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从上市到普及,四核之路何其远（上） -
【IT168 特稿】谈起四核CPU或采用四核CPU的X86服务器，很多人可能还觉得很遥远——双核尚在普及当中，四核出来凑什么热闹？但IT技术的发展往往是超前于应用的，甚至超前于我们的想象。四核已经实实在在的来到了我们身边。自去年11月14日英特尔率先推出四核至强5300系列处理器以来，宝德、浪潮、联想、IBM、DELL、HP等主流服务器厂商相继推出了总共40多款四核服务器。另一家芯片厂商AMD也发布了“2007年中将推出四核皓龙处理器”的计划，英特尔与AMD之间的真假四核口水战也曾一度升温。
然而，伴随四核的也不完全是好消息——偏高的价格、模糊的定位、滞后的软件、不足的客户认知度和应用需求，以及对“CPU超前于内存和I/O子系统，服务器超前于网络发展”的质疑等等，为新生的四核世界蒙上了一层阴影。当然，不同的人从不同的角度来看，这些问题的性质或许不一样，严重程度也不一样。有些问题已经得到了部分解决，有些问题还在探讨当中。近日，IT168服务器频道围绕上述问题采访了多家厂商和业内专家，并形成“四核服务器上市时间表”的专题，希望能帮助读者拔开云雾。上篇介绍四核的价值、定与应用领域，下篇阐述多核软件及07年展望。
四核上阵，价值几何？
跟单双核系统比，四核系统的价值的主要体现在更高性能、节能、更高计算密度、更好地支持虚拟化等方面。
1）性能大幅提升
根据英特尔的说法，跟单核比，四核系统能带来4.5倍的性能提升，即今天四核CPU中的一个核的性能比以往一个单核处理器的性能还要高。而跟双核比，四核可以在保持功耗不变的情况下，获得50%以上的性能提升。服务器厂商的测试也证明了这一点。
HP认为，基于四核的HP ProLiant服务器能够显著提升数据库、ERP、CRM、邮件与信息、虚拟机与HPC集群等关键业务应用的性能，而系统成本无须增加。如在2层SAP SD标准应用程序基准测试中，跟以往的双核系统相比，基于四核的2路HP ProLiant BL480c刀片服务器能够支持的SAP SD基准测试用户多了588个，性能提升近48%。
戴尔公司大中华区企业产品市场总监萧政夫介绍说，采用四核至强处理器的戴尔服务器性能提升高达63%，每瓦特性能提升达40%，并进一步降低客户企业环境的复杂性。
虽然AMD代号为Barcelona的四核产品（65纳米）要到年中才推出，但AMD实验室对四核样品的模拟测试显示，与采用现有AMD双核皓龙处理器的平台相比，在某些数据库应用中计算性能提升高达70%，在某些浮点运算应用时性能提升高达40%。
2）更节能
节能也是芯片厂商津津乐道的话题。AMD服务器/工作站全球业务拓展经理John Fruehe表示，由于AMD在处理器中直接集成了内存控制器，不需要外部的内存控制器，而且支持的是DDRII内存，而不是全新的更“热”的FBD内存，这些都有助于减少能耗，AMD未来四核的功耗水平甚至与单核相当。不过，他建议用户在选购系统时要关注整个系统的总功耗，不能被处理器的TDP值所误导。
英特尔服务器事业部服务器平台市场经理顾凡也认为，计算系统能耗不能简单地将各个部件的功耗相加，而是要衡量服务器在实时运行一个任务时所需的能耗。尽管英特尔四核CPU的功耗要比双核略高，但四核的性能也更强，使得运行某一任务所需的时间也越短。因此，就单位任务完成时间内所需的系统功耗而言，四核的优势是很明显的。
3）虚拟化
尽管目前虚拟化在国内还处于启动阶段。但理论上，越高端的服务器越适用于虚拟化环境，因为可供支配的资源越多，就能支持更多的虚拟机。而四核系统的出现，无疑为虚拟化应用带来了更大的驱动力。英特尔和AMD几乎都不约而同地强调了这一技术。
顾凡以英特尔公司自身通过虚拟化进行服务器整合的实践为例，说明每个8：1的服务器整合每年可以在直接成本、间接支持、网络折旧以及能耗和制冷成本方面节省6024美元，空间节省87%，IT响应速度比单核和双核分别快66%和33%，每天能源消耗比单核减少66%。
AMD也计划将针对四核皓龙处理器提供增强的AMD虚拟化技术（AMD Virtualization）和嵌套页表，从而提供一流的性能和x86虚拟化的领先优势，以及对高能效DDR2内存的支持。
