景分析Intel安騰系列處理器的市場(chǎng)定位是在于企業(yè)級(jí)服務(wù)器與高效能運(yùn)算系統(tǒng)。面向商業(yè)智能分析、數(shù)據(jù)庫、大型內(nèi)存應(yīng)用、云計(jì)算等最繁重的應(yīng)用領(lǐng)域。商業(yè)智能分析數(shù)據(jù)庫云計(jì)算大型內(nèi)存應(yīng)用安騰CPU產(chǎn)品亮點(diǎn)關(guān)鍵業(yè)務(wù)頂級(jí)計(jì)算能力針對(duì)UNIX與大型主機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)采用安騰CPU的UNIX操作系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫、大型ERP等應(yīng)用測(cè)試，證實(shí)了安騰CPU的超級(jí)計(jì)算能力關(guān)鍵數(shù)據(jù)終極保護(hù)安騰CPU集成了多種容錯(cuò)技術(shù)，處理器可自動(dòng)檢測(cè)并從多種錯(cuò)誤中恢復(fù)另外安騰CPU在設(shè)計(jì)過程中始終將錯(cuò)誤預(yù)防放在首要位置，很多錯(cuò)誤在電路設(shè)計(jì)層面就被避免安騰CPU具有一系列的RAS特性，保證了數(shù)據(jù)完整性功耗智能管理Intel獨(dú)有的睿頻加速技術(shù)提供了先進(jìn)的功耗監(jiān)控和管理功能，最大化平衡了處理器性能和功耗支持內(nèi)存動(dòng)態(tài)時(shí)鐘，降低了系統(tǒng)功耗IntelItanium9500:迄今為止最出色的Intel處理器CommonEnterpriseBenchmarks相對(duì)于9300系列處理器有了巨大提升整體性能提高2.4倍2倍的核數(shù)，2倍的指令吞吐量主頻提升40%，I/O速率提升33%功耗降低8%，待機(jī)功耗降低80%關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)Intel指令重試Intel?

超線程技術(shù),增強(qiáng)的雙域多線程支持Intel?Itanium處理器新指令增強(qiáng)的企業(yè)級(jí)表現(xiàn)534bundle,12-wideissuepipelineIntelItanium處理器新指令自適應(yīng)預(yù)加載8核心總共54MB高速緩存Intel超線程技術(shù)，雙域多線程支持

12345678MemIntALUFPBrNop線程并行核心并行內(nèi)存并行指令并行Itanium9500無處不在的并行技術(shù)高端的可伸縮性54大量的內(nèi)存訪問64b可尋址能力

50b物理尋址目錄一致性

目錄緩存有效的可伸縮性Itanium9500支持大型企業(yè)系統(tǒng)領(lǐng)先的系統(tǒng)可用性55增加或減少系統(tǒng)容量高效的CPU,IOH,Memory維修和升級(jí)ElectricallyIsolatedPartitions硬件分區(qū)熱插拔動(dòng)態(tài)容量改變業(yè)務(wù)連續(xù)性永不停頓+

-世界級(jí)的RAS56更完整的錯(cuò)誤處理-HW/SW恢復(fù)機(jī)制緩存線路錯(cuò)誤預(yù)測(cè)處理擴(kuò)大保護(hù)-增加誤差修正功能重試指令自動(dòng)恢復(fù)正常錯(cuò)誤檢測(cè)錯(cuò)誤修正Intel指令重試技術(shù)端到端的錯(cuò)誤檢測(cè)Intel緩存安全技術(shù)完整的固件錯(cuò)誤處理-MACItaniumRAS有助于提供不間斷的彈性00011011Intel指令重試技術(shù)指令重試特性可顯著改善系統(tǒng)的可用性在不同階段能夠偵測(cè)到更多的錯(cuò)誤在指令緩存池里的錯(cuò)誤的指令會(huì)被重新執(zhí)行以使系統(tǒng)從嚴(yán)重錯(cuò)誤中恢復(fù)過來57Intel指令重現(xiàn)技術(shù)能夠避免系統(tǒng)宕機(jī)和數(shù)據(jù)崩潰指令緩存池重試路徑增強(qiáng)的Intel超線程技術(shù)

