說完了個性鮮明的消費類電子，接下來聊一聊通用的「巨無霸」型 CPU——服務器 CPU。
服務器 CPU，顧名思義，就是在服務器上使用的 CPU。前端


衆所周知，服務器是網絡中的重要設備，要接受少至幾人、幾十人，或者多至成千上萬人的訪問，所以，對服務器具備大數據量的快速吞吐、超強的穩定性、長時間運行等嚴格要求。做爲計算機「大腦」的 CPU，是衡量服務器性能的首要指標。數據庫


關於服務器的 CPU 類型的區分，早期延續了指令系統的方法，一般分爲 CISC 型 CPU 和 RISC 型 CPU 兩類，後來又出現了一種 64 位的 VLIW(Very Long Instruction Word 超長指令集架構)指令系統的 CPU。緩存


目前，在中高檔服務器中採用 RISC 指令的 CPU 主要有如下幾類：
(1)PowerPC 處理器；
(2)SPARC 處理器；
(3)PA-RISC 處理器；
(4)MIPS 處理器；
(5)Alpha 處理器；安全


關於 CISC 和 RISC 的定義及區分，詳見前文，這裏只對 CISC 和 VLIW，作一下對比，見下表。服務器

 

CISC網絡

VLIW多線程

定義架構

基於 PC 機體系結構，通常都是 32 位的結構微服務

IA-32(IA: Intel Architecture，Intel 架構)性能

超長指令集架構，採用了先進的 EPIC(清晰並行指令)設計，稱爲

IA-64 架構(包括 Intel 研發的安騰處理器)

主要廠商

Intel 的服務器 CPU

AMD 的服務器 CPU

Intel 的 IA-64

AMD 的 x86-64

優勢
  • 以「小、巧、穩」"爲特色，憑藉可靠的性能、低廉的價格，獲得了更爲普遍的應用。
  • 在互聯網和局域網領域，用於文件服務、打印服務、通信服務、Web 服務、電子郵件服務、數據庫服務、應用服務等用途。

 

缺點

 
  • 缺少與 x86 的兼容。


關於 IA-64 的兼容問題，Intel 也是煞費苦心。初期 Intel 爲了 IA-64 處理器可以更好地運行兩個朝代的軟件，它在 IA-64 處理器上(Itanium、Itanium2 ……)引入了 x86-to-IA-64 的解碼器，這樣就可以把 x86 指令翻譯爲 IA-64 指令。這個解碼器並非最有效率的解碼器，也不是運行 x86 代碼的最好途徑(最好的途徑是直接在 x86 處理器上運行 x86 代碼)，所以 Itanium 和 Itanium2 在運行 x86 應用程序時候的性能很是糟糕。這也成爲 X86-64 產生的根本緣由。


最後值得注意的一點，雖然 CPU 是決定服務器性能最重要的因素之一，可是若是沒有其餘配件的支持和配合，CPU 也不能發揮出它應有的性能。


那麼問題來了，同爲 CPU，服務的 CPU 和普通的 CPU 有哪些不一樣呢？

 


1. 服務器 CPU 與普通 CPU 的 PK
沒有對比就沒有傷害，請看下面的實例：
一臺普通的 P4 3.0 和一臺 DELL 服務器的 3.0 內存都是 2G，主頻相同、內存相同，它們的差別在哪裏？


答案是總體性能的表現不一樣，由於服務器 CPU 設計要求與前者不一樣，相關要求及參數以下表：


服務器 CPU 與普通 CPU 的設計要求對比表

參數

服務器CPU

普通CPU

運行時間
  • 可連續運行時間長，基本都是設計爲能常年連續工做。
  • 穩定性更好，固然價格更貴
  • 按 72 個小時連續工做而設計的

多路級聯
  • 支持多路互聯，簡單的說就是 1 臺機器可裝不少 CPU
  • 不支持

RAID 功能

服務器具備 RAID 功能，支持盤陣

 

其餘

運用大量的先進技術，價格貴

 

上表只是設計的理念上的不一樣，那麼兩者在現實中的差別如何呢？


根據應用的不一樣，二者的差異很大，關於這一點，有一個形象的比喻：PC 就至關於什麼都會的門診醫生，可是醫術不是那麼精湛，而服務器就應該是某個方面的專家了，處理能力越出衆，它「專」的就越厲害。


關於這個「專」字的理解，能夠從硬件和軟件兩方面來看。


首先從硬件上看，詳細的數據以下：


服務器 CPU 與普通 CPU 的硬件參數對比表

 

普通 PC

服務器

CPU 指令集
  • 一般爲 CISC 複雜指令集，追求指令集的大而全，儘可能把各類經常使用的功能集成到一塊
  • 調用速度和命中率相比服務器 CPU 較低一些
  • 通常是採用的 RISC，針對性更強，能夠根據不一樣的需求進行專門的優化，能效更高

