鯤鵬智能計(jì)算導(dǎo)論 課件 第2章 計(jì)算機(jī)與服務(wù)器

第2章

計(jì)算機(jī)與服務(wù)器鯤鵬智能計(jì)算導(dǎo)論2.1服務(wù)器發(fā)展概述2.2計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)2.3計(jì)算平臺(tái)的性能指標(biāo)與測試學(xué)習(xí)要點(diǎn)2.1.1 計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展歷程1942年，美國賓夕法尼亞大學(xué)研發(fā)出世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)——電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，ENIAC），共采用約18000個(gè)電子管，能耗約為150kW，重約30t，每秒能做5000次加法運(yùn)算。盡管ENIAC存儲(chǔ)容量較小且工作可靠性一般，但作為人類歷史上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，它的出現(xiàn)有著劃時(shí)代的意義。在ENIAC誕生后，計(jì)算機(jī)性能發(fā)生了巨大變化。業(yè)內(nèi)習(xí)慣把計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段劃分成不同“代”，但沒有統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn)。主流劃分方式是按照計(jì)算機(jī)采用的邏輯元器件的不同來劃分的。2.1.1 計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展歷程這一代計(jì)算機(jī)的基本特點(diǎn)是采用電子管作為邏輯元器件，采用水印延遲線和陰極射線管等材料作為主存儲(chǔ)器，用穿孔卡作為輔助存儲(chǔ)器，運(yùn)算速度為每秒幾千次到上萬次。這一代計(jì)算機(jī)的體積非常龐大，運(yùn)算速度低且造價(jià)高，最具代表性的是馮·諾依曼參與設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)——離散變量自動(dòng)電子計(jì)算機(jī)（ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer，EDVAC），主要用于軍事和科學(xué)領(lǐng)域。第一代：電子管計(jì)算機(jī)第二代：晶體管計(jì)算機(jī)第三代：集成電路計(jì)算機(jī)這一代計(jì)算機(jī)采用晶體管作為邏輯元器件，采用磁性材料作為主存儲(chǔ)器（磁芯存儲(chǔ)器），利用磁鼓和磁盤作為輔助存儲(chǔ)器，硬件能實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算，運(yùn)算速度則提升至每秒幾萬次到幾十萬次。這一代計(jì)算機(jī)的可靠性和計(jì)算能力大大提高了，能耗也降低了不少，因此市場上出現(xiàn)了中小型計(jì)算機(jī)。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)軟件有了進(jìn)一步提升，出現(xiàn)了Fortran、COBOL、ALGOL等一系列高級(jí)程序語言，簡化了程序設(shè)計(jì)，最重要的是操作系統(tǒng)在這個(gè)階段也初見雛形。這一代計(jì)算機(jī)使用中小規(guī)模集成電路作為邏輯元器件，主要采用硅基半導(dǎo)體作為主存儲(chǔ)器。由于硅基半導(dǎo)體技術(shù)突飛猛進(jìn)，集成電路的制造工藝可以將更多電子元器件組成的邏輯電路集成到一個(gè)指甲蓋大小的單晶硅片上，硬件運(yùn)算速度也達(dá)到了每秒幾十萬次到幾百萬次。這一代計(jì)算機(jī)運(yùn)算精度高、存儲(chǔ)容量大，性能比第二代有了更大的提升。最重要的是，這個(gè)階段的高級(jí)程序語言有了更大的發(fā)展，操作系統(tǒng)的功能也日趨完善，計(jì)算機(jī)在科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。2.1.1 計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展歷程這一代計(jì)算機(jī)采用大規(guī)?；蛘叱笠?guī)模集成電路技術(shù)，運(yùn)算速度達(dá)到每秒上千萬次至上億次。從20世紀(jì)70年代開始，微處理器和微型計(jì)算機(jī)也相繼問世，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。尤其是1985年以后，隨著微型計(jì)算機(jī)的快速普及，局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)技術(shù)也迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用走向了網(wǎng)絡(luò)化。第四代：大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)第五代：新一代計(jì)算機(jī)第六代也稱第5代計(jì)算機(jī)，指采用巨大規(guī)模集成電路，運(yùn)算速度達(dá)到每秒幾十億次以上的計(jì)算機(jī)，計(jì)算類型也從數(shù)值計(jì)算發(fā)展到知識(shí)推理，計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言也向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、產(chǎn)品化的方向發(fā)展。隨著硅基半導(dǎo)體技術(shù)逐漸達(dá)到物理極限，整個(gè)計(jì)算行業(yè)都在研發(fā)基于新器件和新體系的下一代計(jì)算機(jī)，如量子計(jì)算機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)等，目前已經(jīng)取得了階段性進(jìn)展。2.1.2 服務(wù)器硬件的發(fā)展歷程硬件是指那些具有較高計(jì)算能力，能提供給多個(gè)用戶使用的計(jì)算機(jī)硬件；軟件是指能夠管理硬件資源并為用戶提供服務(wù)的計(jì)算機(jī)軟件，如文件服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用程序服務(wù)器等。本書中提到的服務(wù)器是指計(jì)算機(jī)硬件。相對(duì)于PC，服務(wù)器通常需要7×24小時(shí)全天候不間斷運(yùn)行，這需要高可靠性、高可用性、高可服務(wù)性技術(shù)的支撐。服務(wù)器使用的CPU、芯片組、內(nèi)存、磁盤系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等硬件也和PC有所不同。2.1.2 服務(wù)器硬件的發(fā)展歷程通用計(jì)算時(shí)代從1978年英特爾推出第一代x86架構(gòu)處理器之后，x86架構(gòu)使計(jì)算由專用走向了通用。