支持雙域多線程可顯著增強(qiáng)處理器性能最小化了傳統(tǒng)安騰多線程實(shí)現(xiàn)過程中線程轉(zhuǎn)換的成本并行指令的執(zhí)行最大化提高了指令執(zhí)行的效率58后端前端InstructionBuffer

特有的EPIC架構(gòu)增加了整體指吞吐率指令緩存池Poulson的架構(gòu)和新指令為安騰計(jì)算的未來打下基礎(chǔ)安騰CPU的新指令I(lǐng)ndividualPoulsonCoreBuffersFloatingPointExecutionIntegerExecution1stlevelCache1stlevelCacheBranchPredictInterfaceLogic1stlevelCacheMid-LevelInst.Cache

PipeLineControlMid-LevelDataCacheInstructionQueuesBuffersIntegerRegisterFloatingPtRFBRCTL線程控制hint@priority整數(shù)運(yùn)算mpy4mpyshl4clz擴(kuò)展軟件預(yù)取ifetch.count擴(kuò)展的據(jù)訪問提示movdahrPoulson繼承并優(yōu)化了以往安騰系列CPU的代碼，沒有重新編譯新指令簡化了常見任務(wù)和分支操作幫助未來安騰性能更上一層樓59Intel睿頻加速技術(shù)不斷提升Core0Core1Core7Core0Core1Core7FrequencyAllcores

operateat

ratedfrequencyAllcores

operateathigherfrequency8CTurboNormal……Core0Core1Core7Core0Core1Core3Core5Core6ActivityLevelAllcoresoperateat

highestactivitylevelIndependentcorecontrolforhighestoverallperformanceOptimizingvaryingdemandsNormal…Core2Core4Core7智能睿頻加速技術(shù)普通的睿頻加速Itanium?9300Itanium?

9500智能睿頻加速技術(shù)提供更加細(xì)粒度的性能優(yōu)化，能夠使任意指定的核心的性能最優(yōu)Itanium關(guān)鍵價(jià)值總結(jié)61世界領(lǐng)先的系統(tǒng)彈性可擴(kuò)展的性能系統(tǒng)級(jí)別創(chuàng)新Intel指令重試技術(shù),端到端錯(cuò)誤檢測(cè)和固件錯(cuò)誤處理支持硬件分區(qū)的先進(jìn)的虛擬化技術(shù)基于內(nèi)置冗余的自動(dòng)錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù)技術(shù)的soft-Error保護(hù)Itanium9500系列高達(dá)2.4倍的性能提升先進(jìn)的EPIC架構(gòu)支持大內(nèi)存尋址(50/64PA/VA)可伸縮性的節(jié)點(diǎn)控制世界領(lǐng)先的Unix平臺(tái)先進(jìn)的系統(tǒng)提供無縫的故障遷移和系統(tǒng)重新配置集成管理和固件故障預(yù)測(cè)分析和根源分析支持安騰9500提供企業(yè)級(jí)的性能和系統(tǒng)彈性安騰CPU配置主推及注意事項(xiàng)對(duì)于K1930950，由于每節(jié)點(diǎn)有四顆CPU，因此在配置CPU時(shí)以四顆為單位。K1910支持9500系列處理器，支持2路、4路、6路、8路配置，2路配置時(shí)只支持6個(gè)PCIE插槽。9300和9500系列處理器中，主推9500系列處理器，9500系列處理器中，9540性價(jià)比最高，主推9540CPU，對(duì)于主頻和性能要求較高的應(yīng)用，推薦9560CPU。POWER7(+)處理器POWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CacheL3CacheandChipInterconnectMC1MC0LocalSMPLinksRemoteSMP&I/OLinksFASTL3REGIONL1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1POWER7+處理器的性能擴(kuò)展到了新的水平，最高提供64個(gè)4.4GHz核心處理器，或在單系統(tǒng)中提供128個(gè)3.7GHz的核心處理器速度，以便在企業(yè)基礎(chǔ)架構(gòu)中支持最高要求的應(yīng)用程序，包括新興的公有或私有云環(huán)境POWER8處理器POWER8

