处理器作为电脑部件中最中心的一环,一直引导着电脑的发展方向。在面向高端应用的处理器中,尽管竞争较桌面处理器市场更为强烈,但作为处理器厂商的巨无霸王始终占据了极大的份额。但随着 Opteron处理器的的问世,在x86服务器处理器市场,Intel迎来了前所未有的挑战,AMD与Intel的交锋已经从桌面市场、移动市场发展到服务器市场。面对AMD在服务器处理器发起的挑战,Intel沉稳应对,针对各类应用都推出了自己的处理器家族。

Xeon(至强) 系列处理器
Xeon系列处理器是在1998年为彻底区别于面向桌面的Pentium处理器所推出的品牌,用以取代之前所使用的Pentium Pro品牌。Xeon产品线面向中高端企业级服务器、工作站市场;是英特尔公司进一步区格市场的重要步骤。Xeon主要设计来运行商业软件、因特网服务、公司数据储存、数据归类、数据库、电子,机械的自动化设计等。

目前的主流的XEON系列处理器,都是基于Pentium 4的NetBurst架构所发展起来,为区别于之前的,我们一般称其为Pentium 4 XEON,同时基于Pentium D核心的Pentium D XEON已经开始着手研发,根据Intel的蓝图显示在明年1季度就可以上市。
根据处理器支持的SMP(Symmetric Multi-Processing,对称多处理)架构不同,Intel把XEON细分为,两个系列,即针对两路服务器处理器市场的XEON DP(Dual Processor)和针对4路或者更多SMP服务器处理器市场的XEON MP(Multi-Processor)。准确意义上的XEON与XEON DP一样都属于两路服务器处理器的范畴,而XEON MP则在Pentium 4 XEON出现的早期被一直源用。Pentium 4 XEON经过过年的发展,在核心上做出的不断的改进,下面就让我们看看,目前销售中的不同核心间Pentium 4 XEON有些什么区别。
基于Prestonia核心的XEON处理器于2002年一季度被所推出,其采用Pentium 4的Northwood核心,用以替代日渐落伍的Foster核心XEON。Prestonia XEON频率从1.8GHz起跳,采用0.13微米工艺制造,不仅内核芯片的体积缩小了,而且耗电量和散热量也都明显降低,使其可以达到更高的工作频率。此外二级缓存也由原有的256KB增加到512KB,使其同频率下性能较Foster有10%以上的提升。更重要的是Intel首度在XEON加入了HyperThreading超线程技术,理论上可以将2块CPU转化为4块虚拟CPU使用,使其在执行多任务时效率更加出色。与Foster一样,Prestonia也采用Socket 603封装,核心电压为1.5V,400 MHz的前端总线频率,因此也可在早期的i860主板上继续使用。当然Intel也也推出了E7500芯片组与其搭配,E7500不再支持i860的RDRAM内存,而改以支持价格便宜但性能却毫不示弱的双通道DDR266内存,同时USB也可支持到6个端口,64bit 133Mhz的PCI-X也同样被支持。目前该处理器已在市场上不多见,但在少数商家处还有少量库存,价格也相对便宜。

XEON (Prestonia B核心)
Prestonia XEON发布不久,在2002年四季度,Intel再度对XEON核心进行升级,发布了基于Prestonia B核心的XEON处理器。与从核心架构上讲两种并没有任何区别,都是基于Pentium 4的Northwood核心,具备512KB二级缓存和HyperThreading。但是随着生产工艺的成熟,处理器成品率得到提升,能够成功将其达到533 MHz的前端总线频率,频率从2.0G起跳,从而为性能和频率的进一步提升打下了伏笔。同时Prestonia B XEON首次采用了Socket 604针脚,使得必须搭配新主板才能使用。Intel一口气推出了E7205、E7505、E7501等多款芯片组与新诞生的604针脚处理器进行搭配,同时他们都可以向下兼容到Socket 603处理器。E7501是单纯的E7500升级版本,在E7500上添加了533MHz前端总线和Socket 604的支持。E7205、E7505则是全新的芯片组,除去以上两个基本的特性外,AGP 8x和USB 2.0也都开始得到了支持。到目前为止,采用Prestonia B 核心的XEON处理器仍屡见不鲜,是市场上居于低端位置的XEON处理器。