最后，值得一提的是，在平台升级策略上，英特尔和AMD都不约而同地选择了“平滑过渡”——即从双核升级到四核，只需更换CPU，刷新BIOS，而无须更新整个平台架构。显然，这种做法有助于保护用户和OEM厂商的前期投资，OEM厂商在产品开发中无须重新设计平台和调整部件采购计划，并可大大节省兼容性测试工作量，从而快速地对市场做出反应。这也是为什么各大厂商能在短期内推出如此多款四核服务器的主要原因之一。
四核锁定中高端市场
如上所言，四核确实是好东西，但“一分钱，一分货”，价格会不会高得无法让人接受呢？还有，随着双核、四核CPU的引入，原有服务器档次划分规则似乎已经被打乱。比如，单路四核与双路双核同样拥有4个CPU内核，双路四核与四路双核也同样拥有8个内核，这对应用会有什么样的影响？四路以上系统是否还有必要？厂商该如何定位，用户又该何从选择呢？
1）CPU价格是关键
由于从双核升级到四核，无须更换芯片组、主板、内存等组件，因此，CPU的价格就成了决定四核系统硬件成本的关键因素。对此，英特尔顾凡表示，在英特尔目前的五个双路四核CPU主频型号中，已经有四款产品的售价跟中高端双核定价相同。也就是说，用户可以用双核的价格买到四核的系统。显然这对于注重性能的双路服务器用户来说，确实很诱人。当然，除了自身定位和用户价值方面的考虑，英特尔降低四核CPU售价的另一个原因是为了赶在AMD四核出来之前，抢占市场先机。英特尔双核至强5100与四核至强5300处理器的价格分布如下表：
表：英特尔四核与双核的价格定位< AN lang=EN-US>
处理器价格< AN lang=EN-US>
双核< AN lang=EN-US>
四核< AN lang=EN-US>
$1172
X5355
$851
5160
E5345
$690
5150
E5335
$455
5140
E5320
$316
5130
E5310
$256
5120
$209
5110
$177
5050
不过，顾凡也表示，英特尔在单路和双路平台上采取了不同的策略。跟双路平台不同，针对单路平台的四核至强3200的价格会全面高于双核至强3000，其中至强3200主要针对中低端规模的高性能计算领域（32个节点或64个节点以下），以及那些希望将多个应用整合到一个系统上的中小企业用户。而单路双核至强3000主要是锁定强调高性价比的中小企业用户。不过，近日有消息称，为了扩大单路服务器处理器的销量，英特尔计划四月份降低四核心Xeon3200和双核心Xeon3000的价格。调价后的四核心XeonX3220有望从851美元降低到530美元，而X3210则从690美元降低到423美元。双核心的Xeon3040、3050、3060和3070也将有10-40%的不同降幅。
2）多核时代的定位
宝德是英特尔在中国最坚定的本土盟友，其产品经理程佶对记者说，宝德会跟英特尔的步调保持一致，将四核平台定位于中高端系统，在HPC、ERP等应用中都会优先向用户推荐四核。
不过，就“CPU颗数不同，内核数相同”之系统的定位问题，他认为，在服务器选购中，CPU核心数量并不是最重要的因素，用户不仅仅要考量计算能力，还要考虑稳定性、扩展性等诸多因素。因此，单路、双路和四路的定位没有发生根本性的变动，仍然是分别针对工作组级、部门级和企业级应用。大家现在之所以会产生一些误解，是因为目前针对双路的至强5300是基于全新的酷睿微架构，而针对四路以上系统的至强7000仍然采用老的P4架构，所以，在某些领域双路四核的性能甚至超过了四路双核的性能。不过，随着英特尔今年即将推出针对四路以上SMP系统的酷睿架构四核CPU，定位会回归清晰。
对此，顾凡也认为，是否需要四路以上的大SMP系统，关键取决于应用，而不是仅仅看CPU核心数量。比如四路系统更适合于数据密集型应用，因为这类应用对CPU的扩展能力、内存的扩展能力和内存带宽要求都更高。另外，四路仍将扮演服务器虚拟化和整合的主力军。他建议说，如果用户整合的是数据库等关键应用，推荐用四路；如果用户只是整合表现层和应用层的应用，而且整合幅度不太大（如8：1或10：1），推荐用双路甚至单路，而如果整合幅度达到20：1以上，仍然推荐用四路。
四核更适于哪些应用环境？
除了性价比区隔，另一个定位问题是“四核更适合于哪些应用环境？”当然，这要结合四核系统的技术特点来定。从各方反馈的信息来看，“高性能计算、高密度计算、虚拟化与服务器整合”为四核系统提供了更好的用武之地。当然，随着时间的推移，相信厂商也会推出更多更有价值的四核解决方案。