處理器使用IBM

22納米絕緣硅(SOI)技術(shù)。每個(gè)處理器芯片649平方毫米,包含42億個(gè)晶體管。POWER8處理器的增強(qiáng)功能:POWER8內(nèi)存控制器支持DDR3芯片和DDR4內(nèi)存內(nèi)存緩沖區(qū)，提升內(nèi)存交換效率。每個(gè)內(nèi)存板CDIMM提供16

MB

L4緩存芯片，降低了本地訪問內(nèi)存的內(nèi)存延遲，L4緩存的對(duì)POWER8處理器上運(yùn)行的應(yīng)用程序完全透明。每個(gè)POWER8處理器最大支持128

MB的L4緩存。

支持硬件事務(wù)內(nèi)存。支持芯片上的加速器，包括加密，壓縮以及隨機(jī)數(shù)加速器。

自適應(yīng)電源管理。PowerCPUPOWER是Performance

Optimization

With

Enhanced

RISC的縮寫CategoryPower7Power7+Power8工藝45nm32nm22nm核數(shù)888每核線程448核心面積567mm2567mm2650mm2二級(jí)緩存256Kpercore256Kpercore512Kpercore三級(jí)緩存4MBpercore10MBpercore8MBpercore主頻MaxCore:3.92GHzTurboCore:4.14GHz4.42GHz4GHz左右SPARCT5CPU相對(duì)于SPARCT4的40nm工藝，8核心以及3.0GHz，4MB三級(jí)緩存等關(guān)鍵特性，新的SPARCT5采用了28nm工藝制造，亂序雙發(fā)射架構(gòu)，16級(jí)整數(shù)流水線，16個(gè)浮點(diǎn)單元，16個(gè)加密單元，擁有多達(dá)16個(gè)S3核心，每個(gè)核心都支持1-8路動(dòng)態(tài)同步多線程(最多128線程)，主頻也高達(dá)3.6GHz。緩存方面，每核心搭配16KB四路關(guān)聯(lián)指令和數(shù)據(jù)緩存、128KB二級(jí)緩存(總計(jì)2MB)，所有核心共享8MB三級(jí)緩存。SPARCCPUCategoryT4T5SPARC64X工藝40nm28nm28nm核數(shù)81616每核線程482核心面積567mm2567mm2567mm2二級(jí)緩存128Kpercore128Kpercore1.5Mpercore三級(jí)緩存512KBpercore512KBpercore0主頻3.0GHz3.6GHz3.0GHzSPARC全稱為“可擴(kuò)充處理器架構(gòu)”（ScalableProcessorARChitecture）RAS是什么?68有一種關(guān)于RAS的定義:Reliability服務(wù)器出現(xiàn)錯(cuò)誤或者缺陷的頻率Availability系統(tǒng)或者應(yīng)用的性能受到錯(cuò)誤或缺陷的影響Serviceability錯(cuò)誤和錯(cuò)誤造成的影響及時(shí)傳遞給用戶或者服務(wù)以及錯(cuò)誤在不影響業(yè)務(wù)的情況下被修復(fù)的效率SEVERITYFREQUENCYTechnologySelectionDesignQualityProductTestBurn-InRecoveryDesignSparingConcurrentMaintenanceScheduledMaintenanceUnscheduledMaintenanceMinimizeRepairActionDurationMinimizeImpactofRepairActionMinimizeNumberofRepairActionsRAS是為了最小化停機(jī)時(shí)間各廠商RAS對(duì)比類別RAS特性K1HPPower8OracleM6CPU緩存奇偶/ECC校驗(yàn)（Cacheparity/ECC）●●●○數(shù)據(jù)總線錯(cuò)誤CRC/ECC校驗(yàn)（DatabuserrorCRC/ECC）●●●●增強(qiáng)型MCA錯(cuò)誤處理（EnhancedMCAerrorhandling）●●○○動(dòng)態(tài)處理器恢復(fù)（Dynamicprocessorresiliency）●●●X指令重試（Instructionretry）●●●X片內(nèi)傳感器&溫控（Built-insensors&thermalcontrol）●●●X壞數(shù)據(jù)隔離（Baddatacontainment）●●●X緩存行刪除（Cachelinedeletion）●●●●主動(dòng)管理技術(shù)（activemanagementtechnology）●●XX內(nèi)存數(shù)據(jù)總線CRC/ECC保護(hù)（DatabusCRCorECCprotection）●●●●回寫技術(shù)（Scrubbing）●●●●Chipspare/advancedECC/Chipkill/SDDC●●●●Double-Chipspare/DDDC●●●X地址/控制總線奇偶保護(hù)（Address/controlbusparityprotection）●●X●系統(tǒng)N+N電源冗余（N+Npower）●●●●熱插拔冗余風(fēng)扇（Hot-swapredundantfans）●●●●電器隔離分區(qū)（Electricallyisolatedpartitions）●●X●冗余I/O通道（RedundantI/Opaths）●●○○熱插拔PCIe卡(Hot-swapPCIe

