小型機技術(shù)基礎(chǔ)概述及各廠家小型機介紹

小型機技術(shù)基礎(chǔ)概述目錄小型機歷史及定義各廠商小型機內(nèi)部構(gòu)造小型機體系結(jié)構(gòu)小型機分區(qū)技術(shù)介紹小型機CPU介紹小型機操作系統(tǒng)小型機與x86服務(wù)器對比第一代計算機和大型機世界上第一臺現(xiàn)代電子計算機“埃尼阿克”(ENIAC)，長30.48米，寬1米，高2.4米，占地面積約170平方米，30個操作臺，重達30英噸，耗電量150千瓦，每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法。1964年，IBM推出了劃時代的大型機System360，System360成為第一部具有硬件擴充彈性化的特點的大型主機。小型機名字由來1965年DEC公司的PDP-8的小型計算機發(fā)布上市，此時倫敦街頭正流行“迷你裙”，因此這款當時小巧玲瓏的機器被稱為“Minicomputer”，產(chǎn)品一經(jīng)推出，由于其小巧的外形和具有競爭力的價格受到市場青睞，并引發(fā)了當時計算機市場的小型化革命，小型機的名字由此而來。小型機定位目前市場上按體系架構(gòu)分類，服務(wù)器可分為：X86服務(wù)器、小型機、大型機大型機小型機X86服務(wù)器廠商：IBM廠商：IBM、HP、Oracle、浪潮廠商：浪潮、Dell、聯(lián)想、曙光、華為等單機性能出貨量小型機定義小型機泛指各個計算機廠商生產(chǎn)的基于RISC（ReducedInstructionSetComputer精簡指令集）或者EPIC技術(shù)的CPU，運行UNIX一類操作系統(tǒng)（每個廠商都有自己“改良版”的UNIX）的服務(wù)器，此類服務(wù)器一般用于商業(yè)領(lǐng)域計算、處理的應(yīng)用。CPU操作系統(tǒng)廠商目錄小型機歷史及定義各廠商小型機內(nèi)部構(gòu)造小型機體系結(jié)構(gòu)小型機分區(qū)技術(shù)介紹小型機CPU介紹小型機操作系統(tǒng)小型機與x86服務(wù)器對比各廠家小型機產(chǎn)品小型機屬于中高端服務(wù)器產(chǎn)品，有研發(fā)能力的各大廠商為維持在服務(wù)器市場的戰(zhàn)略地位都會推出自己的小型機產(chǎn)品，目前擁有小型機產(chǎn)品的廠商主要有IBM、HP、Oracle和富士通及中國浪潮小型機采用的是主機/啞終端模式,并且各家廠商均有各自的體系結(jié)構(gòu),彼此互不兼容。各廠家小型機產(chǎn)品線中端高端低端超低端>250萬15-25萬25-50萬50-100萬100-250萬超高端K1910K1930K1950P780P770P760P750P740P730P720P710K1產(chǎn)品線IBMPowerSuperdome2Rx9900SD