1）高密度计算
我们知道，跟单/双核比，四核在一个处理器SOKET上可以容纳四颗内核，必然使得服务器的计算密度大大提升，从而为那些空间有限的数据中心带来福音。
不过，随着CPU集成的核心越来越多，性能暴增的CPU与内存、I/O等子系统之间的不平衡性也会越来越突出，需要厂商在体系架构、I/O设计等方面做出更大的努力。当前，处理器结构和系统结构已经变得至少同样重要，特别是对于纵向扩展（scale up）的多处理器系统而言，尤其突出。在计算与I/O平衡性方面，AMD未来的Barcelona仍然会集成超传输（HyperTra ort）总线技术和DDR2内存控制器，减少了传统前端总线x86架构中存在的瓶颈问题，能够提高I/O的吞吐量和CPU之间的通信，在降低功耗和内存延迟的同时提高性能。
服务器厂商也已经开始这方面的设计创新。如IBM新推出的四核系统x3650就可以提供多出33%的内存和I/O，大大减少了通信瓶颈并优化了性能。内存和I/O共同为每一个处理器提供相关数据，从而所有4个内核能够以最高速度执行计算负载。在配置四核处理器的System x3650与配置双核处理器的System x3650进行对比的 ECint_rate基准测试中，四核系统性能提高了64% 。
另外，也有些二线厂商开始考虑采用只有传统主板一半大小的小型主板，以求在1U/2U等高密度机箱里装入更多的CPU、内存和I/O部件。如今年1月初，超微（Supermicro）推出了6015T系列1U双子SuperServers 服务器，可在一个1U机箱里装入两个双路服务器（DP）主板，当加载四颗4 核心Intel Xeon 5300 系列处理器时，就实现了1U 16 核的超高计算密度。
2）高性能计算
由于计算密度和计算性能得到大幅提升，加上HPC领域很多软件都适合并行计算模式，使得四核系统对高性能计算更具针对性，所以不少厂商都把HPC当作四核系统的主打市场。
SGI是一家老牌HPC厂商，在高性能计算领域有着举足轻重的地位。去年SGI就与英特尔合作推出了Altix XE 1300 高密度集群和Prism XE高级可视化图形工作站产品（2-16路，其中16路是与英特尔一起合作在母板上通过NUMA互连技术实现）。SGI大中华区市场总监张玲玲对记者说，由于客户需要的是16-32-64核的系统，因此，SGI产品已全面转向四核平台，除非用户有特殊需要，才提供双核产品。她表示，SGI一直专注于处理大数据量的问题，因此解决方案中多见几十甚至几百个核的系统，四核在性价比、节能节电、减少占地空间以及增强可靠性方面非常出色。
不过，她也认为，高性能计算的发展，必然促进芯片主频提升和多核化两个方面的发展，但同时对内存带宽、I/O带宽、延迟和存储也提出更高要求。因此，在诸多因素制约下，根据用户需要开发平衡的系统，才是理想的系统。
曙光是中国本土最大的HPC厂商。虽然曙光目前还没有大规模启动四核服务器的推广，但该公司英特尔架构服务器产品经理秦晓宁接受记者采访时表示，由于从双核平台可以平滑升级到四核平台，所以曙光可以根据市场需要随时提供四核产品。更重要的是，曙光拥有业界首个计算规模达3万亿次的高性能计算评测实验室，可以免费为HPC用户提供针对具体某种应用的四核解决方案优化测试服务。
浪潮自1996年首次取得中国PC服务器销量冠军之后，今年已是第十一次蝉联国产第一。该公司也表示，其四核产品主要针对HPC客户以及对计算性能要求较高的企业级客户。目前中国科大生命科学院已经采用浪潮四核服务器做HPC，并已投入使用。
3）用虚拟化实现服务器整合
如前文所述，四核系统为虚拟化带来了更多可供分配的计算资源，受到了许多主要厂商的重视。HP和IBM在发布相关四核产品时，都表示虚拟化是一个不可忽视的重要领域。
IBM认为，为了利用多核服务器提供的新性能，很多客户将转向在每个服务器上运行多个应用的虚拟解决方案。通过在新的IBM Director 5.2中集成的IBM Virtualization Manager，IBM可以使客户通过一个单一控制台，来管理运行在IBM System x和BladeCenter上的VMware、Microsoft Virtual Server和Xen环境中的物理和虚拟机器。
注：下篇介绍多核软件及07年展望的相关话题，请继续关注。
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