cards)●●●○容錯(cuò)I/O（Fault-tolerantI/Ofabric）●●X●目錄小型機(jī)歷史及定義各廠商小型機(jī)內(nèi)部構(gòu)造小型機(jī)體系結(jié)構(gòu)及分區(qū)技術(shù)小型機(jī)CPU介紹小型機(jī)操作系統(tǒng)小型機(jī)與x86服務(wù)器對(duì)比UNIX操作系統(tǒng)誕生于60年代末期的Bell實(shí)驗(yàn)室美國電話電報(bào)公司(AT&T)在70年代中期開始發(fā)行UNIX的非商業(yè)許可證從70年代末開始在市場(chǎng)上出現(xiàn)了不同的UNIX商品化版本UNIX歷史Unix是什么？Unix：一個(gè)強(qiáng)大的多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)，支持多種處理器架構(gòu)，屬于交互式分時(shí)操作系統(tǒng)。目前它的商標(biāo)權(quán)由國際開放標(biāo)準(zhǔn)組織所擁有，只有符合單一UNIX規(guī)范的UNIX系統(tǒng)才能使用UNIX這個(gè)名稱，否則只能稱為類UNIX（UNIX-like）。multi-user：多用戶（允許多個(gè)用戶同時(shí)使用計(jì)算機(jī)的能力）multi-processor：多任務(wù)（為每個(gè)用戶同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)的能力）分時(shí)操作系統(tǒng)：（UNIX系統(tǒng)就采用剝奪式動(dòng)態(tài)優(yōu)先的CPU調(diào)度）：分時(shí)操作系統(tǒng)將CPU時(shí)間劃分為多個(gè)時(shí)間片,每個(gè)用戶一次只能運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片，時(shí)間片一到就讓出處理機(jī)供其他用戶程序使用。由于CPU速度很快，而時(shí)間片相對(duì)較短（為毫級(jí)），所以，每個(gè)用戶在自己的終端上操作時(shí)感覺不到其他用戶的存在，就象他在獨(dú)占整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一樣）Unix操作系統(tǒng)的組成應(yīng)用程序Shell內(nèi)核硬件Unix操作系統(tǒng)主要分成三個(gè)主要部分操作系統(tǒng)的核心，直接控制著計(jì)算機(jī)的各種資源，能有效地管理硬件設(shè)備、內(nèi)存空間和進(jìn)程等，使得用戶程序不受錯(cuò)綜復(fù)雜的硬件事件細(xì)節(jié)的影響。Unix內(nèi)核與用戶之間的接口，是Unix的命令解釋器。目前常見的Shell有BourneShell（sh）、KornShell（ksh）、CShell（csh）、Bourne-againShell（bash）UNIX提供了很多工具軟件和應(yīng)用程序供用戶使用，包括各種開發(fā)工具，編譯器，網(wǎng)絡(luò)通訊處理程序等，所有應(yīng)用程序都在Shell的管理和控制下為用戶服務(wù)UNIX內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)74庫函數(shù)用戶程序核心層用戶層文件子系統(tǒng)進(jìn)程間通信進(jìn)程調(diào)度存儲(chǔ)管理進(jìn)程控制子系統(tǒng)高速緩存字符設(shè)備塊設(shè)備設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序系統(tǒng)調(diào)用接口硬件控制硬件核心層硬件層整個(gè)UNIX系統(tǒng)可分成兩大部分：1.由用戶程序和系統(tǒng)提供的服務(wù)構(gòu)成的所謂核外程序，形成了良好的系統(tǒng)環(huán)境；2.操作系統(tǒng)，又稱為核心，其中兩個(gè)主要的部分是文件子系統(tǒng)和進(jìn)程控制子系統(tǒng)。進(jìn)程控制子系統(tǒng)負(fù)責(zé)進(jìn)程的創(chuàng)建、結(jié)束、同步、通信和進(jìn)程調(diào)度以及存儲(chǔ)器的管理。