內存

知足要求便可

服務器上的原則也上越快越大越好，不過它對糾錯和穩定提出了更高的要求

緩存

近幾年才用上了緩存技術。
  • 每每應用了最早進的工藝和技術，而且配備了一二三級緩存，運行能力更強
  • 服務器 CPU 很早就用上了 3 級緩存

硬盤

知足要求便可
  • 通常都是企業單位，裏面都是保存了大量珍貴數據，這對硬盤就提出了安全穩定的要求
  • 必須能作到 24*7 不間斷工做的要求

顯卡

用戶根據要求，本身選擇，如：遊戲機須要高配置的顯卡。

一般沒有顯卡卡槽，自帶的核心顯卡便可知足需求

總線

帶寬低

帶寬高

其餘接口

一般爲 Socket 775

大多爲 Socket 77一、Socket 77五、LGA 20十一、LGA 1150

CPU 價格

一般幾百元到幾千元，主流產品價格基本在千元左右

通常服務器 CPU 價格都在千元以上，高端服務器 CPU 都是在萬元以上，甚至幾十萬


接下來講說軟件，軟件就主要指操做系統，好比熟悉的 NT，2000 SERVER，2003 SERVER，LINUX，SOLRAIS 和 UNIX 等等，都是專門針對服務器設計的。


不過，CPU 的性能主要靠主板和內存才能徹底發揮出來，所以服務器 CPU 與普通 CPU 不要混用，這是因爲先天性的設計特色，不少家用電腦的主板是不適合服務器 CPU 使用的，即便能夠用，不少時候也沒法保證發揮出其性能優點。畢竟尺有所短寸有所長，二者定位與設計不一樣。

 


2. AMD、Intel 和 ARM 在微服務器市場的廝殺
目前，全球領先的微服務器 CPU 生產廠商有三大巨頭，分別是 AMD、Intel 和 ARM，它們各自在服務器處理器領域的突出貢獻，那麼到底誰稱得上是這個行業的第一呢？


看到這裏，讀者也許會提出疑問：關於服務器的 CPU，爲何不提 IBM 呢？


這裏不回答，看看前文就知道了。


（1）三大巨頭的技術 PK 之路
下面，擺事實，列數據，請看上述三大巨頭在服務器方面的發展簡歷：


芯片廠商在服務器 CPU 方面的技術發展歷程

時間

技術

廠商

2006 年
  • CPU 超線程技術
  • 利用特殊的硬件指令，把多線程處理器內部的兩個邏輯內核模擬成兩個物理芯片，從而使單個處理器就能「享用」線程級的並行計算的處理器技術。多線程技術能夠在支持多線程的操做系統和軟件上，有效的加強處理器在多任務、多線程處理上的處理能力。

Intel

2007 年
  • 65 納米制造工藝應用於 AM2 系列產品，Athlon 64X2(3800+、4200+、4600+)。
  • 相對於英特爾產品已搶佔 65 納米的先機，再加上陸續推出的新一代 Core 微架構處理器，AMD 只能憑藉下降制形成本，展開價格戰，予以回擊。

AMD
  • 45 納米 CPU 突破硅處理器瓶頸

Intel

2009 年
  • 推土機 12 核 CPU
  • 將採用 Multi-Chip Package 技術，把兩顆六核心封裝在同一顆處理器上，同時將改良內存技術減低內存延遲的出現

AMD

2010 年
  • 多核 CPU 單線程性能技術
  • 開發了一項名爲"Anaphase"的技術這個硬件與軟件的混合體採用了多個內核來提升單線程性能，依賴不一樣的猜想技巧來自動分區單線程應用，這樣就能夠在多個內核上處理這些應用。

Intel

2010 年
  • Sandy Bridge GPU CPU 融爲一體
  • 將 GPU 和 CPU 融合成爲了一顆芯片，這是顯示核心的全新實現方式，同時也標誌着 CPU 進入了 32 納米的時代。CPU 與 GPU 的融合也是的他們之間的界限再也不明顯。

Intel

2011 年
  • APU 迎戰新酷睿
  • AMD 第一款融核加速器代號「Ontario」面向便攜領域，功耗只有 9W。基於 Bocat 架構的 X86 CPU 有單核心、雙核心、兩種。低功耗和小體積是這款 APU 的優點和特色。

AMD

2012 年
  • ARM 亂入，CPU 市場打破格局
  • ARM 服務器處理器相比於英特爾處理器的最大優點在於低能耗，將 EnergyCore ECX-1000 與英特爾服務器處理器 E3-1240 對比測試，其節能性的特色較爲突出。每瓦特性能上，EnergyCore ECX-1000 是英特爾 E3-1240 的 15 倍。