继Prestonia B的推出,在2002年四季度也对面向四路以上SMP的Xeon MP推出了核心升级版本Gallatin,一改之前用户所抱怨的与Pentium III Xeon相比显得性能平庸的问题。Gallatin核心Xeon MP采用0.13微米制程制造,采用400MHz前端总线,具备HyperThreading,采用Socket 604针脚,频率由较低的1.5GHz起跳。二级缓存达到512KB,Xeon MP一贯的三级缓存依然得到保留,从1MB到4MB的三级缓存,具备了多种型号可供用户选择。支持芯片组与Prestonia B一样。
XEON (Prestonia L3核心)
缓存是位于处理器运算单元与内存之间的临时器,其容量的大小是衡量处理器性能的一个重要指标,当处理器调用大量数据时,具备较大的缓存就可以保证处理器调用数据的命中率,这样处理器就可以避开速度较慢的内存直接从高速缓存中调用,从而加快数据读取速度,减小处理器等待数据的时间。然而一味的扩大缓存的数量会加大处理器的集成度,导致价格飞深,因此合理的缓存架构也显得非常重要。一级缓存(L1)一般与处理器运行在同一频率,由于频率太高。通常容量都不可能做得太大,一般在64KB以下,二级缓存(L2)作为一级缓存的替补,当处理器在一级缓存中不能查找到需要的数据是就会从二级缓存中寻找,二级缓存速度稍低于一级缓存,但容量更大。一般桌面处理器仅具备二级缓存为止,在高端级别的处理器中具备三级缓存(L3),其为读取二级缓存后未命中的数据所设计,在拥有三级缓存的处理器中,只有约5%的数据需要从内存中调用,这进一步提高了处理器的效率。
2003年第三季度,Intel首次在针对两路SMP的XEON中,推出了集成三级缓存的版本,该处理器核心仍然基于Prestonia B核心,前端总线保持533MHz,针脚也与Prestonia B的604针脚一样,频率则从较高的2.4G开始起跳,具备2.8G、3.06G、3.2G等多种频率,缓存方面在二级缓存保持512KB不变的情况下,增加了1MB的三级缓存,并且在3.2G的产品上推出了集成2MB三级缓存的版本。由于只是简单的加入了三级缓存,配套的芯片组仍然与Prestonia B保持一致。
Xeon DP (Nocona核心)
支持64位运算的IA32服务器处理器Opteron出现,让Intel感受到了前所为有的压力。Opteron立足于现有32位市场,开辟出64位更加广泛的应用空间,而价格却和32位位处理器一样低廉。在距Opteron推出近一年后,2004年2季度末,Intel支持64位运算的IA32服务器处理器终于出台,新的Xeon DP处理器基于Nocona核心,采用Socket 604设计、可同时支持32位和64位运算,其核心基于Pentium 4的Prescott内核发展而来。Nocona采用0.09微米制程,支持新加入的SSE3指令集,前端总线直接跨过667MHz,提升到800MHz。频率由2.8GHz开始起跳,具备16KB的一缓存,但二级缓存则在原有的512KB的基础上增加了一倍,达到1MB的容量。同时新导入了HyperThreading II(第二代超线程技术)效率较以前的HyperThreading有一定提升。Nocona还通过增强型Intel SpeedStep技术实现按需切换,支持平台和软件电源管理特性,使系统在获得优异的应用特性的同时降低平均功耗。新加入的EDB(ExecuteDisable Bit) 能够消除缓冲溢出所带来的影响,配合操作系统,实现级别的反病毒,大大加强了系统的稳定性。64位运算是由EM64T指令集说提供,在Pentium 4的Prescott中该并没有采用到该技术。EM64T(Extended Memory 64 Technology)指令集可实现对64位内存空间的寻址,最大可提供4.5TB的寻址能力,而且兼容当前市场上所有的基于16位和32位软件,对于64位架构下开发的应用软件也能够完全兼容。此外Nocona还增加了8组寄存器,借此可减少CPU对一级和二级缓存以及内存的访问次数,从而提高CPU的工作速度,因此并没有内建价格昂贵的三级缓存。Intel一口气推出了E7520、E7320和E7525三款芯片组用以支持新的Xeon平台。E7520可支持800MHz前端总线,DDR333以及DDR2 400的内存,新诞生的PCI Express总线也在E7520上看到,不过之支持PCI Express x8和x4两种规范。E7320则是E7520的简化版本,它只能搭配较少的扩展卡并且不支持内存镜像技术。后来发布的E7525则在E7520的基础上可以支持到PCI Express x16和x1,而且可提供了类似于NVIDIA nForce4的双PCI Express x8方式,供支持SLI技术的显卡使用。内存也可进一步支持到ECC的DDR400。Nocona的推出,对于Opteron起到了很好的打击作用,也进一步巩固了Intel在低端服务器市场的地位,目前基于Nocona核心的Xeon DP处理器是市场最常见的版本。

今年一季度,采用Irwindale核心Xeon DP 正式问世,前端总线、HyperThreading II、增强型Speedstep、EDB以及EM64T都和Nocona完全一致。该核心与Nocona核心最大的不同就是二级缓存进一步提升到2MB,频率由3.0G开始起跳,与Pentium 4 600系列处理器的架构有些类似。不过由于二级缓存的加大,工艺也没得得到改进,导致该处理器的功率和发热量均大大高于Nocona,在选购该处理器时散热应该引起足够的重视。
Xeon MP (Potomac核心)
支持64位的Xeon DP发布了,预示着高端的Xeon MP也将支持该技术。今年一季度,支持EM64T基于Potomac核心的Xeon MP正式推向市场。Potomac是Nocona的大缓存,多SMP版本,其采用了0.09微米制程,处具备1MB的二级缓存外,还具备4至8MB的三级缓存,前端总线也由以前的400MHz提升到667MHz,频率则由2.83GHz开始起跳,同时而Potomac可支持四路或八路处理器。其它特性方面类似于Nocona核心的Xeon DP。与Potomac一起发布的还有与其搭配的E8500芯片组,除支持多路SMP外,最大可支持64GB DDR2-400 Registered/ECC内存,并支持内存热插拔、内存RAID、内存映射等技术,并为未来的多核心处理器做好了支持的准备。同时也引入了新一代的PCI Express扩展接口,最大可达28通道,为了实现企业级用户的高可用性,这些接口都支持热插拔。