這個(gè)時(shí)代也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)突飛猛進(jìn)的時(shí)期，瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）和C/S架構(gòu)被廣泛應(yīng)用，“服務(wù)器”這個(gè)名詞也被大規(guī)模使用。智能計(jì)算時(shí)代沒有一個(gè)單一的計(jì)算架構(gòu)能滿足所有應(yīng)用場景以及所有數(shù)據(jù)類型的處理，依賴單一CPU計(jì)算架構(gòu)的時(shí)代即將變革。在這個(gè)時(shí)代，各種CPU、DSP、GPU、AI芯片、FPGA等不同計(jì)算架構(gòu)同時(shí)存在。多種計(jì)算架構(gòu)共存的異構(gòu)計(jì)算可滿足業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的多樣性需求，這個(gè)時(shí)代的服務(wù)器的特點(diǎn)是，除CPU之外，還會(huì)搭載各種異構(gòu)芯片。專用計(jì)算時(shí)代采用大型計(jì)算機(jī)和小型計(jì)算機(jī)這一類的計(jì)算硬件，用于執(zhí)行計(jì)算任務(wù)。這個(gè)時(shí)代的計(jì)算機(jī)相對(duì)體積較大，使用專用操作系統(tǒng)和專用應(yīng)用軟件。0102032.1.3 服務(wù)器軟件的發(fā)展歷程服務(wù)器操作系統(tǒng)01OPTIONUNIX由AT&T公司推出，主要用于支持大型文件系統(tǒng)服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)等。市面上曾經(jīng)出現(xiàn)的UNIX主要有SCOSVR、SunSolaris、IBMAIX、HP-UX、FreeBSD等。當(dāng)前，在金融領(lǐng)域還有少量IBM小型計(jì)算機(jī)和HP小型計(jì)算機(jī)，使用的正是IBMAIX和HP-UX。Linux的創(chuàng)始人是萊納斯·托瓦爾茲，他從開始編寫操作系統(tǒng)內(nèi)核時(shí)就考慮與UNIX相兼容，因此幾乎所有UNIX的工具都可以運(yùn)行在Linux上。這種類UNIX操作系統(tǒng)可以看作UNIX的分支，基本都是為服務(wù)器設(shè)計(jì)的。常見的Linux發(fā)行版有RedHat、SUSE、Debian、CentOS、Ubuntu等。當(dāng)前，在服務(wù)器上，Linux占據(jù)了絕對(duì)份額，越來越多的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都部署在Linux上。微軟公司發(fā)行的WindowsServer版本。迄今為止，微軟發(fā)行的WindowsServer版本有WindowsNT系列、Windows2000Server系列、WindowsServer2003系列、WindowsServer2008系列、WindowsServer2012系列、WindowsServer2016系列，以及WindowsServer2019/2022系列。總體而言，WindowsServer能夠提供相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境和較容易維護(hù)的圖形用戶界面，廣泛適用于中小型規(guī)模的應(yīng)用。UNIXLinuxWindowsServer2.1.3 服務(wù)器軟件的發(fā)展歷程服務(wù)器應(yīng)用軟件02OPTION提供動(dòng)態(tài)或者靜態(tài)的Web服務(wù)，一般安裝Apache、Lighttpd、Nginx等網(wǎng)頁服務(wù)端程序。網(wǎng)頁服務(wù)器主要用于文件的存放、歸檔及共享等。例如，Linux操作系統(tǒng)下支持文件傳輸協(xié)議（FileTransferProtocol，F(xiàn)TP）服務(wù)的vsftp軟件。文件服務(wù)器提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)，若安裝openGauss、MySQL、PostgreSQL、SQLServer、MongoDB、Redis等數(shù)據(jù)庫，則可能是高可用的主備架構(gòu)或雙活架構(gòu)。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通常在企業(yè)中承載辦公自動(dòng)化（OfficeAutomation，OA）、企業(yè)資源規(guī)劃（EnterpriseResourcePlanning，ERP）、客戶關(guān)系管理（CustomerRelationshipManagement，CRM）、財(cái)務(wù)軟件或者行業(yè)特殊大型應(yīng)用軟件，一般安裝企業(yè)級(jí)應(yīng)用軟件的服務(wù)端程序。大型應(yīng)用服務(wù)器提供域名解析服務(wù)，一般安裝伯克利互聯(lián)網(wǎng)名稱域（BerkeleyInternetNameDomain，BIND）等域名服務(wù)（DomainNameService，DNS）軟件，其角色可能是局域網(wǎng)內(nèi)部的DNS服務(wù)器，也可能是承載互聯(lián)網(wǎng)的DNS服務(wù)器。域名服務(wù)器提供電子郵件（E-mail）功能服務(wù)，一般安裝Sendmail、Postfix、Qmail、MicrosoftExchange等電子郵件服務(wù)應(yīng)用軟件。電子郵件服務(wù)器服務(wù)器應(yīng)用軟件2.1.4 服務(wù)器的類型和發(fā)展趨勢入門級(jí)服務(wù)器01OPTION入門級(jí)服務(wù)器可以滿足中小型網(wǎng)絡(luò)（如小規(guī)模公司）用戶的文件共享、打印服務(wù)、數(shù)據(jù)處理及簡單數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的需求，也可以在小范圍內(nèi)完成E-mail、DNS等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。入門級(jí)服務(wù)器通常只使用1個(gè)處理器，并根據(jù)需要配置相應(yīng)大小的內(nèi)存（一般為256MB）和大容量串行先進(jìn)技術(shù)總線附屬接口（SerialAdvancedTechnologyAttachmentInterface，SATA）硬盤，必要時(shí)也會(huì)采用RAID技術(shù)（一種磁盤陣列技術(shù)，用于保證數(shù)據(jù)的可靠性和可恢復(fù)性）進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)。按應(yīng)用層次分類2.1.4 服務(wù)器的類型和發(fā)展趨勢工作組級(jí)服務(wù)器一般支持1或2個(gè)處理器，可支持大容量的差錯(cuò)校驗(yàn)（ErrorCheckingandCorrection，ECC）內(nèi)存，功能全面、可管理性強(qiáng)、易于維護(hù)。其中，ECC是一種內(nèi)存容錯(cuò)技術(shù)，多用于服務(wù)器上。