【IT168 专稿】大家知道，高端系统和应用从32位走向64位，这是计算机问世以来最重要的变革；32位计算技术只能支持2GB内存的寻址能力，而64位计算则能支持4GB以上容量的内存寻址能力。

    事实上，伴随着单位内存价格的飞速下降，由32位计算技术向64位计算技术迁移将是不以人们意志为转移的客观现实。

    AMD推出的64位处理器Opteron和英特尔非安腾系列64位处理器的推出，正在为64位服务器市场注入全新的活力。随着64位服务器市场生态环境的日趋成熟，业界逐渐形成三大64位产品开发联盟：一个由IBM、思科、AMD和索尼组成；一个由微软、英特尔、惠普和戴尔组成；另外一个则由Sun和甲骨文组成。

    当英特尔和AMD两家公司从32位处理器架构转向64位处理器架构后，Sun和IBM也开始以超越竞争对手的速度进行产品转型。但在转型的过程中，AMD的表现和赢得的市场追捧远远高于英特尔。

    一直在高端服务器市场叱咤风云的Sun、IBM、Compaq、HP及SGI等是RISC架构的典型代表。

    这些厂商自行开发芯片，自己生产制造，应用于大型系统。英特尔基于IA-64构架的系列芯片以优良的性价比打破了RISC架构一统高端服务器市场的天下。

    去年，AMD推出面向服务器市场的全球首款全面向下兼容的64位处理器Opteron，更让64位服务器市场热闹非凡。

    目前服务器的技术热点主要有：RISC与CISC技术、处理器技术、多处理器技术（AMP技术、SMP技术、MPP技术、COMA技术、集群技术和NUMA技术）、SCSI接口技术、智能I/O技术、容错技术、磁盘阵列技术、热插拔技术、双机热备份。

    下面我们还是从64位处理器芯片、内存保护技术、逻辑分区以及集群技术四个方面来看一看64位服务器技术的应用。

    ＃有关64位处理器芯片技术

    三种典型的RISC芯片

    IBM的Power4 CPU和Power4+。在采用Power4 CPU的p690高端机型上，其中几项技术是最引人注目的： 一是铜导线、SOI、双核、四芯片封装代表的CPU设计技术； 二是片内二级缓存、片外三级缓存、CPU内置SMP支持、板间CC-NUMA互连组成的多级内存结构； 三是AIX 5.1/5.2操作系统，它代表了64位内核、分区、支持Linux界面、海量文件系统等操作系统技术。

    Power 4有很多先进的特性： 专为SMP处理进行了优化； 将处理器技术与进程技术、封装和微架构相结合，设计了从处理器到内存和I/O桥接芯片的整个系统，提高了整体性能； Power4+芯片是Power4系列芯片的0.13微米版本，Power4系列芯片是采用0.18微米技术制作的。据IBM公司介绍，Power4+芯片的尺寸比Power4芯片小35%，面积是267平方毫米，拥有1.84亿个晶体管，内置1.5MB L2缓存和32MB L3缓存，运行速度为1.2GHz至1.45GHz。1.2GHz芯片的耗电量是70瓦。

    SUN发布的1.2 GHz的 SPARCⅢ同样采用0.13 微米技术，功耗上从75 瓦降低到53瓦。SPARCⅢ基于Sun第二代64位SPARC V9结构，为了实现高性能的设计目的，UltraSPARCⅢ结合了新的结构特性来降低延迟。内部64位的数据寻址能力使处理器、应用和操作系统可以充分利用更大的存储容量，大容量2级缓存和内置的存储控制器设计则可以降低数据的延迟。

    HP的RISC芯片PA-RISC于1986年问世。第一款芯片的型号为PA-8000，主频为180MHz，后来陆续推出PA—8200、PA-8500和PA-8600等型号。HP公司开发的64位微处理器PA-8700于2001年上半年正式投入服务器和工作站的使用。这种新型处理器的设计主频达到800MHz以上。PA-8700使用的工艺是0.18微米SOI铜CMOS工艺，采用7层铜导体互连，芯片上的高速成缓存达到2.25MB，比PA-8600增加了50%。HP公司陆续推出PA-8800和PA-8900处理器，其主频分别达到1GHz和1.2GHz。RA-RISC同时也是IA-64的基础。在未来的IA-64芯片中，会继续保持许多PA-RISC芯片的重要特性，包括PA-RISC的虚拟存储架构、统一数据格式、浮点运算、多媒体和图形加速等。

