【IT168 专稿】如果说2010年X86服务器市场最大的看点是什么?无疑是四路以上的企业级服务器。在这个领域，我们会迎来一个堪称革命性的全新平台：英特尔Nehalem-EX(至强7500/至强6500)，以取代2008年9月发布的六核至强7400系列(代号Dunnington)。

　　什么是Nehalem-EX?

　　Nehalem-EX是英特尔最新一代智能可扩展的高端服务器处理器平台，包括支持四插槽以上系统的至强7500系列与支持双插槽系统的至强6500。

　　Nehalem-EX采用英特尔45纳米高K金属栅极制程工艺和Nehalem微体系架构。每颗处理器集成了23亿颗晶体管，最多集成 8 个内核，每个核心支持双线程，每颗处理器最多可支持16个线程并行处理;配合英特尔的睿频技术，CPU的主频可以动态调整;每处理器最多带有4条QPI高速互联，可轻松扩展至8路系统，如果加入第三方节点控制器则可扩展至更多路系统;每处理器最大共享24MB L3缓存，借助可扩展内存缓冲和可扩展内存互连技术，每个处理器可支持16个内存插槽，四路服务器最大内存容量可达到512GB DDR3。而且，Nehalem-EX引入了22条RAS特性，并首次在至强平台上实现了IA64上才有的MCA恢复功能，提供更强的可靠性。

　　因此，Nehalem-EX将定位于服务器整合、虚拟化、数据处理需求庞大的企业应用以及高性能技术计算等环境，同时吸引使用RISC小型机的用户迁移到至强平台上来。

　　Nehalem-EX家族处理器有哪些型号规格?

　　英特尔Nehalem-EX家族分为两个系列：支持四插槽以上系统的至强7500与支持双插槽系统的至强6500。预计3月底将发布11款处理器，其中8款至强7500和3款至强6500，主频在1.73-2.66GHz之间，均有4核、6核与8核的版本，L3缓存也有所不同。具体如下表所示：

　　注：

　　1)TPC-C性能数据来源于思科，仅供参考。

　　2)出于稳定性考虑，目前内存频率最高只支持到1066MHz，预计未来会升级到1333MHz。

　　3)Turbo-Boost一栏是该款处理器在使用不同工作内核数时主频可提高的增量，1个增量为133MHz，分为7-8个核心、5-6个核心、3-4个核心、1-2个核心共4个区段，一般工作内核越多，可进一步提升主频的空间越小。如L7555的1/2/4/5表示，在使用7-8个核心时，主频增量为1，即只能再提高133MHz，而使用1-2个核心时，增量可达5，即主频可再提高666MHz。

　　可见，Nehalem-EX完全打破了传统单路、双路、四路平台的简单划分。至强6500系列的推出主要是考虑到了部分应用对于大容量内存扩展的需求——它可以扩展到32根内存DIMM，而至强5600一般最多只有18根DIMM(思科UCS和IBM eX5由于使用了独特的内存扩展技术，属例外)。比如，有一些高性能计算用户只需要两颗处理器，但需要极大的内存带宽和I/O带宽，过去的双路服务器提供不了那么大的内存，无奈之举是买台配两颗CPU的四路服务器，但由于四路服务器售价高出许多，从而造成了投资浪费。为此，英特尔在新一代的Nehalem-EX中，提供了至强6500的双路平台，可以满足这些内存密集型用户的需要。

　　另外，与同样针对双路平台的至强5600系列(Westmere-EP)相比，至强6500在核心数量、主频、L3缓存、RAS特性等方面也有不同(至强5600系列规格列表http://server.it168.com/a2010/0311/859/000000859434_4.shtml)，因此，这两款产品的定位是完全不同的，至强5600无疑针对主流双路市场，而至强6500针对的是对内存容量有特殊需求的细分市场。

　　八核心版本的Nehalem-EX内部结构是怎样的?