文件子系統(tǒng)用于有效地管理系統(tǒng)中的所有文件、并提供高速緩沖機(jī)制。

核外程序通過引用兩組被明確定義的系統(tǒng)調(diào)用與核心交往：1）一組用于與文件子系統(tǒng)的交互作用；2）另一組則用于與進(jìn)程控制子系統(tǒng)的交互作用。

UnixBECDA技術(shù)成熟，可靠性高可移植性好網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫功能強(qiáng)大開放性，安全機(jī)制完善良好的開發(fā)環(huán)境Unix特點(diǎn)Unix是目前性能最高、穩(wěn)定性最好的操作系統(tǒng)主流操作系統(tǒng)

HPHP-unixIBMAIXOraclesolarisUNIX種類K-UX浪潮K-UX操作系統(tǒng)國內(nèi)唯一通過Unix03標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的操作系統(tǒng)國內(nèi)唯一通過國家信息系統(tǒng)安全等級(jí)保護(hù)三級(jí)認(rèn)證的Unix系統(tǒng)所有通過UNIX標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的操作系統(tǒng)列表IBMIBMAIX5L/6HPHP-UX11iOracleOracleSolaris10/11FCSAppleMacOSX10.8浪潮InspurK-UX2.0中國操作系統(tǒng)發(fā)展道路中的里程碑D最小保護(hù)C1任意的信息保護(hù)C2控制的訪問保護(hù)B1層次化的信息保護(hù)B2結(jié)構(gòu)化的保護(hù)B3安全領(lǐng)域A1驗(yàn)證的信息保護(hù)任意策略任意及強(qiáng)策略SingleLevelSecurityMultilevelSecurity強(qiáng)化審計(jì)追蹤要求事項(xiàng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求事項(xiàng)的強(qiáng)化強(qiáng)力的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求事項(xiàng)用戶和數(shù)據(jù)的分離追蹤登錄

&審計(jì)數(shù)據(jù)級(jí)別可信賴的安全功能的分離設(shè)備

級(jí)別防偽造

NTCBDescriptiveFormalTop-LevelSpecification定型的安全模塊驗(yàn)證強(qiáng)化入侵測(cè)試強(qiáng)化形象管理強(qiáng)化安全隧道安全的發(fā)布非定型驗(yàn)證安全性(低)(高)

TCSEC(TrustedComputerSystemEvaluationCriteria:美國防部系統(tǒng)安全測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn))商用操作系統(tǒng)－進(jìn)口安全操作系統(tǒng)－貿(mào)易壁壘等級(jí)保護(hù)1－5級(jí)操作系統(tǒng)安全分級(jí)K-UX操作系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制智能故障管理系統(tǒng)K-UX操作系統(tǒng)架構(gòu)故障探測(cè)器硬件抽象層動(dòng)態(tài)伸縮路徑冗余驅(qū)動(dòng)程序?qū)觾?nèi)核功能層應(yīng)用支撐層驅(qū)動(dòng)程序虛擬運(yùn)行環(huán)境內(nèi)核多副本動(dòng)態(tài)探針進(jìn)程冗余輕量級(jí)應(yīng)用容器異構(gòu)一致性驅(qū)動(dòng)程序虛擬運(yùn)行環(huán)境為設(shè)備驅(qū)動(dòng)提供隔離運(yùn)行環(huán)境，從根本上解決了不良驅(qū)動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的潛在威脅操作系統(tǒng)核心級(jí)進(jìn)程同步高可用機(jī)制，失效切換時(shí)間縮短至微秒級(jí)內(nèi)核多副本技術(shù)保證操作系統(tǒng)核心狀態(tài)意外改變時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行浪潮K-UX操作系統(tǒng)在硬件抽象層、驅(qū)動(dòng)程序?qū)印?nèi)核功能層和應(yīng)用支撐層具備了多種有效的容錯(cuò)特性，實(shí)現(xiàn)了完備的整體容錯(cuò)機(jī)制，全面支撐核心關(guān)鍵應(yīng)用內(nèi)核多副本與共享庫多副本技術(shù)面向體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新優(yōu)化，解決節(jié)點(diǎn)間訪存效率不一致引發(fā)的性能問題在各節(jié)點(diǎn)建立核心及共享庫副本，保證應(yīng)用程序總是訪問本地的操作系統(tǒng)內(nèi)核及共享庫，顯著提高系統(tǒng)整體性能多級(jí)調(diào)度域，多副本，DMA局部化等優(yōu)化技術(shù)提升系統(tǒng)性能近270%以性能基準(zhǔn)測(cè)試LMbench為例：每秒調(diào)用SysCall約