Xeon MP (Cranford核心)
为了让Xeon MP得到更多的支持和应用,在Potomac核心的基础上推出了代号为Cranford的简化版新Xeon MP,彻底去除了Potomac核心的三级缓存,看起来更像是支持多路处理的Nocona核心Xeon DP。与Potomac一样,Cranford也使用了667MHz的前端总线、1MB的二级缓存,频率由较高的3.16G开始起跳。其他没有变化,这也让原来高不可攀的Xeon MP有了走进中小用户的可能。
Itanium系列处理器是为迎合高端的大型企业、金融、电信、电力、教育、政府等市场所推出的64位处理器品牌,为所有家族处理器中性能最强大的期间产品。不同与或Intel自家的兼容32位应用的X86体系扩展的64位处理器,Itanium采用完全的64位EPIC架构,因此具有更为强大的计算能力和并行处理能力,尤其是浮点计算性能,能够极大地提高数据处理的精度和速度。而在企业级所关心的可靠性和可用性方面,安腾系统所具有的可靠性和稳定性足以和RISC小型机媲美。同时Itanium系列处理器还可实现不止仅限与八路以内的多处理器系统,可六十四路处理器系统,直至集群式超级计算机系统。

Itanium 2是基于第一代Itanium处理器所发展过来的产品,其基于新一代IA-64架构。按照其内核电压的不同,Intel分为了支持两路SMP的Itanium 2 DP、支持多路SMP的Itanium 2 MP以及采用低电压的Itanium 2 LV三种不同的类型,从而应对不同的市场需求。同样目前Itanium 2也采用了不同的核心和不同的缓存搭配方式,以下我们就从核心入手,看看不同核心的Itanium 2之前的差别。
Itanium 2 MP(Madison核心)
Madison核心的Itanium 2处理器采用0.13微米制程,运行的128bit 400MHz的前端总线上,可提供高达6.4Gb/s的系统带宽,一级缓存为16KB,二级缓存为256KB,而三级缓存则提供了3MB、4MB、6MB、9MB等多种型号可供选择,频率则从1.3G开始起跳,别看频率不高,但由于架构与IA32的Xeon处理器完全不同,性能上的提供相当明显。Madison核心的Itanium 2可支持两路以上的SMP,属于高档的Itanium 2 MP系列,目前在Itanium 2中应用最为广泛。

Itanium 2 LV(Deerfield核心)
低电压 (LV)版Itanium 2处理器采用Deerfield核心,同样基于0.13微米制程的Madison核心演化而成,但由于核心电压的下降,其时钟频率在1 GHz和 1.4 GHz之间的几个型号可供选择,同时三级缓存也只具有1.5MB和3MB两种规格。不过由于其功耗为62瓦,而且价格也大为降低,因此多采用于低成本系统和密集环境,如服务器等。
Itanium 2 DP(Fanwood核心)
事实上采用Fanwood核心的Itanium 2 DP也是Madison核心的两路SMP演化版本,Fanwood运行于400MHz前端总线,一级缓存为16KB,二级缓存为256KB,并且也具有最大9MB的三级缓存可供选择,除去不支持两路以上的SMP外和Madison核心完全一致,Fanwood核心的Itanium 2 DP频率从1.40GHz开始起跳,而低电压版本的Fanwood频率则从1GHz开始起跳。
Intel为Itanium 2系列处理器专门准备了E8870芯片组来配套支持。E8870可支持2至16路Itanium 2多处理器,甚至可以通过可扩充的端口接口支持512路平台。。并支持内存数据预测及修复技术,保证整个系统的数据完整性。高达32GB ECC Registered DDR超大内存容量,及可扩展性满足各种企业级应用的需求,同时该芯片组还提供了PCI-X和PCI热插拔技术提供了完整的支持。
总结:
虽然,在64位的IA32处理器上,Intel曾经落后与AMD,但伴随着Nocona核心的XEON处理器的推出,Intel已经开始迎头赶上。同时在更高端的企业级应用市场,Itanium 2针对老牌的、等RISC处理器出击,市场份额有逐渐扩大之势。通过Intel对于未来的服务器处理器发展蓝图我们也看到,才有双内核技术的服务器处理器,将今年第四季度之后大面积上市,性能也更加自得期待。