工作組級(jí)服務(wù)器具備小型服務(wù)器所必備的各種特性，如采用小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口（SmallComputerSystemInterface，SCSI）總線I/O系統(tǒng)，采用對(duì)稱多處理器結(jié)構(gòu)（SymmetricMulti-Processor，SMP），可搭配RAID卡、熱插拔硬盤、熱插拔電源等提升可用性和可靠性的組件或架構(gòu)，可為中小企業(yè)提供網(wǎng)頁、E-mail、數(shù)據(jù)庫等服務(wù)，也能用于學(xué)校的校園信息化和多媒體教室建設(shè)。通常情況下，如果應(yīng)用不復(fù)雜，沒有大型數(shù)據(jù)庫或者重資源消耗性應(yīng)用需要部署，使用工作組級(jí)服務(wù)器就可以滿足要求。國產(chǎn)服務(wù)器的質(zhì)量已與國外品牌旗鼓相當(dāng)，在中低端產(chǎn)品上，國產(chǎn)品牌的性價(jià)比更具優(yōu)勢，因此中小企業(yè)可以優(yōu)先考慮選擇國產(chǎn)品牌。如果企業(yè)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)比較復(fù)雜、數(shù)據(jù)流量比較大，則在資金允許的情況下，可以考慮選擇部門級(jí)或企業(yè)級(jí)服務(wù)器來承載關(guān)鍵業(yè)務(wù)。工作組級(jí)服務(wù)器02OPTION按應(yīng)用層次分類2.1.4 服務(wù)器的類型和發(fā)展趨勢部門級(jí)服務(wù)器通?？梢灾С?～4個(gè)處理器，具有較高的可靠性、可用性、可擴(kuò)展性和可管理性。這種類型的服務(wù)器集成了大量的監(jiān)測及管理電路，具有全面的服務(wù)器管理能力，可監(jiān)測如溫度、電壓、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等狀態(tài)參數(shù)。結(jié)合配套的服務(wù)器管理軟件，部門級(jí)服務(wù)器可以使管理人員及時(shí)了解服務(wù)器的工作狀況。同時(shí)，大多數(shù)部門級(jí)服務(wù)器具有優(yōu)良的系統(tǒng)可擴(kuò)展性，當(dāng)業(yè)務(wù)量迅速增大時(shí)，用戶能在不停機(jī)的情況下升級(jí)系統(tǒng)。部門級(jí)服務(wù)器是企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中分散的各基層數(shù)據(jù)采集單位與最高層數(shù)據(jù)中心保持順利連通的必要設(shè)備，適合中型企業(yè)用作數(shù)據(jù)中心、Web站點(diǎn)、數(shù)據(jù)庫等應(yīng)用服務(wù)器。部門級(jí)服務(wù)器03OPTION按應(yīng)用層次分類2.1.4 服務(wù)器的類型和發(fā)展趨勢企業(yè)級(jí)服務(wù)器屬于高端服務(wù)器，可支持4～8個(gè)處理器，擁有獨(dú)立的雙外圍組件互連（PeripheralComponetInterconnect，PCI）通道和內(nèi)存擴(kuò)展板設(shè)計(jì)，具有高內(nèi)存帶寬、大容量熱插拔硬盤和熱插拔電源，以及超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。這類服務(wù)器具有高度的容錯(cuò)能力、優(yōu)異的可擴(kuò)展性能和系統(tǒng)性能、極長的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間，能在很大程度上保護(hù)用戶投資，可用作大型企業(yè)的數(shù)據(jù)庫、高負(fù)載應(yīng)用服務(wù)器。企業(yè)級(jí)服務(wù)器主要適用于需要處理大量數(shù)據(jù)、高處理速度和對(duì)可靠性要求極高的大型企業(yè)和重要行業(yè)（如金融、證券、交通、郵電、通信等），可提供ERP、電子商務(wù)、數(shù)據(jù)倉庫、云計(jì)算、OA等服務(wù)。企業(yè)級(jí)服務(wù)器04OPTION按應(yīng)用層次分類2.1.4 服務(wù)器的類型和發(fā)展趨勢在復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（ComplexInstructionSetComputer，CISC）微處理器中，程序的各條指令是按順序執(zhí)行的，每條指令中的各個(gè)操作也是按順序執(zhí)行的。順序執(zhí)行的優(yōu)點(diǎn)是控制簡單，但計(jì)算機(jī)各部分的利用率不高，執(zhí)行速度慢。常見的使用CISC架構(gòu)的處理器有以下3類。英特爾的x86/x64架構(gòu)系列：奔騰、酷睿、志強(qiáng)系列。AMD的x86架構(gòu)系列：銳龍、AMDFX、APU、速龍和閃龍系列。x86指令授權(quán)系列：中科曙光的海光、上海兆芯集成電路股份有限公司的兆芯系列。CISC架構(gòu)服務(wù)器01OPTION按處理器架構(gòu)分類2.1.4 服務(wù)器的類型和發(fā)展趨勢精簡指令集計(jì)算機(jī)（ReducedInstructionSetComputer，RISC）的指令系統(tǒng)相對(duì)簡單，它只要求硬件執(zhí)行有限且常用的那部分指令，大部分復(fù)雜的操作則使用成熟的編譯技術(shù)，由簡單指令組成。常見的使用RISC架構(gòu)的處理器有以下3類。ARM系列：蘋果公司（以下簡稱蘋果）的M1和M2、華為的鯤鵬處理器、天津飛騰信息技術(shù)有限公司的飛騰處理器。MIPS系列：龍芯中科技術(shù)股份有限公司的龍芯系列處理器。RISC-V系列：RISC-V是開源指令集，允許任何人設(shè)計(jì)、制造芯片，如中國科學(xué)院的“香山”系列處理器、阿里巴巴旗下的玄鐵系列處理器。RISC架構(gòu)服務(wù)器02OPTION按處理器架構(gòu)分類2.1.4 服務(wù)器的類型和發(fā)展趨勢通用服務(wù)器不是為某種服務(wù)專門設(shè)計(jì)的，它可以根據(jù)需要提供各種不同的服務(wù)功能，市面上常見的大多數(shù)服務(wù)器屬于通用服務(wù)器。這類服務(wù)器因?yàn)椴皇菍槟骋还δ芏O(shè)計(jì)的，所以在設(shè)計(jì)時(shí)就要兼顧多場景應(yīng)用的需要，服務(wù)器的結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜。通用服務(wù)器01OPTION按用途分類2.1.4 服務(wù)器的類型和發(fā)展趨勢專用（或稱“功能型”）服務(wù)器是專門為某一種或某幾種特定功能設(shè)計(jì)的服務(wù)器，如存儲(chǔ)歸檔服務(wù)器主要用于存放歸檔文件、鏡像文件等。該類服務(wù)器在性能上需要有與之相匹配的功能，例如,需要配備大容量、高速的硬盤以及專門的文件歸檔管理軟件，如FTP服務(wù)器主要用于文件傳輸，因此對(duì)服務(wù)器的硬盤穩(wěn)定性、存取速度、I/O帶寬方面有較高要求，而E-mail服務(wù)器則要求服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)接入速率高、硬盤容量大。這些專用服務(wù)器的性能要求相對(duì)較低，因?yàn)樗恍枰獫M足應(yīng)用的特定需求即可，所以結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單。