28sRx9800HP動能系列Rx2800i4CAMPSPARCT5-2

SPARCT5-8/M10-4S

SPARCT5-4/M10

OracleT5浪潮國產(chǎn)小型機產(chǎn)品線旗艦型32路256核核心型

32路128核靈動型8路64核K1950K1930K1910

整機RAS特性增強

計算性能提升K1產(chǎn)品線實現(xiàn)關(guān)鍵應(yīng)用主機高中低端市場全面覆蓋K1910——靈動迅捷，關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)的高效整合平臺K1930——堅若磐石，關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)的護航基石K1950——卓越超群，關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)的最佳部署平臺配合K-UX、K-DB，滿足全部關(guān)鍵行業(yè)客戶需求下一代千核級關(guān)鍵應(yīng)用主機小型機構(gòu)成-天梭K1系統(tǒng)浪潮天梭K1系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，包括計算模塊、互連模塊、管理模塊等，其中計算模塊為主要模塊，包含CPU、內(nèi)存等部件，互聯(lián)模塊用于各個計算模塊的連接計算模塊互連模塊管理模塊散熱模塊I/O模塊電源模塊各個模塊小型機構(gòu)成-天梭K1系統(tǒng)計算模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)浪潮天梭K1系統(tǒng)硬件系統(tǒng)互連拓撲如右圖所示：主要由8個計算模塊和4個NR板組成，每個計算板上兩個NC芯片，每個NC芯片有4個高速NI端口，每個NI端口的速率達到8.5GB/s，16個NC和4個NR實現(xiàn)全互連。小型機構(gòu)成-天梭K1系統(tǒng)計算模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)計算模塊為系統(tǒng)提供強大的計算能力，以及多種設(shè)備接口，是系統(tǒng)的核心模塊小型機構(gòu)成-天梭K1系統(tǒng)K2芯片國際先進的自主知識產(chǎn)權(quán)的處理器協(xié)同芯片16端口的高階交叉開關(guān)實現(xiàn)32路系統(tǒng)的單級網(wǎng)路跳步連接通過高帶寬冗余鏈路分別與各處理模塊相連,構(gòu)成多平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中國成為世界上第三個掌握此核心技術(shù)的國家小型機產(chǎn)品——IBM篇小型機構(gòu)成-IBM770IBM小型機770由四個4U機架服務(wù)器組成，多個節(jié)點服務(wù)器之間通過SMPFlex線纜按照一定的規(guī)則順序連接起來。小型機構(gòu)成-IBM770每個4U機架式服務(wù)器包括一個Power7處理器卡，封裝了兩個Power7芯片插槽和16個DDR3內(nèi)存插槽。小型機產(chǎn)品-HP篇小型機構(gòu)成-HPSuperDome2惠普的小型機SuperDome2定位為關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù)器，為刀片架構(gòu)，主要由I/O擴展柜、刀片機箱和存儲單元三部分組成。每個刀片機箱可插8個刀片，每個刀片可支持兩顆安騰CPU。小型機構(gòu)成-HPSuperDome2以下為Superdome2刀片上的主要組成單元。其中每個CPU通過4顆MemoryBuffer（內(nèi)存緩沖）芯片連接到16個DDR3-RDIMM（RegisteredECC）內(nèi)存插槽。2顆Itanium處理器與sx3000Agent芯片組之間的連接，是通過每個CPU提供的3條QPI來實現(xiàn)的。小型機構(gòu)成-HPSuperDome2小型機產(chǎn)品——Oracle篇小型機構(gòu)成-OracleT5系列服務(wù)器Oracle的T5系列處理器，其中T5代表此類服務(wù)器所用CPU為T5系列處理器，T5-x中的x代表CPU數(shù)量。OracleT5-1B、T5-2、T5-4、T5-8系列處理器小型機構(gòu)成-OracleT5系列服務(wù)器Oracle系列服務(wù)器支持1/2/4/8顆CPU互聯(lián)，其中兩顆T5CPU處理器互聯(lián)如下圖。本章小結(jié)總而言之，小型機有著有普通服務(wù)器不一樣的內(nèi)部構(gòu)造，這是由于各廠商為提高小型機的整機性能和高可靠性而進行整體優(yōu)化的結(jié)果。目錄小型機歷史及定義各廠商小型機內(nèi)部構(gòu)造小型機體系結(jié)構(gòu)小型機CPU介紹小型機分區(qū)技術(shù)介紹小型機操作系統(tǒng)小型機與x86服務(wù)器對比小型機體系結(jié)構(gòu)SMP結(jié)構(gòu)：目前IBMPOWER系列處理器采用的是SMP結(jié)構(gòu)，在CPU設(shè)計、操作系統(tǒng)架構(gòu)等方面進行優(yōu)化，可實現(xiàn)最大32路CPU互聯(lián)。NUMA結(jié)構(gòu)：目前浪潮天梭K1系統(tǒng)及惠普的SuperDome2采用的是NUMA結(jié)構(gòu)。CPU直連：OracleT5系列小型機采用的體系結(jié)構(gòu)天梭

K1P795Superdome2SPARCM6-32FujitsuM10服務(wù)器體系架構(gòu)-SMP

SMP(SymmetricMultiProcessing)：全稱是對稱多處理技術(shù)，是指在一個計算機上匯集了一組處理器(多CPU),各CPU之間共享內(nèi)存子系統(tǒng)以及總線結(jié)構(gòu)。服務(wù)器體系架構(gòu)-SMPSMP(SymmetricMultiProcessing)，并行處理技術(shù)，應(yīng)用比較廣泛，單處理器很難滿足實際應(yīng)用需求，廠商開始采用對稱多處理來解決問題，常規(guī)的是4-8個CPU。CPU內(nèi)部必須內(nèi)置APIC單元。相同的產(chǎn)品型號，同樣類型的CPU核心盡可能保持相同的產(chǎn)品序列編號SMP架構(gòu)遵循的基本規(guī)則完全相同的運行頻率SMP體系結(jié)構(gòu)適用性擴展方面可用性方面可用性較差能承擔一般性系統(tǒng)業(yè)務(wù)，在對應(yīng)核心業(yè)務(wù)時，難以保障用戶投資擴展能力有限每個CPU通過相同的內(nèi)存總線訪問，造成內(nèi)存訪問沖突，降低CPU效率NUMA體系結(jié)構(gòu)介紹

