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从CPU、内存和I/O深度理解IA架构服务器

发布时间:2016-10-29 10:15:25 所属栏目:通讯 来源:黄永兵 编译
导读:副标题#e# 【技术】 从性能角度来看,处理器、内存和I/O这三个子系统在服务器中是最重要的,它们也是最容易出现性能瓶颈的地方。目前市场上主流的服务器大多使用英特尔Nehalem、Westmere微内核架构的三个家族处理器:Nehalem-EP,Nehalem-EX和Westmere-EP。

  英特尔QuickPath互联

  随英特尔酷睿i7处理器引入了一种新的系统架构,即著名的英特尔QuickPath互联(QuickPath Interconnect,QPI),这个架构使用了多个高速单向连接将处理器和芯片组互联,使用这种架构使我们认识到了:

  ①. 多插座和多核心通用的内存控制器是一个瓶颈;

  ②. 引入多个分布式内存控制器将最符合多核处理器的内存需要;

  ③. 在大多数情况下,在处理器中集成内存控制器有助于提升性能;

  ④. 提供有效的方法处理多插座系统一致性问题对大规模系统是至关重要的。

  下图显示了一个多核处理器,集成了内存控制器和多个连接到其它系统资源的英特尔QuickPath的功能示意图。

英特尔QuickPath互联

图 10 集成英特尔QPI和DDR 3内存通道的处理器架构

  在这个架构中,每个插座中的所有核心共享一个可能有多个内存接口的IMC(Integrated Memory Controllers,集成内存控制器)。

  IMC可能有不同的外部连接:

  ①. DDR 3内存通道 – 在这种情况下,DDR 3 DIMM直接连接到插座,如下图所示,Nehalem-EP(至强5500)和Westmere-EP(至强5600)就使用了这种架构。

英特尔QuickPath互联

图 11 具有高速内存通道的处理器

  ②. 高速串行内存通道 – 如下图所示,在这种情况下,外部芯片(SMB:Scalable Memory Buffer,可扩展内存缓存)创建DDR 3内存通道,DDR 3 DIMM通过这个通道连接,Nehalem-EX使用了这种架构。

英特尔QuickPath互联

图 12 四插座Nehalem-EX

  IMC和插座中的不同核心使用英特尔QPI相互通信,实现了英特尔QPI的处理器也可以完全访问其它处理器的内存,同时保持缓存的一致性,这个架构也叫做“缓存一致性NUMA(Non-Uniform Memory Architecture非统一内存架构)”,内存互联系统保证内存和所有潜在的缓存副本总是一致的。

  英特尔QPI是一个端到端互联和消息传递方案,在目前的实现中,每个连接由最高速度可达25.6 GB/s或6.4 GT/s的20条线路组成。

  英特尔QPI使用端到端连接,因此在插座中需要一个内部交叉路由器,提供全局内存访问,通过它,不需要完整的连接拓扑就可以构建起系统了。

  图12显示了四插座Nehalem-EX配置,每个处理器有四个QPI与其它三个处理器和Boxboro-EX芯片组互联。

(编辑:PHP编程网 - 黄冈站长网)

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