通常，該類服務(wù)器采用了雙路CPU，通過軟件層的高可用架構(gòu)來滿足可靠性需求。專用服務(wù)器02OPTION按用途分類2.1.4 服務(wù)器的類型和發(fā)展趨勢塔式服務(wù)器采用的機(jī)箱是立式的，一般使用大容量機(jī)箱，其外觀類似于大柜子，有的與立式PC機(jī)箱大小相當(dāng)。入門級(jí)和工作組級(jí)服務(wù)器因?yàn)楣δ苄枨蟛欢?，?nèi)部結(jié)構(gòu)需求比較簡單，所以常采用這種機(jī)箱結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)常見的入門級(jí)和工作組級(jí)服務(wù)器基本上都采用這種機(jī)箱結(jié)構(gòu)。但是由于只有一臺(tái)主機(jī)，即使進(jìn)行升級(jí)，擴(kuò)展也有限。在一些特定應(yīng)用場景下，單機(jī)服務(wù)器無法滿足要求，需要多機(jī)協(xié)同工作，而塔式服務(wù)器體積較大、獨(dú)立性較強(qiáng)，多機(jī)協(xié)同工作時(shí)在空間使用和系統(tǒng)管理上都很不方便。塔式服務(wù)器的外形及結(jié)構(gòu)和立式PC機(jī)箱差不多。因?yàn)榉?wù)器的主板可擴(kuò)展性較強(qiáng)，插槽較多，所以其體積比普通主板大，塔式服務(wù)器的機(jī)箱也比標(biāo)準(zhǔn)的高級(jí)技術(shù)擴(kuò)展（AdvancedTechnologyExtended，ATX）機(jī)箱大，一般會(huì)預(yù)留足夠的空間以便日后擴(kuò)展。由于塔式服務(wù)器的機(jī)箱較大，服務(wù)器的配置也可以很高，冗余擴(kuò)展可以很齊備，所以它的應(yīng)用范圍非常廣。塔式服務(wù)器是非數(shù)據(jù)中心場景下使用較廣泛的服務(wù)器。塔式服務(wù)器01OPTION按機(jī)箱結(jié)構(gòu)分類2.1.4 服務(wù)器的類型和發(fā)展趨勢機(jī)架式服務(wù)器多為矩形盒子外觀，看起來像一個(gè)抽屜。下圖所示為華為TaiShan200Pro服務(wù)器（型號(hào)2280）系列機(jī)架式服務(wù)器。其寬度為19英寸（1英寸≈25.4mm），高度以U（1U=1.75英寸≈44.45mm）為單位，通常有1U、2U、3U、4U、5U、7U等標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器。機(jī)架式服務(wù)器02OPTION按機(jī)箱結(jié)構(gòu)分類2.1.4 服務(wù)器的類型和發(fā)展趨勢優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)機(jī)架式服務(wù)器的空間比塔式服務(wù)器小，所以這類服務(wù)器在可擴(kuò)展性和散熱上受到一定限制，配件也要經(jīng)過篩選，一般無法實(shí)現(xiàn)太全面的設(shè)備擴(kuò)展，所以單機(jī)性能有上限，應(yīng)用范圍也比較受制約，只能專注于某一類應(yīng)用，如Web服務(wù)、遠(yuǎn)程文件存儲(chǔ)等。如果需要提供更高的性能或者可靠性，則機(jī)架式服務(wù)器往往還會(huì)依賴多臺(tái)服務(wù)器配合高可用軟件來實(shí)現(xiàn)。架式服務(wù)器的外觀按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，配合機(jī)柜統(tǒng)一使用，可以將其看作一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的塔式服務(wù)器，其設(shè)計(jì)宗旨主要是在盡可能小的空間內(nèi)提供更多計(jì)算資源。機(jī)柜尺寸采用通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通常為22U到42U；機(jī)柜內(nèi)部設(shè)有可拆卸的滑動(dòng)拖架，按照標(biāo)準(zhǔn)的U高度進(jìn)行布置，用戶可以根據(jù)自己服務(wù)器的高度靈活調(diào)節(jié)機(jī)柜的高度，以存放服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、磁盤陣列柜等設(shè)備。服務(wù)器擺放好后，所有I/O線全部從機(jī)柜的后方引出（大多數(shù)機(jī)架式服務(wù)器的主要接口也在機(jī)柜的后方），統(tǒng)一安置在機(jī)柜線槽中，一般會(huì)貼上標(biāo)號(hào)，便于管理。另外，很多專業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如交換機(jī)、路由器、硬件防火墻等也采用機(jī)架式結(jié)構(gòu)。機(jī)架式服務(wù)器03OPTION按機(jī)箱結(jié)構(gòu)分類2.1.4 服務(wù)器的類型和發(fā)展趨勢刀片服務(wù)器概括來說是一種高可用高密度（HighAvailabilityHighDensity，HAHD）的服務(wù)器平臺(tái)，是專門為特殊行業(yè)應(yīng)用和高密度計(jì)算機(jī)環(huán)境設(shè)計(jì)的。其中，每一塊刀片實(shí)際上就是一塊系統(tǒng)母版，類似于一個(gè)獨(dú)立服務(wù)器。在獨(dú)立模式下，每一塊母版運(yùn)行自身安裝的系統(tǒng)，服務(wù)于指定用戶群，相互之間沒有關(guān)聯(lián)。可以使用系統(tǒng)軟件將這些母版集合成一個(gè)服務(wù)器集群。在集群模式下，所有母版都可以連接起來提供高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可以共享資源，為相同的用戶群服務(wù)。華為E9000系列刀片服務(wù)器刀片服務(wù)器04OPTION按機(jī)箱結(jié)構(gòu)分類2.1.4 服務(wù)器的類型和發(fā)展趨勢一類為電信行業(yè)設(shè)計(jì)，接口標(biāo)準(zhǔn)和尺寸規(guī)格符合工業(yè)計(jì)算機(jī)制造商集團(tuán)（PCIIndustrialComputerManufacturer‘sGroup，PICMG）1.x或2.x，未來還將推出符合PICMG3.x的產(chǎn)品，采用相同標(biāo)準(zhǔn)的不同廠商的刀片和機(jī)柜在理論上可以互相兼容；另一類為通用計(jì)算設(shè)計(jì)，接口可能采用了上述標(biāo)準(zhǔn)或廠商標(biāo)準(zhǔn)，但尺寸規(guī)格是廠商自主設(shè)定的，更注重性價(jià)比，通常提供給互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心或者網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商使用。刀片服務(wù)器04OPTION按機(jī)箱結(jié)構(gòu)分類2.1.4 服務(wù)器的類型和發(fā)展趨勢缺點(diǎn)刀片服務(wù)器的高密度導(dǎo)致的散熱問題是制造商不得不解決的一個(gè)關(guān)鍵問題，同時(shí)由于其單位空間內(nèi)集成了多種功能模塊，對(duì)維護(hù)人員綜合技能要求及維護(hù)成本提出了更高的挑戰(zhàn)。