NUMA(Non-UniformMemoryAccess)：為了突破SMP在擴展能力上的限制，來構(gòu)建大型系統(tǒng)，NUMA技術(shù)順勢而生。NUMA（非一致性訪問存儲架構(gòu)）由多個CPU模塊組成，每個CPU模塊由多個CPU組成，并且具有獨立的本地內(nèi)存、I/O槽口80末-90初90年代2000年20002001至今Cray推出Cray6400Compaq推出GS320HP推出SuperdomeINSPUR推出K1Sequent提出定義IBM推出NUMA-QNUMA體系結(jié)構(gòu)介紹——發(fā)展歷程NUMA體系結(jié)構(gòu)介紹訪問速度：本地節(jié)點>鄰居節(jié)點>遠端節(jié)點遠端節(jié)點鄰居節(jié)點本地節(jié)點對于某個節(jié)點中的所有CPU，此節(jié)點稱為本地節(jié)點與本地節(jié)點相鄰的節(jié)點稱為鄰居節(jié)點非本地節(jié)點或鄰居節(jié)點的節(jié)點，稱為遠端節(jié)點NUMA具有多個節(jié)點(Node)，每個節(jié)點可以擁有多個CPU(每個CPU可以具有多個核或線程)。節(jié)點可分為本地節(jié)點(LocalNode)、鄰居節(jié)點(NeighbourNode)和遠端節(jié)點(RemoteNode)三種類型。具有多個CPU模塊，每個模塊又幾個CPU組成，分別有獨立的內(nèi)存、I/O、總線NUMA系統(tǒng)既能訪問本地內(nèi)存又可以訪問遠程內(nèi)存。良好的伸縮性NUMA體系結(jié)構(gòu)特點擺脫超大總線對多處理器的束縛，增強單一操作系統(tǒng)可管理的處理器、內(nèi)存和I/O插槽讓處理器快速的訪問在同一單元的內(nèi)存NUMA體系結(jié)構(gòu)優(yōu)點提供內(nèi)存互聯(lián)的硬件系統(tǒng)在保持系統(tǒng)規(guī)模高擴展的前提下，實現(xiàn)處理器帶寬與網(wǎng)絡(luò)帶寬相對平衡，并同時保持較低的互連網(wǎng)絡(luò)平均延遲。NUMA體系結(jié)構(gòu)優(yōu)點NUMA系統(tǒng)的帶寬較寬，適合多線程、多事務(wù)的并發(fā)處理模式高負荷下，保障系統(tǒng)高性能、穩(wěn)定性、可靠性銀行設(shè)備稅控設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)站機場進出港系統(tǒng)證卷交易其他設(shè)備和終端存儲系統(tǒng)存儲系統(tǒng)存儲系統(tǒng)關(guān)鍵應(yīng)用主機電信通訊設(shè)備NUMA體系結(jié)構(gòu)優(yōu)點性能SMPNUMA操作性★★★★★★★穩(wěn)定性★★★★★★★★安全性★★★★★★★★可擴展性★★★★★★★開放性★★★★★★★靈活性★★★★★★★可維護性★★★★★★★NUMA結(jié)構(gòu)與SMP結(jié)構(gòu)對比目錄小型機歷史及定義各廠商小型機內(nèi)部構(gòu)造小型機體系結(jié)構(gòu)小型機分區(qū)技術(shù)介紹小型機CPU介紹小型機操作系統(tǒng)小型機與x86服務(wù)器對比分區(qū)概念所謂分區(qū),就是將一臺物理上的服務(wù)器劃分為多臺機器來使用的技術(shù)，可分為物理分區(qū)、虛擬分區(qū)。在小型機分區(qū)技術(shù)里：物理分區(qū)可分為固定式分區(qū)、靜態(tài)分區(qū)以及動態(tài)分區(qū)三種虛擬分區(qū)可分為邏輯分區(qū)、微分區(qū)。APP1HW1OS1APP2APPn…虛擬分區(qū)APP3HW3OS3APP1HW1OS1APP1HW1OS1物理分區(qū)OS2OSnIBMPOWER服務(wù)器應(yīng)用模式SystemP服務(wù)器在一般的計算環(huán)境中，都是以虛擬化的方式出現(xiàn)。HMC(HardwareManagementConsole，硬件管理控制臺)和IVM(IntegratedVirtualizationManager，集成虛擬化管理器)、SystemsDirector

