背景
Intel於1998年6月29日發布了奔騰ⅡXeon。這個新的高端解決方案是面向工作站和伺服器市場的,目的是讓它來代替高能奔騰(Pentium Pro)級的產品。速度和二級快取的位置不同是兩者的主要差異:200mhz是高能奔騰的最高檔次,因為二級快取的速度不能超過200mhz。在高能奔騰中一些特殊的二級快取矽晶片,它們被放在cpu的封裝裡面,運行頻率和cpu核心速度相同,這限制了cpu的發揮,使它限制在200mhz內;奔騰Ⅱ的晶片是放在一個盒子中的,裡面有一個cpu核心印刷電路板,以及兩個或四個二級快取,它們的速度只有cpu的一半,因而200mhz的二級快取就可以使用在奔騰Ⅱ400系統上。
即使奔騰Ⅱ能很快取代高能奔騰在高端桌面市場的地位,伺服器市場仍然需要高能奔騰。主要是奔騰Ⅱ只能使用512mb主記憶體,如果超過了容量,系統就會馬上崩潰,伺服器界對之抱怨紛紛,直到奔騰Ⅱ333、350和400才對此有所改善(最大4gb)。另一個讓高能奔騰吸引人的原因是它的二級快取。伺服器的數據負擔非常沉重,更大和更快的二級快取將對之非常有益。高能奔騰的二級快取與cpu的速度一樣,超過奔騰Ⅱ350mhz及以下的奔騰Ⅱ(奔騰Ⅱ的二級快取速度只有cpu速度的一半)。高能奔騰的二級快取最大可達1mb,而奔騰Ⅱ僅有512kb。最後,高能奔騰可以四個cpu同時工作,這在伺服器中是必需的,但奔騰Ⅱ只能二個cpu同時工作。
奔騰ⅡXeon不僅改變了伺服器市場,也改變了工作站市場。使用工作站來進行汽車、房屋、橋樑等設計工作的公司和個人需要cad、計算機動畫設計、3d遊戲開發等,海量資料庫管理亦需要高性能的系統。以前人們都是求助於sun、dec、sgi或hp,而且選擇了上述一家計算機企業得到產品後,常常會留在這種系統中,不會輕易更換。奔騰ⅡXeon將以較低價格來提供工作站級的性能,可在同樣的系統上運行x86工作站軟體和辦公室軟體。
奔騰ⅡXeon系統結構
奔騰ⅡXeon的核心和deschutes差不多,這個結構也同樣被用於奔騰Ⅱ和賽揚。奔騰ⅡXeon最大的改變在二級快取:9月份以前賽揚沒有二級快取,奔騰Ⅱ有512kb(運行在cpu一半的核心速度下),而奔騰ⅡXeon最大可用2mb(運行在cpu核心速度下)。這些快取晶片是Intel自己生產的,它和奔騰Ⅱ所用的晶片不同,被稱為csram(custom static ram,定製靜態存儲器),其中每一個晶片的容量是512kb,定製則意味著Intel不會向其它sram廠商購買。二級快取是非常脆弱的,只能使用和奔騰Ⅱ一樣的方法,把它們放在塑膠盒子裡面。二級快取的散熱要求也非常高,所以Intel為奔騰ⅡXeon特別定做了一個大盒子(比奔騰Ⅱ大了將近兩倍)。
二級快取速度的提升讓奔騰ⅡXeon在許多場合下都比奔騰Ⅱ快,除此之外,它還有幾項特別的東西:
具有高能奔騰的所有特性;
支持八個cpu系統(450nx);
100mhz前置匯流排;
使用36位記憶體地址和pse模式(pse36模式);
最大800mb/秒的記憶體頻寬;
伺服器必須的ecc記憶體;
ecc二級快取(440gx和450nx);
監測溫度的熱量感測器以節約能源。
pirom將允許處理器的規格改變和向前兼容性,並可產生一個特殊的電子信號,防止出現偽造的奔騰ⅡXeon,即奔騰ⅡXeon不能超頻,這對於計算機發燒友來說是個壞訊息。幸好奔騰ⅡXeon面向的是高端市場,對我們沒什麼影響。系統賣主能對奔騰ⅡXeon封裝內的一個e2prom進行編程,寫上主機信息並加上保護,如:系統規格、服務跟蹤、安裝預設值、使用環境的資料等等。
pse36(page size extension 36-bit)模式,它可對4gb存儲器進行緩衝,現有的win32 api因此可得到一個巨大的ram磁碟,但前提是isv(independent software vendors)們必須使用特別的伺服器和作業系統對程式進行修改(它不影響那些沒有最佳化的軟體)。Intel還發布了一個sdk以幫助oem廠商充分利用新增的記憶體來改善系統性能。
奔騰ⅡXeon的新晶片組
440gx agp
440gx agp(82443gx和82371eg piix4e)面向工作站市場,設計和440bx差不多,開發商能把以前的技術轉移到440gx上。它不僅是440bx的超集,而且是第一個為奔騰ⅡXeon最佳化的晶片組。440gx可使用slot 1和slot 2 cpu(即奔騰ii和奔騰ⅡXeon)、100mhz匯流排、支持2gb sdram、agp 2x、ecc sdram、5個pci專用槽和一個pci/isa共享槽。
450nx pci