刀片服務(wù)器適用于數(shù)字媒體、醫(yī)學(xué)、航天、軍事、通信等多個(gè)領(lǐng)域。其中，每一塊刀片實(shí)際上就是一塊系統(tǒng)主板，可通過本地硬盤啟動(dòng)本刀片上的操作系統(tǒng)，類似于一個(gè)獨(dú)立服務(wù)器。優(yōu)點(diǎn)在刀片機(jī)框集群中插入新的“刀片”，就可以提高整體性能。因?yàn)槊繅K“刀片”都是熱插拔的，所以獨(dú)立系統(tǒng)可以輕松地進(jìn)行替換操作，并且業(yè)務(wù)維護(hù)時(shí)間可減少到最短。一個(gè)機(jī)框中的服務(wù)器可以通過新型的智能基于內(nèi)核的虛擬機(jī)（Kernel-basedVirtualMachine，KVM）轉(zhuǎn)換板共享一套鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器，以訪問多個(gè)刀片節(jié)點(diǎn)，從而便于升級(jí)、維護(hù)和訪問服務(wù)器上的文件。刀片服務(wù)器04OPTION按機(jī)箱結(jié)構(gòu)分類2.1.4 服務(wù)器的類型和發(fā)展趨勢服務(wù)器發(fā)展趨勢的3個(gè)方向2.1.5 華為智能計(jì)算產(chǎn)品鯤鵬通用計(jì)算平臺(tái)鯤鵬通用計(jì)算平臺(tái)包括鯤鵬服務(wù)器主板、TaiShan系列機(jī)架式服務(wù)器和TaiShan系列高密服務(wù)器。昇騰AI計(jì)算平臺(tái)昇騰AI計(jì)算平臺(tái)包括模塊形態(tài)的Atlas200DK及200系列、卡形態(tài)的Atlas300推理/訓(xùn)練系列、邊緣場景的Atlas500/500Pro系列、機(jī)架形態(tài)的Atlas800推理/訓(xùn)練系列，以及集群形態(tài)的Atlas900系列。x86計(jì)算平臺(tái)（FusionServerPro智能服務(wù)器）x86計(jì)算平臺(tái)包括機(jī)架式服務(wù)器、X系列高密服務(wù)器、E系列刀片服務(wù)器、KunLun系列關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù)器。其中包括支持高密和刀片的液冷部件（注意：自2021年12月起，x86計(jì)算平臺(tái)相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給超聚變數(shù)字技術(shù)有限公司）。010203華為智能計(jì)算產(chǎn)品還包括各個(gè)平臺(tái)通用的智能網(wǎng)卡、SSD及智能管理引擎軟件等。另外，在鯤鵬通用計(jì)算平臺(tái)中還有單獨(dú)的開源社區(qū)軟件和鯤鵬開發(fā)工具軟件套件。2.1服務(wù)器發(fā)展概述2.2計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)2.3計(jì)算平臺(tái)的性能指標(biāo)與測試學(xué)習(xí)要點(diǎn)2.2.1 計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，從內(nèi)存中讀取第一條指令，通過控制器譯碼，根據(jù)指令的要求，從內(nèi)存中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行指定的運(yùn)算和邏輯操作，再把得到的結(jié)果送回內(nèi)存中。接下來處理第二條指令，重復(fù)上述步驟直至遇到停止指令。當(dāng)前業(yè)界對(duì)計(jì)算機(jī)的定義：計(jì)算機(jī)是一種可以在程序控制下接收輸入、處理數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并產(chǎn)生輸出的電子裝置。有許多人把計(jì)算機(jī)叫作“電腦”，是指計(jì)算機(jī)可作為人腦功能的擴(kuò)展和延伸。早期，計(jì)算機(jī)主要用于數(shù)值計(jì)算，因此沿用了“計(jì)算機(jī)”這個(gè)名稱。而現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)不僅能作為計(jì)算工具進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，還能進(jìn)行信息處理。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，計(jì)算機(jī)更多地用于信息處理。計(jì)算機(jī)的基本工作原理計(jì)算機(jī)的概念2.2.1 計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與其他計(jì)算裝置相比，計(jì)算機(jī)具有以下3個(gè)特征。ACB基本器件由電子器件構(gòu)成具有內(nèi)部存儲(chǔ)信息的能力運(yùn)算過程由程序自動(dòng)控制現(xiàn)代計(jì)算機(jī)使用基于數(shù)字電路的工作原理。從理論上講，計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的速度只受電信號(hào)的傳播速度限制，因此，計(jì)算機(jī)可以達(dá)到很高的運(yùn)行速度。數(shù)字電路中只有“0”和“1”兩種脈沖信號(hào)，為了方便硬件設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)內(nèi)部的信息以二進(jìn)制表示。由于具有內(nèi)部存儲(chǔ)能力，不必每次都從外部獲取數(shù)據(jù)，可以使處理數(shù)據(jù)的時(shí)間減少到最短，并使程序控制成為可能。由于計(jì)算機(jī)具有內(nèi)部存儲(chǔ)能力，計(jì)算機(jī)可以從內(nèi)部存儲(chǔ)單元中依次取出指令和數(shù)據(jù)來控制操作，這種工作方式稱為存儲(chǔ)程序控制。它是計(jì)算機(jī)最重要的一個(gè)特征。2.2.1 計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按功能劃分的多層次結(jié)構(gòu)如圖所示。從不同的視角可以看出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同的屬性，在使用計(jì)算機(jī)時(shí)，可以根據(jù)需要選擇其中某一層次，分析計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成、性能和工作機(jī)制或進(jìn)行該層次的設(shè)計(jì)工作。在構(gòu)造一個(gè)完整的系統(tǒng)時(shí)，可以分層逐級(jí)實(shí)現(xiàn)。2.2.1 計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的五大層次結(jié)構(gòu)為微程序機(jī)器、機(jī)器語言機(jī)器、操作系統(tǒng)機(jī)器、匯編語言機(jī)器、高級(jí)語言機(jī)器。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3種級(jí)別的語言及其對(duì)應(yīng)程序?yàn)闄C(jī)器語言（編譯程序和解釋程序）、匯編語言、高級(jí)語言。