　　Nehalem-EX是x86架构中第一款具有8个核心的产品，配置了24MB的共享L3缓存。基本构成是处理器核心分布在四个角落，所有核心共享的L3缓存则居于内核中部，在内核正中央则具有两个Hub集线器和一个Router路由器来负责所有核心的数据共享，管理内存、QPI以及L3缓存之间的数据流向。Nehalem-EX在核心正上面具有4个QPI——QuickPath Interconnect总线，核心正下方则是两个内存界面，总共有4个DDR3内存通道。更多内容，请参见：透视八核心至强Nehalem-EX处理器解析

　　8核心版本Nehalem-EX处理器结构图

　　Nehalem-EX平台的内存扩展性如何?

　　一颗Nehalem-EX处理器可以支持16根DIMM内存条。如使用8GB容量的内存条，双路Nehalem-EX平台最多32个DIMM，内存容量可达256GB;4路Nehalem-EX平台最多64个DIMM，内存容量可达512GB;8路Nehalem-EX平台，最多128个DIMM，内存容量可达1TB。

　　4路Nehalem-EX平台，64个线程，最多64个DIMM，内存容量可达512GB

　　值得一提的是，Nehalem-EX在CPU内存控制器和内存之间设置了一个芯片，起到缓冲的作用。其实就相当于把过去FB-DIMM内存上的缓冲芯片集中起来放到一个桥接芯片中，达到一种平衡，既要节省一部分能耗，又要保证过去FB-DIMM带来的好处，提高内存容量，保证内存工作主频和带宽不降低。

　　不过，为了保证系统的稳定，目前Nehalem-EX平台的内存速率最高只有1066MHz，预计以后会升级到1333MHz。

　　与上一代六核至强7400相比，至强7500有什么不同?

　　与至强7400相比，虽然至强7500仍然使用45纳米工艺，但架构发生了重大变革，从传统的前端总线结构变成了全新的Nehalem直联架构(了解Nehalem架构)，具体体现在：

　　1)使用QPI总线，取代前端总线架构，最多拥有4条QPI Link;

　　2)集成DDR3内存控制器，有4个内存通道接口，通过设置外置缓冲芯片，每处理器最多支持16条内存;

　　3)最多拥有8个内核，支持睿频技术，可动态调节工作核心主频;

　　4)采用超线程技术，每CPU可实现16个线程并行;

　　5)23亿个晶体管，L3缓存由16MB提升到24MB;

　　6)RAS特性更多，增加了原来只在安腾处理器上才有的MCA(Machine Check Architecture)机器校验恢复功能，检测CPU、内存、I/O的错误，并和OS协作纠正，并可以从严重错误中恢复。

　　两者的规格区别如下表所示： 

　　与上一代至强7400相比，至强7500的性能提升幅度有多大?

　　据称Nehalem-EX会为四路以上服务器带来“革命性”的性能提升，内存带宽比至强7400高9倍，运行数据库程序时的性能则是后者的2.5倍，整数运算性能为至强7400的1.7倍，浮点运算性能则是至强7400的2.2倍，实现英特尔多路服务器处理器两代产品间前所未有的性能飞跃。

　　至强7500对八路服务器市场会带来什么样的影响?

　　得益于至强7500处理器中的四条高带宽快速通道互联(QPI)链接，今天服务器厂商可以非常容易地通过QPI构建出一套八路系统出来，有些厂商还可以通过自身的节点控制器技术扩展到32路。预计至强7500发布时全球会有8个OEM厂商推出15款八路和八路以上的系统。2007年，8路以上的IA架构服务器还只有IBM、NEC和Unisys在提供，而到了今年，这一阵营将扩大到十来家，除了上述三家，还包括SGI、惠普、富士通、浪潮、布尔、Sun等。因此，过去，由于八路服务器的设计和制造困难，售价往往比普通四路服务器高出几倍，技术也只掌握在少数几个厂商手中，从而限制了八路系统的需求。而随着至强7500的到来，预计未来八路与四路的售价比例的格局会被打破。