450nx pci是一個為企業級伺服器特別製造的晶片組,因為伺服器並不需要agp,所以只提供了pci插槽。它使用地址位序列改變(abp)和高頻寬的四路交錯,支持8gb記憶體(3.3伏edo dram),可提供四個32位pci(所有pci都是33mhz的)及兩個64位pci(或兩個32位pci、一個64位pci、4gb記憶體),並最佳化了主機到pci橋和記憶體控制器,匯流排接口為36位地址、64位數據。用特別的群集控制器能同時使用八個奔騰ⅡXeon。高性能的記憶體管理系統包括c2c和abp(address bit permutiong),它能供給企業軟體所需的充足頻寬(1gb/s),以支持四處理器的大量I/O數據通信。450nx由四部分組成:82451nx 記憶體和I/O橋控制器,82454nx pci增強橋,82452nx ras/cas發生器,82453nx 多重路徑數據訪問。
(1)82451nx記憶體和I/O橋控制器
mioc(memory and I/O bridge controller)控制100mhz系統匯流排、pci匯流排和記憶體的數據交換,它承擔系統匯流排直接存取記憶體或pci匯流排的任務,並在系統匯流排和pxb(pci expander bridge)之間提供數據連線埠和傳輸緩衝區,mioc還能對rcg(ras/cas gemerator)和mux進行適當的控制。
(2)82454nx pci增強橋
pxb先從mioc的I/O部分獲取信息,再把它分發給pci匯流排。每個pxb都提供兩個32位33mhz pci 2.1 匯流排,或單個64位33mhz pci 2.1匯流排。
(3)82452nx ras/cas發生器
rcg負責接受從mioc來的記憶體請求,再轉換成特定的信號,在適當時候發給dram,每個rcg可以控制四個bank的記憶體。
(4)82453nx 多重路徑數據訪問
mux在dram和mioc之間提供一個多路技術和分段運輸來支持記憶體交錯存取,它可提供數據路徑給每四個插入頁,還能夠減少到八路通道的頻率和增加數據存放空間。
450nx晶片組也有企業級伺服器必需的可靠性,它在三個主要的數據傳輸接合點檢查:mioc和系統匯流排有ecc校驗和匯流排控制器的奇偶校驗;mioc和記憶體子系統的ecc校驗;mioc和pci增強橋(即mioc/pxb增強匯流排和pci匯流排之間)的奇偶校驗。450nx中有兩個rcg、兩個mux、兩個pxb和一個mioc,最大耗電量為47瓦,工作電壓為3.3伏。mioc與pxb都是540導線plga,rcg和mux同為324導線plga。ieee 1149.1標準測試連線埠和邊界掃描裝置能使450nx和系統通過標準接口連線在一起。450nx的piix3和piix4e南橋晶片支持:pci到isa橋、usb、增強式dma控制、系統計時和ide控制。它有兩種配置可供選擇,即450nx和450nx基本形。
奔騰ⅡXeon主機板
Intel推出了第一塊基於奔騰ⅡXeon的主機板:marlinspike′ms440gx,欲與risc工作站一決高下。因為它是Intel架構的平台,無論是現在還是未來它都將使用微軟的視窗系統,看來它是unix系統的一個勁敵。主機板使用82443gx晶片組,主要特性在上面己講過。
面向伺服器市場,Intel有兩個解決方案:ad450nx和sc450nx。
ad450nx
使用的技術有四個奔騰ⅡXeon的對稱多重處理器、四路ecc記憶體交錯、5個64位pci槽和6個32位pci槽,自動識別和損壞部分隔離、冗餘電源、12個ultra scsi組成的磁碟陣列、熱插撥、系統溫度與電壓監測、冷卻風扇停轉預報等都能保證數據安全。智慧型平台管理匯流排會把系統信息傳到lcd顯示面板,可選擇緊急情況管理卡(或連線埠)和lan適配器來應付災難發生,並進一步提高冗餘管理能力。
sc450nx
號稱用兩路處理的價錢提供四路的cpu能力。服務模式可以在不關閉整個系統時進行維護,它允許副伺服器通過lvds scsi匯流排存取主伺服器中的磁碟數據。emp(emergency management port)能使用modem對伺服器作遠程管理,板載管理控制器和軟體能夠監測伺服器的溫度和電壓、底盤安全、基板和其它硬體設備,icmb則作為冗餘管理之用。sc450nx支持雙重基座結構,加強了機器的擴展能力。其它特性有:最大2mb快取、16個dimm可達4gb edo記憶體、兩個綜合的lvds通道(頻寬80mb)、一個狹窄通道、266mb I/O和可升級I/O、熱插撥等。
多處理器和多線性的系統性能
因為核心技術沒有什麼提高,所以奔騰ⅡXeon速度並不比奔騰Ⅱ快很多。奔騰ⅡXeon性能的增益源於二級快取的改進,單處理器和單線性的系統不會因此有太大變化,起碼在運行windows 95和windows 98軟體時就感覺不到。新cpu需要的是32位作業系統,windows nt或unix皆可。必須在cpu進行繁重的記憶體處理和I/O工作時,高速二級快取的好處才可顯現出來(甚至當它僅有30%到50%的空閒時間也不能看出奔騰ⅡXeon與奔騰Ⅱ的不同)。在工作站環境下,多線性軟體會從中得到極大的好處,第二個cpu將有30%到95%的性能增益,雙奔騰ⅡXeon系統會比雙奔騰Ⅱ系統快3%~25%。用benchmark測試時必須注意以上問題,因為現在的多線性測試軟體還不多,所以測試數據(如winstone)沒有顯示出奔騰ⅡXeon的優勢也是正常的事情。