    Intel 的安腾（Itanium）2与Xeon芯片

    Intel公司在2002年7月9日正式推出其第二代64位处理器--安腾2，直接导致现有高端IA服务器全面升级换代。安腾2处理器延续了第一代安腾处理器所具有的EPIC（显示并行指令运算）体系架构，其内部结构上的变化包括：3MB片内L3缓存; 数据位宽从安腾的64位、266MHz提升到了128位、400MHz，从而将安腾的2.1GB/s系统总线带宽提升到6.4GB/s; 比第一代安腾处理器增加了两个整数单元和输出端口，主频也从800MHz提高到了1GHz，总体性能提高了1.5～2倍。与上一代产品相比，安腾2不但能够在二进制代码上与后代产品兼容，而且在硬件接口上也能兼容，客观上也保护了客户的投资。

    Intel发布了带有64位扩展技术的Xeon处理器，一些国内服务器厂商预测，从今年下半年到明年，64位Xeon将成为主流产品。64位Xeon加入了扩展的64位寻址能力、额外的寄存器（8个SSE和8个通用寄存器），增加了双精度64位整数支持和浮点运算支持，同时，Intel支持64位Xeon的E7525芯片组也会同期发货，支持800MHz外频。伴随64位Xeon的推广，一些新的技术也会得到进一步推广和应用，包括：串行I/O技术PCI-Express、更快的DDR2技术以及低成本的RAID解决方案—基于Dobson芯片的ROMB技术等。

    AMD 的Opteron芯片

    AMD 64位CPU Opteron被一些专家认为是服务器领域的希望之星，令人印象深刻的有两大技术： 一是2.0GHz的64位CPU，二是HyperTransport 芯片互连技术。HT点到点互连技术，用于芯片之间的互连，尤其是CPU互连以支持SMP，是很好的技术创新，它突破了单点内存控制器的限制， 每个CPU都可以通过内置的内存控制器存取内存，或通过HT通道访问远地内存，在2～4 CPU的SMP系统上是很好的。AMD的技术已经赢得IBM、Sun与惠普等主要服务器厂商的支持，并导致其竞争对手英特尔也已经公布推出类似芯片的计划。目前，AMD已经完成面向64位计算的x86双内核处理器设计。此后，AMD将会把研发的重点放在多内核技术、65纳米制造工艺、下一代内存技术（如DDR2）、下一代HyperTransport（超传输）总线技术、系统逻辑创新（内存控制器与纵横式交换矩阵HyperTransport Crossbar）以及平台创新上。

    ＃先进内存保护技术

    提到热拔插，我们不能不说它对于服务器来说的确是一种非常实用的技术，因为所有人都明白服务器的工作连续性对于任何使用者都是至关重要的。为了在硬件发生故障的时候不影响服务器其他功能的正常运行，促进了热拔插技术的发展与应用。最早服务器可以热拔插的硬件设备只是硬盘、电源和内部的风扇，但发展到如今，象HP的64位服务器已经使内存也可以进行热拔插更换。

    先进内存保护技术是“热插拔”技术的一个亮点，包括3种容错内存保护技术：在线备份内存、热插拔镜像内存和热插拔RAID内存。

    在线备份内存用户可以将一个指定的内存区作为在线备份内存（Memory Back），剩下的内存区则为系统内存，在设定服务器时可进入BIOS设置Online Spare Support选项。

    对于不能承受因内存错误造成停机且无法等到预定的停机维护时再更换故障内存的情况，热插拔镜像内存技术可以让有这样需求的用户直接受益。这项技术同样是有两个内存区，数据同时写入这两个由工业标准内存模块组成的内存区，数据由其中一个内存区读出，另外一个内存区则对数据作镜像。

    热插拔内存阵列使用5个内存控制器控管5个由工业标准内存模块组成的内存区，阵列运算引擎负责算出存于第5个内存区的奇偶校验值。系统内存以单一缓存线（cache line）为单元供CPU及输入/输出设备访问，内存阵列将单一缓存线切割成4个由分开的内存控制器提供的64 bit数据字，第5个奇偶校验数据字根据实际的4个数据字产生，实际的4个数据字中任何单一数据字皆可由奇偶校验及其他3个实际的数据字推算和还原。

    三种新技术，给我们带来的不仅仅是对服务器内存的保护，更重要的是他们减少了停机维护的时间成本，减少了硬件故障带来的一系列的问题，这种“极度保护”对于今天这样注重保证关键业务的稳定可靠运行的情况来说，无疑是一个重要的开创。