　　8路Nehalem-EX平台，128个线程，最多128个DIMM，内存容量可达1TB

　　值得注意的是，在构建八路以上服务器系统时，至强7500仍然给服务器厂商提供了较大的创新空间，各厂商可以根据自身能力和市场策略来选择。主要体现在两个方面：一是在架构创新方面，可以直接使用QPI来连接构建一个成本适中的八路系统，也有的厂商使用自己的节点控制器，用到的协议和最终效率都会不同。二是虽然至强7500提供了二三十个RAS功能，但并不是所有厂商都需要或者有能力去实现这些功能，比如硬件分区、CPU热添加/热删除、内存板的热添加/热删除，不同厂商会有各自的考虑。

　　Nehalem-EX/至强7500在RAS特性方面能否与RSIC小型机抗衡?

　　和双路平台不同，多路平台不仅要求更高的性能，也要有更强的稳定性。一直以来，X86服务器在同RISC小型机竞争时，在RAS(Reliability可靠性、Availability 可用性和Serviceability可服务性)方面往往处于下风，这也是一些关键领域的小型机用户迟迟不敢向X86/Linux开放平台迁移的重要原因之一。

　　Nehalem-EX的出现，将X86系统的RAS特性提高到了一个全新的水平，这些技术多达22条，集中解决三个方面的问题：一是数据保护，可以诊断哪些数据出错，利用CRC、ECC校验来纠正错误，如果不能纠正，可以把这些坏的数据进行隔离，以保证不影响其他数据，避免系统的重启和宕机。二是高可用设计，包括QPI Link之间的互备和热切换，内存和CPU的热切换、故障预警机制等等，以保证系统的高可用。三是降低系统计划内的宕机时间，包括系统分区管理技术、CPU和内存的热添加和热移除等。具体如下表所示：

　　这里特别值得一提的就是，Nehalem-EX增加了原来只在安腾处理器上才有的MCA(Machine Check Architecture)机器校验恢复功能。这个功能可以在不关机的情况下检查和纠正处理器、内存或者IO中的错误，这对于虚拟化环境非常重要。在虚拟化环境中，要关机查找和修复故障意味着必须迁移所有的虚拟机，如采用机器检查恢复功能，这个故障可以隔离，不必迁移所有的虚拟机。目前，包括微软Windows Server、Redhat、SuseLinux以及VMware都已经支持这一功能。

　　可以说，Nehalem-EX已经拥有X86系统里较高级别的RAS特性，而且与小型机相比，差距也已经不大。但需要注意的是，这些RAS特性的最终实现需要系统厂商和软件厂商的支持。目前，在操作系统和虚拟化方面，Novell、Redhat、微软和VMware都已经做好准备，为至强7500中的高级RAS特性提供支持，以保证可以将这些功能提供给上层的应用软件使用。另一方面，虽然至强7500提供了20多个RAS功能，但并不是所有服务器厂商都需要或者有能力去实现这些功能，比如硬件分区、CPU热添加/热删除、内存板的热添加/热移除，不同厂商会有各自的考虑。这些都需要用户在方案选型时加以考虑。

　　随着Nehalem-EX往高端走，与英特尔的非X86平台安腾(Tukwila)系列如何区隔?

　　在性能、可靠性和扩展性方面，至强7500和安腾都具备在关键业务计算领域内的能力，两者的关键不同在于客户对操作系统和可用应用软件的选择，甚至包含对OEM厂商的选择。用户可以从这三个方面来选择安腾或者至强7500，比如要用HP-UX或者一些大机操作系统的用户，当然选安腾，而对于Windows和LINUX应用则推荐至强7500。另外，虽然Nehalem-EX中引入了原来安腾上才有的MCA功能，但还有一些RAS特性是至强所没有的，比如智能锁步的功能。