21000

次，庫函數(shù)約9000

次使用多副本技術(shù)后該應(yīng)用每秒減少近30000

次遠(yuǎn)程內(nèi)存訪問，提升性能近

160%技術(shù)突破——K-UX操作系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制內(nèi)核級(jí)進(jìn)程冗余技術(shù)將現(xiàn)有高可用系統(tǒng)的失效切換時(shí)間由分鐘級(jí)大幅縮短至微秒級(jí)識(shí)別關(guān)鍵應(yīng)用，透明地構(gòu)造進(jìn)程冗余特定同步點(diǎn)對(duì)比主進(jìn)程與冗余進(jìn)程的執(zhí)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，精確維護(hù)其一致性技術(shù)突破——K-UX操作系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制驅(qū)動(dòng)程序虛擬運(yùn)行環(huán)境為設(shè)備驅(qū)動(dòng)提供隔離運(yùn)行環(huán)境，從根本上解決了不良驅(qū)動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的潛在威脅在驅(qū)動(dòng)程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核間構(gòu)建驅(qū)動(dòng)隔離層，對(duì)內(nèi)核區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)格的訪問控制支持驅(qū)動(dòng)程序故障檢測(cè)及恢復(fù)，能夠自動(dòng)識(shí)別和重新初始化失效的驅(qū)動(dòng)模塊技術(shù)突破——K-UX操作系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制進(jìn)程管理子系統(tǒng)進(jìn)程:執(zhí)行中的程序.包括處理器狀態(tài),資源集，核心內(nèi)部數(shù)據(jù),內(nèi)存地址空間及映射以及執(zhí)行線程.進(jìn)程管理:向應(yīng)用程序提供虛擬的CPU資源.對(duì)應(yīng)用而言,如同其獨(dú)占處理器;對(duì)用戶而言,如同多個(gè)程序并行執(zhí)行.內(nèi)核中的進(jìn)程管理包括進(jìn)程調(diào)度,負(fù)載均衡及進(jìn)程間通信CPUSET：提供多種功能，可以用來設(shè)置進(jìn)程的與CPU的綁定關(guān)系，遷移進(jìn)程至指定的CPU上執(zhí)行，指定一個(gè)程序在某個(gè)CPU上運(yùn)行等。故障管理子系統(tǒng)FaultManagerSystem（簡稱FMS）：提供了一套完整靈活的體系結(jié)構(gòu)，用于錯(cuò)誤檢測(cè)，自動(dòng)診斷，代理響應(yīng)（包括隔離、恢復(fù)和修復(fù)），擁有結(jié)構(gòu)化的事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性自我修復(fù)能力。FMS實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)組件（包括CPU，內(nèi)存和I/O子系統(tǒng)）有效管理，當(dāng)檢測(cè)到錯(cuò)誤后，能夠及時(shí)診斷并處理。從而，保證系統(tǒng)可以在出現(xiàn)某些底層故障的情況下繼續(xù)運(yùn)行。事件庫規(guī)則庫事件1規(guī)則C事件2規(guī)則D