第1級(jí)：微程序級(jí)第2級(jí)：機(jī)器語言級(jí)第3級(jí)：操作系統(tǒng)級(jí)第4級(jí)：匯編語言級(jí)第5級(jí)：高級(jí)語言級(jí)2.2.1 計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)在編程的時(shí)候通常采用高級(jí)語言，如C、C++、Python等（高級(jí)語言級(jí)），但是機(jī)器只能識(shí)別機(jī)器語言（機(jī)器語言級(jí)），兩者之間存在一個(gè)轉(zhuǎn)換的過程，這往往由集成開發(fā)環(huán)境（IntegratedDevelopmentEnvironment，IDE）來完成。經(jīng)過編譯和匯編后，源程序可變成可以在機(jī)器上運(yùn)行的機(jī)器代碼。預(yù)處理（Preprocess）編譯（Compilation）匯編（Assembly）鏈接（Linking）編譯程序：將高級(jí)語言編寫的源程序一次全部翻譯為機(jī)器語言程序，并執(zhí)行機(jī)器語言程序，類似于整體翻譯（只需要翻譯一次，編譯型語言有C、C++等）。解釋程序：將源程序的一條語句翻譯成對(duì)應(yīng)于機(jī)器語言的語句，并立即執(zhí)行。再繼續(xù)翻譯下一條語句，如同聲傳譯（每次執(zhí)行都需要翻譯，解釋型語言有JavaScript、Python、Shell等）。2.2.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是指能夠按照用戶的要求接收和存儲(chǔ)信息，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算，并輸出結(jié)果信息的系統(tǒng)。本節(jié)主要從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成來介紹計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)。2.2.3 計(jì)算機(jī)硬件與服務(wù)器硬件的組成計(jì)算機(jī)硬件的組成01OPTION2.2.3 計(jì)算機(jī)硬件與服務(wù)器硬件的組成服務(wù)器硬件的組成02OPTIONCPUCPU是服務(wù)器上的核心處理單元，而服務(wù)器是信息化基礎(chǔ)設(shè)施中的重要設(shè)備，要處理大量的訪問需求，因此對(duì)服務(wù)器有大數(shù)據(jù)量的快速吞吐、超強(qiáng)的穩(wěn)定性、長時(shí)間運(yùn)行等嚴(yán)格要求。CPU是計(jì)算機(jī)的“大腦”，是衡量服務(wù)器性能的首要指標(biāo)。鯤鵬通用計(jì)算平臺(tái)中主要采用基于精簡指令集的鯤鵬916及920兩大系列CPU。2.2.3 計(jì)算機(jī)硬件與服務(wù)器硬件的組成服務(wù)器硬件的組成02OPTION內(nèi)存內(nèi)存（Memory）也稱為內(nèi)存儲(chǔ)器，其作用是暫存CPU中的運(yùn)算數(shù)據(jù)，以及與硬盤等輔助存儲(chǔ)器交換的數(shù)據(jù)。無緩沖雙列直插式內(nèi)存組件（UnbufferedDualIn-lineMemoryModules，UDIMM）控制器輸出的地址和控制信號(hào)直接到達(dá)雙列直插式內(nèi)存組件（DualIn-lineMemoryModules，DIMM）。服務(wù)器常使用帶有溫度傳感器和ECC功能的UDIMM。帶寄存器的雙列直插式內(nèi)存組件（RegisteredDualIn-lineMemoryModules，RDIMM）控制器輸出的地址和控制信號(hào)經(jīng)過寄存器寄存后輸出到動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DynamicRandomAccessMemory，DRAM）芯片中，控制器輸出的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過鎖相環(huán)（Phase-LockedLoop，PLL）后到達(dá)各DRAM芯片。該類型的內(nèi)存常見容量為4GB、8GB、16GB、32GB。低負(fù)載雙列直插式內(nèi)存組件（Load-ReducedDualIn-lineMemoryModules，LRDIMM)其容量一般為32GB、64GB。LRDIMM突破了每個(gè)通道最大8列的限制，可提升系統(tǒng)整體內(nèi)存容量。2.2.3 計(jì)算機(jī)硬件與服務(wù)器硬件的組成服務(wù)器硬件的組成02OPTION內(nèi)存服務(wù)器增強(qiáng)內(nèi)存技術(shù)是指由于服務(wù)器的運(yùn)行要求比PC要高，因此出現(xiàn)的一些提高內(nèi)存的可靠性和穩(wěn)定性的增強(qiáng)技術(shù)。雙通道技術(shù)內(nèi)存交錯(cuò)技術(shù)Registered內(nèi)存在線備用內(nèi)存技術(shù)內(nèi)存鏡像123452.2.3 計(jì)算機(jī)硬件與服務(wù)器硬件的組成服務(wù)器硬件的組成02OPTION硬盤固態(tài)硬盤用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的硬盤，由控制單元和存儲(chǔ)單元（Flash芯片、DRAM芯片）組成?；旌嫌脖P機(jī)械硬盤與固態(tài)硬盤的結(jié)合體。使用磁盤作為最主要的存儲(chǔ)介質(zhì)；使用容量較小的閃存顆粒存儲(chǔ)常用文件，以提升讀寫效率。相比于機(jī)械硬盤，混合硬盤的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與恢復(fù)更快、系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間減少、能耗降低……機(jī)械硬盤由一個(gè)或多個(gè)鋁或玻璃制成的磁性碟片、磁頭、轉(zhuǎn)軸、控制電機(jī)、磁頭控制器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口和緩存等組成。010203硬盤按存儲(chǔ)介質(zhì)分類2.2.3 計(jì)算機(jī)硬件與服務(wù)器硬件的組成服務(wù)器硬件的組成02OPTION硬盤硬盤按接口類型可分為串行ATA（SerialAdvancedTechnologyAttachment，SATA）接口、串行SCSI（SerialAttachedSCSI，SAS）接口、高速串行計(jì)算機(jī)擴(kuò)展總線標(biāo)準(zhǔn)（PCI-Express，PCI-e）接口、非易失性存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（Non-VolatileMemoryExpress，NVMe）接口。 早期還有集成驅(qū)動(dòng)電接口、SCSI等，如今隨著SSD性價(jià)比的提升，PCI-e接口的硬盤在服務(wù)器中的使用率也在逐步提升。2.2.3 計(jì)算機(jī)硬件與服務(wù)器硬件的組成服務(wù)器硬件的組成02OPTION硬盤SSD已成為當(dāng)前服務(wù)器的主流選擇。按業(yè)務(wù)應(yīng)用和閃存介質(zhì)的不同，SSD可分為3種不同類型：一是讀密集型（ReadIntensive），存儲(chǔ)介質(zhì)主要為MLCNANDFlash，大部分為成本低的SATA。