    ＃虚拟化技术

    IBM虚拟引擎的发布将虚拟化技术推到了一个新的制高点，而HP新发布的HP-UX 11i中内置的IT环境虚拟化功能进一步证实了虚拟化大规模到来。 在HP的虚拟服务器环境架构中，集成了自动恢复故障管理、按需计算、高可用性与集群、分区和资源管理等虚拟化技术以及智能策略引擎HP-UX工作量管理器等HP-UX 11i特性。HP-UX 11i不仅能提供广泛的服务器虚拟化功能，而且它还是建立在具有自动恢复功能的服务器上的。HP-UX提供智能策略引擎来协调这些虚拟化功能。
IBM的虚拟化引擎是一个相对独立的技术，它的目标是可以应用在IBM全系列的服务器平台上。具体来看，虚拟引擎包括VE系统技术和VE系统服务。VE系统技术提供四大功能：动态逻辑分区功能(DPLAR)、按需容量功能(CoD)、虚拟以太网、虚拟I／O。VE系统服务包括4个功能：IBM Director Multiplatform(多平台控制器)、Enterprise Workload Manager(企业级负载管理工具)、Systems Provisioning(系统补给站)和IBM Grid Toolbox for Multiplatform(多平台网格工具箱)。

    ＃刀片服务器技术

    IBM发布了由64位的PowerPC 970处理器支持的节能型刀片服务器，Apple在它的Power Mac G5电脑上就是使用PowerPC 970处理器的。这个被称为eServer BladeCenter JS20的新系统是IBM首个64位的刀片服务器，是IBM继32位的Xeon HS20系统之后推出的又一系统。IBM称JS20的价格比Xeon系列产品更低。

    HP既是刀片服务器的先驱者也是倡导者，它的ProLiant BL P Class是其开发的第二代综合型刀片式系统，也是目前该领域内部结构组合优化程度非常大的多处理器刀片式服务器。HP推出采用了AMD公司64位Opteron处理器的ProLiant刀片服务器，目标是高性能计算市场。此外，HP将在其部分刀片产品里采用Intel即将推出的Nocona芯片，亦即位Xeon芯片的64位扩展版本。

    ＃DLPAR（逻辑分区）技术

    DLPAR能允许在不要求系统或受到影响的分区执行重新引导的情况下，将分区资源从一个分区转移到另一个分区。在一个LPAR（逻辑分区）配置中，个体处理器、256MB内存和I/O适配器插槽资源都将处在一个指定逻辑分区的专有控制之下。LPAR实现的一个主要优势是它能够对这些个体资源进行分配控制，允许以几乎任何数量和组合方式将这些个体资源组合在一起，创建一个逻辑分区。

    DLPAR在处理不断变化的负载需求和服务器部署时能够提供更大的灵活性：在需求高峰期将测试分区的处理器转移到一个工作分区，随后当需求降低时再将它们转移回去；将内存转移到正在过度执行内存页面调度的分区；在分区之间转移不经常使用的I/O设备，如用于软件安装的CD-ROM，或用于备份的磁带驱动器；将一系列处理器、内存和I/O资源释放到“自由池”中，这样就可以使用这些资源创建新的分区。象IBM、HP和SUN的64位服务器都使用到LPAR（逻辑分区）技术。

    ＃Cluster（集群）技术

    群集（Cluster）技术是近几年兴起的发展高性能计算机的一项技术。它是一组相互独立的计算机，利用高速通信网络组成一个单一的计算机系统，并以单一系统的模式加以管理。其出发点是提供高可靠性、可扩充性和抗灾难性。一个群集包含多台拥有共享数据存储空间的服务器，各服务器通过内部局域网相互通信。当一台服务器发生故障时，它所运行的应用程序将由其他服务器自动接管。在大多数模式下，群集中所有的计算机拥有一个共同的名称，群集内的任一系统上运行的服务都可被所有的网络客户所使用。

    Cluster（集群）有三大技术值得关注，一是COTS和Beowulf技术，前者商品化部件技术使得高性能计算机变成了开放式系统，选择部件的余地大了，后者意味着可以方便地拿到连接这些部件的软件技术；二是IA+Linux技术，它在RISC+UNIX之外，增加了一种廉价的高性能计算机方案，这一点尤其要感谢Intel Xeon和Linux2.4，使这一架构得以在性能、价格和稳定性上拿到了入场券；三是应用技术，我们今天看到了除科研领域科学计算以外的许多Cluster应用，这才是根本。