為實現(xiàn)服務(wù)器的虛擬化提供了強有力的支持。通過HMC管理服務(wù)器通過IVM管理服務(wù)器通過Director管理服務(wù)器POWERSystem分區(qū)技術(shù)——LPAR、DLPAR、VPAR邏輯分區(qū)（LPAR）就是將單臺服務(wù)器劃分成多個邏輯服務(wù)器，彼此運行獨立的應(yīng)用程序。每個LPAR擁有自己的CPU、內(nèi)存和I/O設(shè)備分配。此類分區(qū)是在固件級別而不是在物理資源級別進行的。每個LPAR包含自己的操作系統(tǒng)。然而，邏輯分區(qū)也有些限制，如要增加或刪除資源，必須停止邏輯分區(qū)的運行，然后重新引導分區(qū)。動態(tài)邏輯分區(qū)(DLPAR)則允許在不中斷應(yīng)用操作的情況下，增加或減少分區(qū)占用的資源，為計算環(huán)境提供了很大的靈活性。微分區(qū)也是一種邏輯分區(qū)，是在Power5及以后處理上使用的技術(shù)，它對CPU的劃分粒度更細了，每顆CPU可以等分成多個具有相同處理能力的EntitleUnit，而每個分區(qū)最少可以分配0.1個EntitleUnit。使用微分區(qū)技術(shù)對CPU資源的劃分更加靈活了，提高了CPU資源的利用率。POWER系統(tǒng)管理程序(Hypervisor)控制分配物理處理器資源給每個共享的處理器分區(qū)。LPAR的問題UnassignedondemandresourcesHypervisorLinuxpartitionsIBMiAIXV5.3partitionsVirtualStorageVirtualI/OServerWorkloadmanagementandprovisioningVirtualNetworksVirtualProcessorsAIXV6partitionsVEnetVSCSIIVM**LinuxKernelsAIXKernelsVirtualNetwork/StorageAIX/WPARSKernelsSLIC邏輯分區(qū)/微分區(qū)的原理和問題IBM的虛擬化在系統(tǒng)最底層使用Hypervisor實現(xiàn)分區(qū)資源的劃分，一個mini的AIX操作系統(tǒng)，邏輯分區(qū)下，其CPU/內(nèi)存資源在一個資源池中進行分配，而IO板卡和內(nèi)置存儲資源也需要統(tǒng)一由Hypervisor進行管理。因此，從體系架構(gòu)上無法做到真正的分區(qū)之間的電氣隔離，在分區(qū)的安全性和穩(wěn)定性上存在風險。因一個分區(qū)的故障導致整機宕機的情況在電信、銀行行業(yè)中也有發(fā)生。微分區(qū)的部署模式下，需要額外使用1-2個邏輯分區(qū)安裝VIOS(虛擬IO服務(wù)器)，用于處理微分區(qū)之間的IO資源的共享使用，但內(nèi)存/CPU資源由Hypervisor統(tǒng)一管理調(diào)配，如果用于存儲VIOS核心的內(nèi)存出現(xiàn)物理故障，有很大可能導致VIOS分區(qū)宕機，從而導致所有微分區(qū)的IO出現(xiàn)故障而宕機。單點故障風險非電氣隔離，分區(qū)故障容易引起整機宕機浪潮天梭K1系統(tǒng)分區(qū)技術(shù)硬件分區(qū)：浪潮天梭K1系統(tǒng)可選擇硬件分區(qū)技術(shù)，單一分區(qū)（節(jié)點）裝載單一操作系統(tǒng)，各個分區(qū)擁有獨自的資源。應(yīng)用容器：浪潮天梭K1系統(tǒng)可以實現(xiàn)在同一操作系統(tǒng)內(nèi)將不同應(yīng)用隔離起來，實現(xiàn)不同應(yīng)用之間的隔離。APP1HW1OS1APP3HW3OS3APP1HW1OS1硬件分區(qū)APP1HW1OS1APP2APPn…應(yīng)用容器硬件分區(qū)、應(yīng)用容器技術(shù)優(yōu)勢最高級別可靠性：分區(qū)與分區(qū)之間完全電氣隔離，一個分區(qū)出現(xiàn)的軟件或者資源故障對其他分區(qū)沒有任何影響，最高級別的可靠性。降低總體擁有成本：分區(qū)的功能降低了總體擁有成本。硬件分區(qū)應(yīng)用容器一定級別的可靠性：實現(xiàn)在同一操作系統(tǒng)上不同應(yīng)用的隔離。更高程度的靈活性：硬件資源可被所有應(yīng)用程序共享，資源配置更靈活。目錄小型機歷史及定義各廠商小型機內(nèi)部構(gòu)造小型機體系結(jié)構(gòu)及分區(qū)技術(shù)小型機CPU介紹小型機操作系統(tǒng)小型機與x86服務(wù)器對比復雜指令集-----CISC(ComplexInstructionSetComputer）X86系統(tǒng)IA-32、EM64T、AMD64精簡指令集----RISC（ReducedInstructionSetComputing）Power、SPARC處理器（IBM、oracle小型機）專用平臺、專用系統(tǒng)大型應(yīng)用后臺密集集中處理顯式并行指令集----EPIC(ExplicitlyParallelInstructionComputers）IA-64安騰處理器（Hpsuperdome、浪潮K1關(guān)鍵應(yīng)用計算機）大型應(yīng)用后臺密集集中處理專用平臺、專用系統(tǒng)CPU指令集分類CPU指令集比較比較內(nèi)容RISC/EPICCISC指令系統(tǒng)簡單、精簡復雜、龐大指令數(shù)目通常小于100通常大于200指令格式通常小于4通常大于4尋址方式通常小于4通常大于4指令字長等長不固定各種指令使用頻率相對平均相差較大各種指令執(zhí)行時間絕大多數(shù)在一個周期內(nèi)完成相差較大優(yōu)化編譯實現(xiàn)易實現(xiàn)相對困難如今CISC和RISC/EPIC指令集之間也相互學習，CISC指令也不隨意增加，大部分指令也能在一個時鐘周期內(nèi)完成。RISC也設(shè)計了一些復雜的指令，允許在更多時鐘周期內(nèi)完成。各廠商小型機CPU浪潮和惠普使用的為Intel的安騰系列CPUIBM主要為POWER系列CPUOracle主要為SPARC的T系列和M系列CPU安騰CPU產(chǎn)品定位及應(yīng)用場景分析Intel安騰系列處理器的市場定位是在于企業(yè)級服務(wù)器與高效能運算系統(tǒng)。面向商業(yè)智能分析、數(shù)據(jù)庫、大型內(nèi)存應(yīng)用、云計算等最繁重的應(yīng)用領(lǐng)域。商業(yè)智能分析數(shù)據(jù)庫云計算大型內(nèi)存應(yīng)用安騰CPU產(chǎn)品亮點關(guān)鍵業(yè)務(wù)頂級計算能力針對UNIX與大型主機系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計采用安騰CPU的UNIX操作系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫、大型ERP等應(yīng)用測試，證實了安騰CPU的超級計算能力關(guān)鍵數(shù)據(jù)終極保護安騰CPU集成了多種容錯技術(shù)，處理器可自動檢測并從多種錯誤中恢復另外安騰CPU在設(shè)計過程中始終將錯誤預防放在首要位置，很多錯誤在電路設(shè)計層面就被避免安騰CPU具有一系列的RAS特性，保證了數(shù)據(jù)完整性功耗智能管理Intel獨有的睿頻加速技術(shù)提供了先進的功耗監(jiān)控和管理功能，最大化平衡了處理器性能和功耗支持內(nèi)存動態(tài)時鐘，降低了系統(tǒng)功耗IntelItanium9500:迄今為止最出色的Intel處理器CommonEnterpriseBenchmarks相對于9300系列處理器有了巨大提升整體性能提高2.4倍2倍的核數(shù)，2倍的指令吞吐量主頻提升40%，I/O速率提升33%功耗降低8%，待機功耗降低80%關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)Intel指令重試Intel?