二是寫密集型（WriteIntensive），存儲(chǔ)介質(zhì)為耐久性較高的eMLCNANDFlash，同時(shí)增加備用空間或SLCNANDFlash，主要適合高頻率寫的業(yè)務(wù)場景。三是均衡型（MixedUse），存儲(chǔ)介質(zhì)主要為耐久性較高的eMLCNANDFlash，適合讀寫均衡的場景，適用于SATA、SAS、PCI-e接口。2.2.3 計(jì)算機(jī)硬件與服務(wù)器硬件的組成服務(wù)器硬件的組成02OPTION硬盤硬盤性能指標(biāo)主要有以下幾點(diǎn)。常見的硬盤容量單位為吉字節(jié)（GB）、太字節(jié)（TB）和拍字節(jié)（PB）。決定硬盤容量的關(guān)鍵因素是單碟容量和碟片數(shù)量。硬盤轉(zhuǎn)速指硬盤盤片每分鐘轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，單位為每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（RPM）。一般硬盤轉(zhuǎn)速能達(dá)到5400RPM/7200RPM。SCSI硬盤轉(zhuǎn)速可達(dá)到10000～15000RPM。平均尋道時(shí)間和平均等待時(shí)間之和。硬盤讀寫數(shù)據(jù)的速度，單位為兆字節(jié)每秒（MB/s）。硬盤數(shù)據(jù)傳輸率包括內(nèi)部傳輸率和外部傳輸率兩個(gè)指標(biāo)。也稱讀寫次數(shù)，是衡量磁盤性能的主要指標(biāo)之一。對(duì)于隨機(jī)讀寫頻繁的應(yīng)用來說，如聯(lián)機(jī)事務(wù)處理（OLTP），IOPS是關(guān)鍵衡量指標(biāo)。另一個(gè)主要指標(biāo)是數(shù)據(jù)吞吐量（Throughput），即單位時(shí)間內(nèi)可以成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。容量轉(zhuǎn)速平均訪問時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸率每秒的輸入/輸出量2.2.3 計(jì)算機(jī)硬件與服務(wù)器硬件的組成服務(wù)器硬件的組成02OPTION網(wǎng)卡網(wǎng)卡又稱為網(wǎng)絡(luò)適配器或網(wǎng)絡(luò)接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC），是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最基本的、最重要的連接設(shè)備之一，計(jì)算機(jī)要通過網(wǎng)卡才能接入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)卡在傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，TCP/IP）模型中時(shí)，在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層工作，用來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。服務(wù)器網(wǎng)卡由于對(duì)可靠性、安全性的要求高，而與消費(fèi)級(jí)網(wǎng)卡有較大差異，具體差異如下。速度快對(duì)CPU的占用小安全性更高2.2.3 計(jì)算機(jī)硬件與服務(wù)器硬件的組成服務(wù)器硬件的組成02OPTIONRAID卡RAID技術(shù)能將多個(gè)獨(dú)立的物理硬盤以不同的方式組合成一個(gè)邏輯硬盤，從而提高硬盤的讀寫性能和數(shù)據(jù)安全性。RAID級(jí)別組合方式RAID0數(shù)據(jù)條帶化、無校驗(yàn)RAID1數(shù)據(jù)鏡像、無校驗(yàn)RAID1E數(shù)據(jù)鏡像、數(shù)據(jù)條帶化RAID5數(shù)據(jù)條帶化、分布式校驗(yàn)RAID6數(shù)據(jù)條帶化、分布式校驗(yàn)并提供兩級(jí)冗余RAID10先做RAID1，再做RAID0RAID50先做RAID5，再做RAID0RAID卡結(jié)構(gòu)2.2.3 計(jì)算機(jī)硬件與服務(wù)器硬件的組成服務(wù)器硬件的組成02OPTIONPCI-e接口卡PCI總線是一種高性能局部總線，主要用于外設(shè)之間以及外設(shè)與主機(jī)間的高速數(shù)據(jù)傳輸。PCI-e是一種高速串行計(jì)算機(jī)擴(kuò)展總線標(biāo)準(zhǔn)，以取代基于總線的通信架構(gòu)，屬于高速串行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)雙通道高帶寬傳輸，所連接的設(shè)備分配獨(dú)享通道帶寬，不共享總線帶寬，主要支持主動(dòng)電源管理、錯(cuò)誤報(bào)告、端對(duì)端的可靠性傳輸、熱插拔及QoS等功能。PCI-e協(xié)議使用高速差分總線，采用端到端的連接方式，不需要向整個(gè)總線請求帶寬，可以大幅提升數(shù)據(jù)傳輸頻率，從而實(shí)現(xiàn)PCI無法提供的高帶寬。PCI-e接口可以適配各種功能卡，如聲卡、視頻處理卡、GPU卡、網(wǎng)卡、RAID卡等。2.2.3 計(jì)算機(jī)硬件與服務(wù)器硬件的組成服務(wù)器硬件的組成02OPTION電源服務(wù)器電源按照標(biāo)準(zhǔn)可以分為ATX電源和服務(wù)器系統(tǒng)架構(gòu)（ServerSystemInfrastructure，SSI）電源兩種，其功能本質(zhì)上和PC電源的功能沒有區(qū)別，但由于服務(wù)器的能耗更高，對(duì)整機(jī)的穩(wěn)定性要求也更高，因此多采用冗余電源技術(shù)，具有均流、故障切換等功能，可以有效避免電源故障對(duì)系統(tǒng)的影響，實(shí)現(xiàn)7×24小時(shí)全天候不間斷運(yùn)行。冗余電源的常見形態(tài)是N+1冗余，可以保證在一個(gè)電源發(fā)生故障的情況下，系統(tǒng)不會(huì)癱瘓（同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)及以上電源故障的概率非常小）。冗余電源通常和熱插拔技術(shù)配合使用，即熱插拔冗余電源，可以在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)拔下出現(xiàn)故障的電源并更換一個(gè)完好的電源，從而提高服務(wù)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。2.2.3 計(jì)算機(jī)硬件與服務(wù)器硬件的組成服務(wù)器硬件的組成02OPTIONBIOS/UEFI基本輸入/輸出系統(tǒng)（BasicInput/OutputSystem，BIOS）全稱是ROM－BIOS，即只讀存儲(chǔ)器基本輸入/輸出系統(tǒng)，它是一組被固化到計(jì)算機(jī)中，為計(jì)算機(jī)提供最基本、最直接的硬件控制程序，它是連通硬件設(shè)備和軟件程序的樞紐。隨著技術(shù)革新，統(tǒng)一可擴(kuò)展固件接口（UnifiedExtensibleFirmwareInterface，UEFI）被用來替代BIOS。