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双核处理器:服务器的"千手观音"之路

    【IT168 报道】空间成本越来越高,人力成本越来越高,能源成本越来越高,与此同时,企业对IT系统的依赖程度也越来越高。在这些不断增长的因素压迫之下,人们更加希望一台服务器或者原有的服务器投资能够承担更多的任务,成为服务器中的“千手观音”。

    处理器是服务器的基础。对于目前广泛使用的单核处理器,很多专家认为,虽然一些制造商仍然在材料、工艺和设计等方面进行了不懈的努力,在一段时间内,处理器的性能还可以保持一定的增长势态,但高频下高功耗所引起的电池容量问题和散热问题等负面效应,以及这些负面效应对整机系统产生的电磁兼容性问题,将会越来越突出地影响处理器运算能力的提升。在单核处理器时代,提高单处理器的速度和性能,现在已是强弩之末。于是,一方面,人们对单核处理器进行挖潜式利用;另一方面,采用多个处理器的并行处理技术,正在成为提高现代服务器处理能力和运算速度的有效途径。

超线程:对处理器利用的挖潜式提升

    处理器生产商为了提高处理器的性能,通常做法是提高处理器的时钟频率和增加缓存容量。尽管提高处理器的时钟频率和增加缓存容量后的确可以改善性能,但这样的处理器性能提高在技术上存在较大的难度。实际上在应用中基于很多原因,处理器的执行单元都没有被充分使用。如果处理器不能正常读取数据(总线/内存的瓶颈),其执行单元利用率会明显下降。同时,目前大多数执行线程缺乏ILP(Instruction-Level Parallelism,多种指令同时执行)支持。这些造成了目前处理器的性能可能没有得到全部的发挥。

    基于这些原因,有的厂商则采用另一个思路去提高处理器的性能,让处理器可以同时执行多重线程,就能够让处理器发挥更大效率,即所谓 “超线程”技术。超线程技术就是利用特殊的硬件指令,把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,让单个处理器都能使用线程级并行计算,进而兼容多线程操作系统和软件,减少了处理器的闲置时间,提高的处理器的运行效率。采用超线程技术可在同一时间里,应用程序可以使用芯片的不同部分。虽然单线程芯片每秒钟能够处理成千上万条指令,但是在任一时刻只能够对一条指令进行操作。而超线程技术可以使芯片同时进行多线程处理,使芯片性能得到提升。

    超线程技术并不像两个真正的处理器那样,每个处理器都具有独立的资源。当两个线程都同时需要某一个资源时,其中一个要暂时停止,并让出资源,直到这些资源闲置后才能继续。因此超线程的性能并不等于两颗CPU的性能。因此,当运行单线程运用软件时,超线程技术甚至会降低系统性能,尤其在多线程操作系统运行单线程软件时容易出现此问题。需要说明的是,含有超线程技术的CPU需要芯片组、软件支持,才能比较理想的发挥该项技术的优势。操作系统如:Microsoft Windows XP、Microsoft Windows 2003,Linux kernel 2.4.x以后的版本也支持超线程技术。因此,超线程技术只是对服务器性能的一种挖潜式的提升,而服务器根本无法作到应对多任务时的从容有余。


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