超線程技術(shù),增強的雙域多線程支持Intel?Itanium處理器新指令增強的企業(yè)級表現(xiàn)534bundle,12-wideissuepipelineIntelItanium處理器新指令自適應(yīng)預加載8核心總共54MB高速緩存Intel超線程技術(shù)，雙域多線程支持

12345678MemIntALUFPBrNop線程并行核心并行內(nèi)存并行指令并行Itanium9500無處不在的并行技術(shù)高端的可伸縮性54大量的內(nèi)存訪問64b可尋址能力

50b物理尋址目錄一致性

目錄緩存有效的可伸縮性Itanium9500支持大型企業(yè)系統(tǒng)領(lǐng)先的系統(tǒng)可用性55增加或減少系統(tǒng)容量高效的CPU,IOH,Memory維修和升級ElectricallyIsolatedPartitions硬件分區(qū)熱插拔動態(tài)容量改變業(yè)務(wù)連續(xù)性永不停頓+

-世界級的RAS56更完整的錯誤處理-HW/SW恢復機制緩存線路錯誤預測處理擴大保護-增加誤差修正功能重試指令自動恢復正常錯誤檢測錯誤修正Intel指令重試技術(shù)端到端的錯誤檢測Intel緩存安全技術(shù)完整的固件錯誤處理-MACItaniumRAS有助于提供不間斷的彈性00011011Intel指令重試技術(shù)指令重試特性可顯著改善系統(tǒng)的可用性在不同階段能夠偵測到更多的錯誤在指令緩存池里的錯誤的指令會被重新執(zhí)行以使系統(tǒng)從嚴重錯誤中恢復過來57Intel指令重現(xiàn)技術(shù)能夠避免系統(tǒng)宕機和數(shù)據(jù)崩潰指令緩存池重試路徑增強的Intel超線程技術(shù)

支持雙域多線程可顯著增強處理器性能最小化了傳統(tǒng)安騰多線程實現(xiàn)過程中線程轉(zhuǎn)換的成本并行指令的執(zhí)行最大化提高了指令執(zhí)行的效率58后端前端InstructionBuffer

特有的EPIC架構(gòu)增加了整體指吞吐率指令緩存池Poulson的架構(gòu)和新指令為安騰計算的未來打下基礎(chǔ)安騰CPU的新指令I(lǐng)ndividualPoulsonCoreBuffersFloatingPointExecutionIntegerExecution1stlevelCache1stlevelCacheBranchPredictInterfaceLogic1stlevelCacheMid-LevelInst.Cache

PipeLineControlMid-LevelDataCacheInstructionQueuesBuffersIntegerRegisterFloatingPtRFBRCTL線程控制hint@priority整數(shù)運算mpy4mpyshl4clz擴展軟件預取ifetch.count擴展的據(jù)訪問提示movdahrPoulson繼承并優(yōu)化了以往安騰系列CPU的代碼，沒有重新編譯新指令簡化了常見任務(wù)和分支操作幫助未來安騰性能更上一層樓59Intel睿頻加速技術(shù)不斷提升Core0Core1Core7Core0Core1Core7FrequencyAllcores

operateat

ratedfrequencyAllcores

operateathigherfrequency8CTurboNormal……Core0Core1Core7Core0Core1Core3Core5Core6ActivityLevelAllcoresoperateat

highestactivitylevelIndependentcorecontrolforhighestoverallperformanceOptimizingvaryingdemandsNormal…Core2Core4Core7智能睿頻加速技術(shù)普通的睿頻加速Itanium?9300Itanium?