ARM

　
從以上的服務器 CPU 發展歷程，能夠清晰的看到，長期以來，服務器處理器領域都是 Intel 和 AMD 二分天下，從普通的 PC 機到服務器，他們一直是「最佳」競爭對手。但隨着服務器的不斷髮展，低功耗，高性能的微服務器逐漸成爲新的發展方向，做爲後起之秀的 ARM 服務器處理器，大有後來者居上的趨勢。ARM 架構相比 Intel 的 X86 架構也有其優點，那就是功耗相比後者要低的多，而能耗正成爲數據中心的一大成本，低功耗的特色讓 ARM 架構在數據中心中具備很強的競爭優點。


不過 Intel 和 AMD 都在向微處理器領域發展。


早在 2012 年末，Intel 發佈了最新的 Atom S 系列的服務器芯片，這次發佈的 Atom S1200 處理器中，功耗最低只有 6W。Intel 表示，採用該芯片，設備製造商可設計出高密度、低功耗的微型服務器產品，應用在網站代管、內容服務，或是網站前端服務器上，或是應用在須要大量部署服務器，須要高密度服務器節點、下降耗電量的數據中心。



Atom S1200 系列處理器


2013 年 9 月，Intel 推出低功耗 Atom 服務器芯片——代號「Avoton」，做爲 Atom C2000 產品家族中的一員，Avoton 芯片將主要應用於高密度服務器。而做爲第一代 Atom S1200 代號「Centerton」服務器芯片的後續產品，相比此前的架構有了重大的改進。
此後，各大廠商紛紛應對，向 Intel 的低功耗服務器 CPU 發起挑戰，最「激動」的莫過於老對手 AMD。2016 年 1 月，AMD 新的 Seattle 服務器芯片開始出貨，它是該公司的第一款 ARM 架構處理器， AMD 但願用 ARM 架構服務器處理器挑戰 Intel 的統治地位。


AMD 的第一款 ARM 架構服務器 CPU

 

（2）三大 CPU 廠商的優點對比
現在在處理器市場，三家可謂都如坐鍼氈，一個是想進入企業級領域的新興 ARM，另兩個是一直的統治者，三者之間的關係錯綜複雜，可是他們的競爭是不可避免的，但有競爭就有失敗，下面分三個方面來看一下各自的優缺點。


硬件支持
硬件支持是一個處理器成功很是重要的條件，英特爾和 AMD 在企業級處理器方面有不少合做夥伴，而 ARM 雖然發展勢頭正猛，可是其在企業級領域方面並無經驗，其缺乏與 OEM 廠商或 ODM 廠商，但其在去年拉攏了 AMD 也許對 ARM 會有所幫助。


軟件支持
軟件對處理器一樣很是重要，這方面跟硬件方面的狀況差很少，ARM 在軟件方面支持缺乏相應的廠商，其支持者主要是開源方面的一些廠商，可是英特爾和 AMD 在這方面已經很是完善。


經驗
ARM 在處理器市場也有着很是多的經驗，並且其特殊的商業模式讓其在市場上的合做夥伴很是多，可是在面對市場競爭方面，顯然英特爾更有經驗，並且英特爾能夠說屢戰屢勝。AMD 則要稍遜。

 

3. 國產 CPU 當自強
在低功耗 CPU 處理器方面，中國也不甘示弱，取得了令世界矚目的成績。


2016 年 6 月，華爲採用自主架構的 ARM 架構服務器芯片已經研發成功，被命名爲 TAISHAN ARM 服務器芯片，這意味着其在服務器芯片市場終於要大幹一場。


華爲 TAISHAN ARM 服務器芯片


2016 年 8 月 23 日，由中國天津飛騰信息技術有限公司設計的一款代號爲 FT－2000／64 的 64 核中央處理器及其服務器樣機，在硅谷舉行的一場國際研討會上首次公開亮相，連續 3 天的展現吸引了國際同行關注。


FT－2000／64 處理器採用「進階精簡指令集機器」（ARM）架構，兼容 64 位指令集，集成 64 個飛騰公司自主設計的處理器核心，核心頻率 2.0 千兆赫茲，浮點運算的峯值速度爲每秒 5120 億次。



FT－2000／64 服務器 CPU


FT2000，它最先亮相於 2015 年的 HotChips 大會，代號「火星」，定位於高性能服務器、行業業務主機等。火星處理器採用 28 納米生產工藝，主頻爲 1.5GHz～2.0GHz，功耗 100W~120W。


FT2000 之因此引人注目還由於在性能方面，其公佈的 Spec 2006 測試中，成績爲整數 672，浮點 585，足以和 Xeon E5－2699v3 相媲美，這也是國產服務器芯片第一次在性能上追平 Intel。

 

又是一場關於 CPU 的混戰，那麼服務器類 CPU 未來的發展如何？誰將成爲服務器 CPU 的霸主？一切交給時間吧。