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性能和节能并举 X86技术推动高密度计算

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  【IT168 专稿】在瞬息万变的全球化时代,传统的数据中心正面临许多严峻挑战。之前不计成本的高性能计算时代已经一去不复返了,解决尖端问题的高端系统同样也必须降低成本。现在,采用创新的技术来建设新一代数据中心、改造现有数据中心已经成为IT产业发展的主流。

  为了避免由于服务器爆炸性增加而造成机房面积过快扩大以及随之而剧增的各种运行维护费用,机构数据中心要求大幅度缩小服务器(以及存储设备和网络通信设备)的占地面积、提高计算密度、发展高密度计算。这一方面要求采用新的服务器设计和器件实现更高的计算密度,另一方面要求建设能够支持高密度计算机系统安全稳定运行的数据中心,即高密度计算数据中心。

  如今,X86架构已经成为通用架构,除了个人电脑之外,包括企业应用甚至许多数据中心都在使用X86架  构。可以说,X86架构已经帮助越来越多的企业实现了高效和节能应用。今天我们重要探讨的,就是X86技术如何帮助高密度计算实现了新的飞跃。

  X86架构帮助企业实现节能:从处理器工艺上解决能耗问题

  近十年来,服务器功耗增加了15倍。机架的供电密度也提高了10倍。过去一个机架功耗为2-3 kW,现在却往往高达20-30 kW。这一切都造成机房耗电和内部发热量急剧增加,给解决高密度数据中心供电和散热问题带来了严峻的挑战。为了应对这些挑战,X86处理器在近年来也发生了巨大的变化,这种变化从处理器核心工艺开始。

  说到Tick-Tock这个名词,相信熟悉处理器的人都会明白它在英特尔处理器架构更新中所起到的重要地位。虽然在X86架构产生初期,还没有Tick-Tock这个名词,但是自从Tick-Tock出现之后,X86架构的处理器向着更为明确的地方发展。

从处理器工艺上解决能耗问题

  Tick-Tock战略的实质就是在英特尔处理器发展战略上,每一个嘀嗒代表着2年一次的工艺制程进步。每个Tick-Tock中的“Tick”,代表着工艺的提升、晶体管变小,并在此基础上增强原有的微架构,而Tick-Tock中的“Tock”,则在维持相同工艺的前提下,进行微架构的革新,这样在制程工艺和核心架构的两条提升道路上,总是交替进行,一方面避免了同时革新可能带来的失败风险,同时持续的发展也可以降低研发的周期,并可以对市场造成持续的刺激,并最终提升产品的竞争力。

  从上图来看,从45nm到32nm再到现在的22nm,从Penryn到Nehalem、到Weremere再到最新的Sandy Bridge,英特尔处理器从源头开始实现了节能,包括在晶圆制程上实现了巨大的革新,比如曾经引入的碳晶体管、高K金属栅极及未来22nm采用的3D晶体管等技术。这些技术的引入直接降低了处理器的功耗,进而使得X86处理器在节能方面有了出色的表现。在高密度计算中,如今的Westmere和Sandy Bridge微架构都担当重任,并且成为了降低功耗和发热量的中坚力量。

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