9500智能睿頻加速技術(shù)提供更加細粒度的性能優(yōu)化，能夠使任意指定的核心的性能最優(yōu)Itanium關(guān)鍵價值總結(jié)61世界領(lǐng)先的系統(tǒng)彈性可擴展的性能系統(tǒng)級別創(chuàng)新Intel指令重試技術(shù),端到端錯誤檢測和固件錯誤處理支持硬件分區(qū)的先進的虛擬化技術(shù)基于內(nèi)置冗余的自動錯誤檢測和恢復技術(shù)的soft-Error保護Itanium9500系列高達2.4倍的性能提升先進的EPIC架構(gòu)支持大內(nèi)存尋址(50/64PA/VA)可伸縮性的節(jié)點控制世界領(lǐng)先的Unix平臺先進的系統(tǒng)提供無縫的故障遷移和系統(tǒng)重新配置集成管理和固件故障預測分析和根源分析支持安騰9500提供企業(yè)級的性能和系統(tǒng)彈性安騰CPU配置主推及注意事項對于K1930950，由于每節(jié)點有四顆CPU，因此在配置CPU時以四顆為單位。K1910支持9500系列處理器，支持2路、4路、6路、8路配置，2路配置時只支持6個PCIE插槽。9300和9500系列處理器中，主推9500系列處理器，9500系列處理器中，9540性價比最高，主推9540CPU，對于主頻和性能要求較高的應(yīng)用，推薦9560CPU。POWER7(+)處理器POWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CacheL3CacheandChipInterconnectMC1MC0LocalSMPLinksRemoteSMP&I/OLinksFASTL3REGIONL1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1POWER7+處理器的性能擴展到了新的水平，最高提供64個4.4GHz核心處理器，或在單系統(tǒng)中提供128個3.7GHz的核心處理器速度，以便在企業(yè)基礎(chǔ)架構(gòu)中支持最高要求的應(yīng)用程序，包括新興的公有或私有云環(huán)境POWER8處理器POWER8

處理器使用IBM

22納米絕緣硅(SOI)技術(shù)。每個處理器芯片649平方毫米,包含42億個晶體管。POWER8處理器的增強功能:POWER8內(nèi)存控制器支持DDR3芯片和DDR4內(nèi)存內(nèi)存緩沖區(qū)，提升內(nèi)存交換效率。每個內(nèi)存板CDIMM提供16

MB

L4緩存芯片，降低了本地訪問內(nèi)存的內(nèi)存延遲，L4緩存的對POWER8處理器上運行的應(yīng)用程序完全透明。每個POWER8處理器最大支持128

MB的L4緩存。

支持硬件事務(wù)內(nèi)存。支持芯片上的加速器，包括加密，壓縮以及隨機數(shù)加速器。

自適應(yīng)電源管理。PowerCPUPOWER是Performance

Optimization

With

Enhanced

RISC的縮寫CategoryPower7Power7+Power8工藝45nm32nm22nm核數(shù)888每核線程448核心面積567mm2567mm2650mm2二級緩存256Kpercore256Kpercore512Kpercore三級緩存4MBpercore10MBpercore8MBpercore主頻MaxCore:3.92GHzTurboCore:4.14GHz4.42GHz4GHz左右SPARCT5CPU相對于SPARCT4的40nm工藝，8核心以及3.0GHz，4MB三級緩存等關(guān)鍵特性，新的SPARCT5采用了28nm工藝制造，亂序雙發(fā)射架構(gòu)，16級整數(shù)流水線，16個浮點單元，16個加密單元，擁有多達16個S3核心，每個核心都支持1-8路動態(tài)同步多線程(最多128線程)，主頻也高達3.6GHz。緩存方面，每核心搭配16KB四路關(guān)聯(lián)指令和數(shù)據(jù)緩存、128KB二級緩存(總計2MB)，所有核心共享8MB三級緩存。SPARCCPUCategoryT4T5SPARC64X工藝40nm28nm28nm核數(shù)81616每核線程482核心面積567mm2567mm2567mm2二級緩存128Kpercore128Kpercore1.5Mpercore三級緩存512KBpercore512KBpercore0主頻3.0GHz3.6GHz3.0GHzSPARC全稱為“可擴充處理器架構(gòu)”（ScalableProcessorARChitecture）RAS是什么?68有一種關(guān)于RAS的定義:Reliability服務(wù)器出現(xiàn)錯誤或者缺陷的頻率Availability系統(tǒng)或者應(yīng)用的性能受到錯誤或缺陷的影響Serviceability錯誤和錯誤造成的影響及時傳遞給用戶或者服務(wù)以及錯誤在不影響業(yè)務(wù)的情況下被修復的效率SEVERITYFREQUENCYTechnologySelectionDesignQualityProductTestBurn-InRecoveryDesignSparingConcurrentMaintenanceScheduledMaintenanceUnscheduledMaintenanceMinimizeRepairActionDurationMinimizeImpactofRepairActionMinimizeNumberofRepairActionsRAS是為了最小化停機時間各廠商RAS對比類別RAS特性K1HPPower8OracleM6CPU緩存奇偶/ECC校驗（Cacheparity/ECC）●●●○數(shù)據(jù)總線錯誤CRC/ECC校驗（DatabuserrorCRC/ECC）●●●●增強型MCA錯誤處理（EnhancedMCAerrorhandling）●●○○動態(tài)處理器恢復（Dynamicprocessorresiliency）●●●X指令重試（Instructionretry）●●●X片內(nèi)傳感器&溫控（Built-insensors&thermalcontrol）●●●X壞數(shù)據(jù)隔離（Baddatacontainment）●●●X緩存行刪除（Cachelinedeletion）●●●●主動管理技術(shù)（activemanagementtechnology）●●XX內(nèi)存數(shù)據(jù)總線CRC/ECC保護（DatabusCRCorECCprotection）●●●●回寫技術(shù)（Scrubbing）●●●●Chipspare/advancedECC/Chipkill/SDDC●●●●Double-Chipspare/DDDC●●●X地址/控制總線奇偶保護（Address/controlbusparityprotection）●●X●系統(tǒng)N+N電源冗余（N+Npower）●●●●熱插拔冗余風扇（Hot-swapredundantfans）●●●●電器隔離分區(qū)（Electricallyisolatedpartitions）●●X●冗余I/O通道（RedundantI/Opaths）●●○○熱插拔PCIe卡(Hot-swapPCIe

cards)●●●○容錯I/O（Fault-tolerantI/Ofabric）●●X●目錄小型機歷史及定義各廠商小型機內(nèi)部構(gòu)造小型機體系結(jié)構(gòu)及分區(qū)技術(shù)小型機CPU介紹小型機操作系統(tǒng)小型機與x86服務(wù)器對比UNIX操作系統(tǒng)誕生于60年代末期的Bell實驗室美國電話電報公司(AT&T)在70年代中期開始發(fā)行UNIX的非商業(yè)許可證從70年代末開始在市場上出現(xiàn)了不同的UNIX商品化版本UNIX歷史Unix是什么？Unix：一個強大的多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)，支持多種處理器架構(gòu)，屬于交互式分時操作系統(tǒng)。目前它的商標權(quán)由國際開放標準組織所擁有，只有符合單一UNIX規(guī)范的UNIX系統(tǒng)才能使用UNIX這個名稱，否則只能稱為類UNIX（UNIX-like）。multi-user：多用戶（允許多個用戶同時使用計算機的能力）multi-processor：多任務(wù)（為每個用戶同時執(zhí)行多個任務(wù)的能力）分時操作系統(tǒng)：（UNIX系統(tǒng)就采用剝奪式動態(tài)優(yōu)先的CPU調(diào)度）：分時操作系統(tǒng)將CPU時間劃分為多個時間片,每個用戶一次只能運行一個時間片，時間片一到就讓出處理機供其他用戶程序使用。由于CPU速度很快，而時間片相對較短（為毫級），所以，每個用戶在自己的終端上操作時感覺不到其他用戶的存在，就象他在獨占整個計算機系統(tǒng)一樣）Unix操作系統(tǒng)的組成應(yīng)用程序Shell內(nèi)核硬件Unix操作系統(tǒng)主要分成三個主要部分操作系統(tǒng)的核心，直接控制著計算機的各種資源，能有效地管理硬件設(shè)備、內(nèi)存空間和進程等，使得用戶程序不受錯綜復雜的硬件事件細節(jié)的影響。Unix內(nèi)核與用戶之間的接口，是Unix的命令解釋器。目前常見的Shell有BourneShell（sh）、KornShell（ksh）、CShell（csh）、Bourne-againShell（bash）UNIX提供了很多工具軟件和應(yīng)用程序供用戶使用，包括各種開發(fā)工具，編譯器，網(wǎng)絡(luò)通訊處理程序等，所有應(yīng)用程序都在Shell的管理和控制下為用戶服務(wù)UNIX內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)74庫函數(shù)用戶程序核心層用戶層文件子系統(tǒng)進程間通信進程調(diào)度存儲管理進程控制子系統(tǒng)高速緩存字符設(shè)備塊設(shè)備設(shè)備驅(qū)動程序系統(tǒng)調(diào)用接口硬件控制硬件核心層硬件層整個UNIX系統(tǒng)可分成兩大部分：1.由用戶程序和系統(tǒng)提供的服務(wù)構(gòu)成的所謂核外程序，形成了良好的系統(tǒng)環(huán)境；2.操作系統(tǒng)，又稱為核心，其中兩個主要的部分是文件子系統(tǒng)和進程控制子系統(tǒng)。進程控制子系統(tǒng)負責進程的創(chuàng)建、結(jié)束、同步、通信和進程調(diào)度以及存儲器的管理。

文件子系統(tǒng)用于有效地管理系統(tǒng)中的所有文件、并提供高速緩沖機制。

核外程序通過引用兩組被明確定義的系統(tǒng)調(diào)用與核心交往：1）一組用于與文件子系統(tǒng)的交互作用；2）另一組則用于與進程控制子系統(tǒng)的交互作用。

UnixBECDA技術(shù)成熟，可靠性高可移植性好網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫功能強大開放性，安全機制完善良好的開發(fā)環(huán)境Unix特點Unix是目前性能最高、穩(wěn)定性最好的操作系統(tǒng)主流操作系統(tǒng)

HPHP-unixIBMAIXOraclesolarisUNIX種類K-UX浪潮K-UX操作系統(tǒng)國內(nèi)唯一通過Unix03標準認證的操作系統(tǒng)國內(nèi)唯一通過國家信息系統(tǒng)安全等級保護三級認證的Unix系統(tǒng)所有通過UNIX標準認證的操作系統(tǒng)列表IBMIBMAIX5L/6HPHP-UX11iOracleOracleSolaris10/11FCSAppleMacOSX10.8浪潮InspurK-UX2.0中國操作系統(tǒng)發(fā)展道路中的里程碑D最小保護C1任意的信息保護C2控制的訪問保護B1層次化的信息保護B2結(jié)構(gòu)化的保護B3安全領(lǐng)域A1驗證的信息保護任意策略任意及強策略SingleLevelSecurityMultilevelSecurity強化審計追蹤要求事項系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求事項的強化強力的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求事項用戶和數(shù)據(jù)的分離追蹤登錄

&審計數(shù)據(jù)級別可信賴的安全功能的分離設(shè)備

級別防偽造

NTCBDescriptiveFormalTop-LevelSpecification定型的安全模塊驗證強化入侵測試強化形象管理強化安全隧道安全的發(fā)布非定型驗證安全性(低)(高)

TCSEC(TrustedComputerSystemEvaluationCriteria:美國防部系統(tǒng)安全測評標準)商用操作系統(tǒng)－進口安全操作系統(tǒng)－貿(mào)易壁壘等級保護1－5級操作系統(tǒng)安全分級K-UX操作系統(tǒng)容錯機制智能故障管理系統(tǒng)K-UX操作系統(tǒng)架構(gòu)故障探測器硬件抽象層動態(tài)伸縮路徑冗余驅(qū)動程序?qū)觾?nèi)核功能層應(yīng)用支撐層驅(qū)動程序虛擬運行環(huán)境內(nèi)核多副本動態(tài)探針進程冗余輕量級應(yīng)用容器異構(gòu)一致性驅(qū)動程序虛擬運行環(huán)境為設(shè)備驅(qū)動提供隔離運行環(huán)境，從根本上解決了不良驅(qū)動對系統(tǒng)的潛在威脅操作系統(tǒng)核心級進程同步高可用機制，失效切換時間縮短至微秒級內(nèi)核多副本技術(shù)保證操作系統(tǒng)核心狀態(tài)意外改變時系統(tǒng)穩(wěn)定運行浪潮K-UX操作系統(tǒng)在硬件抽象層、驅(qū)動程序?qū)?、?nèi)核功能層和應(yīng)用支撐層具備了多種有效的容錯特性，實現(xiàn)了完備的整體容錯機制，全面支撐核心關(guān)鍵應(yīng)用內(nèi)核多副本與共享庫多副本技術(shù)面向體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新優(yōu)化，解決節(jié)點間訪存效率不一致引發(fā)的性能問題在各節(jié)點建立核心及共享庫副本，保證應(yīng)用程序總是訪問本地的操作系統(tǒng)內(nèi)核及共享庫，顯著提高系統(tǒng)整體性能多級調(diào)度域，多副本，DMA局部化等優(yōu)化技術(shù)提升系統(tǒng)性能近270%以性能基準測試LMbench為例：每秒調(diào)用SysCall約

21000

次，庫函數(shù)約9000

次使用多副本技術(shù)后該應(yīng)用每秒減少近30000

次遠程內(nèi)存訪問，提升性能近

160%技術(shù)突破——K-UX操作系統(tǒng)容錯機制內(nèi)核級進程冗余技術(shù)將現(xiàn)有高可用系統(tǒng)的失效切換時間由分鐘級大幅縮短至微秒級識別關(guān)鍵應(yīng)用，透明地構(gòu)造進程冗余特定同步點對比主進程與冗余進程的執(zhí)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，精確維護其一致性技術(shù)突破——K-UX操作系統(tǒng)容錯機制驅(qū)動程序虛擬運行環(huán)境為設(shè)備驅(qū)動提供隔離運行環(huán)境，從根本上解決了不良驅(qū)動對系統(tǒng)的潛在威脅在驅(qū)動程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核間構(gòu)建驅(qū)動隔離層，對內(nèi)核區(qū)域進行嚴格的訪問控制支持驅(qū)動程序故障檢測及恢復，能夠自動識別和重新初始化失效的驅(qū)動模塊技術(shù)突破——K-UX操作系統(tǒng)容錯機制進程管理子系統(tǒng)進程:執(zhí)行中的程序.包括處理器狀態(tài),資源集，核心內(nèi)部數(shù)據(jù),內(nèi)存地址空間及映射以及執(zhí)行線程.進程管理:向應(yīng)用程序提供虛擬的CPU資源.對應(yīng)用而言,如同其獨占處理器;對用戶而言,如同多個程序并行執(zhí)行.內(nèi)核中的進程管理包括進程調(diào)度,負載均衡及進程間通信CPUSET：提供多種功能，可以用來設(shè)置進程的與CPU的綁定關(guān)系，遷移進程至指定的CPU上執(zhí)行，指定一個程序在某個CPU上運行等。故障管理子系統(tǒng)FaultManagerSystem（簡稱FMS）：提供了一套完整靈活的體系結(jié)構(gòu)，用于錯誤檢測，自動診斷，代理響應(yīng)（包括隔離、恢復和修復），擁有結(jié)構(gòu)化的事件驅(qū)動機制，實現(xiàn)預測性自我修復能力。FMS實現(xiàn)對系統(tǒng)組件（包括CPU，內(nèi)存和I/O子系統(tǒng)）有效管理，當檢測到錯誤后，能夠及時診斷并處理。從而，保證系統(tǒng)可以在出現(xiàn)某些底層故障的情況下繼續(xù)運行。事件庫規(guī)則庫事件1規(guī)則C事件2規(guī)則D