UEFI采用模塊化、動(dòng)態(tài)鏈接和C語言風(fēng)格的常數(shù)堆棧傳遞方式構(gòu)建系統(tǒng)，摒棄了傳統(tǒng)BIOS復(fù)雜的16位匯編代碼。UEFI的創(chuàng)新之處在于改變了BIOS的界面設(shè)計(jì)，其操作界面和Windows一樣易于上手。當(dāng)前大部分服務(wù)器和PC都在使用UEFI。2.2.3 計(jì)算機(jī)硬件與服務(wù)器硬件的組成服務(wù)器硬件的組成02OPTIONBMC/IPMIBMC它符合智能平臺(tái)管理接口（IPMI）標(biāo)準(zhǔn)（即一種開放標(biāo)準(zhǔn)的硬件管理接口規(guī)格，定義了嵌入式管理子系統(tǒng)進(jìn)行通信的特定方法），主要用于服務(wù)器的遠(yuǎn)程管理、監(jiān)控、安裝、重啟等。BMC有時(shí)特指一塊集成在主板上的芯片（也有通過PCI-e等方式插在主板上的），對(duì)外表現(xiàn)形式只是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的RJ-45網(wǎng)口，擁有獨(dú)立的IP地址。維護(hù)時(shí)，使用瀏覽器訪問管理IP地址，登錄管理界面。客戶機(jī)使用IPMI工具來管理服務(wù)器2.2.4 計(jì)算機(jī)軟件與服務(wù)器軟件的分類系統(tǒng)軟件01OPTION系統(tǒng)軟件是指支持計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)用戶操作的軟件，是控制和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的各種程序的集合。語言處理程序語言處理程序是主要用于程序設(shè)計(jì)的語言，已經(jīng)經(jīng)歷了從機(jī)器語言、匯編語言到高級(jí)語言的發(fā)展。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）用于建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫。它對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制，以保證數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性。用戶通過DBMS訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫管理員通過DBMS進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的維護(hù)工作。操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是一套系統(tǒng)軟件，用于管理計(jì)算機(jī)資源（如CPU、存儲(chǔ)器、外圍設(shè)備、軟件等）和自動(dòng)調(diào)度用戶的程序。操作系統(tǒng)一般分為批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。ABC2.2.4 計(jì)算機(jī)軟件與服務(wù)器軟件的分類應(yīng)用軟件02OPTION在計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)中，應(yīng)用軟件是相對(duì)系統(tǒng)軟件而言的，主要由軟件供應(yīng)商、計(jì)算機(jī)廠商或者個(gè)人為解決某個(gè)實(shí)際問題、支持某一領(lǐng)域的應(yīng)用而開發(fā)。一般根據(jù)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑵鋭澐譃橥ㄓ密浖蛯Ｓ密浖深悺Ｍㄓ密浖梢钥珙I(lǐng)域使用，如用于文檔處理的Office軟件、用于影音播放的播放器軟件等，而專用軟件則是針對(duì)某專業(yè)領(lǐng)域而開發(fā)的，如醫(yī)療行業(yè)的醫(yī)療影像系統(tǒng)軟件、制造行業(yè)的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)（ManufacturingExecutionSystem，MES）軟件、測繪行業(yè)的地學(xué)信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，GIS）軟件等。2.1服務(wù)器發(fā)展概述2.2計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)2.3計(jì)算平臺(tái)的性能指標(biāo)與測試學(xué)習(xí)要點(diǎn)2.3.1計(jì)算平臺(tái)的性能指標(biāo)及測試工具常見的服務(wù)器性能指標(biāo)測試標(biāo)準(zhǔn)2.3.1計(jì)算平臺(tái)的性能指標(biāo)及測試工具TPC01OPTIONTPC的基準(zhǔn)程序TPC共發(fā)布了11套基準(zhǔn)程序，可分為目前正在使用的TPC-App、TPC-H、TPC-C、TPC-W、TPC-E（大型企業(yè)信息服務(wù)測試基準(zhǔn)程序），過于陳舊而不再使用的TPC-A、TPC-B、TPC-D和TPC-R，以及因不被業(yè)界接受而放棄的TPC-S（專門針對(duì)服務(wù)器的測試基準(zhǔn)程序）和TPC-Client/Server。下面介紹TCP-H、TPC-C和TPC-E。2.3.1計(jì)算平臺(tái)的性能指標(biāo)及測試工具TPC01OPTION華為服務(wù)器的TPC測試示例結(jié)果TPC-E測試是在華為RH5885V2服務(wù)器上執(zhí)行的，使用的是WindowsServer2008R2企業(yè)版SP1操作系統(tǒng)。該報(bào)告記錄了華為RH5885V2服務(wù)器根據(jù)TPC-E標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范1.12.0的要求，使用MicrosoftSQLServer2012企業(yè)版實(shí)現(xiàn)的TPC-E的結(jié)果。其中，性能指標(biāo)tpsE的值（即吞吐量）為3053.84，性價(jià)比（$/tpsE）的值為352.48美元。2.3.1計(jì)算平臺(tái)的性能指標(biāo)及測試工具SPEC02OPTION標(biāo)準(zhǔn)性能評(píng)估公司（SPEC）是由服務(wù)器廠商、系統(tǒng)集成商、大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)等多方組成的非營利性組織，這個(gè)組織的目標(biāo)是建立和維護(hù)一套用于評(píng)估計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。SPEC包括以下多種類型的基準(zhǔn)程序。（1）CPU類型，較常使用，目前最新版本為SPECCPU2017。（2）GraphicsandWorkstationPerformance類型，較少使用，包含對(duì)3dsMax2011、Maya2012、Solidworks2013等圖形工作站性能的評(píng)測。（3）HighPerformanceComputing類型，用于測試OpenMP和MPI程序的性能，使用得不多，主要用于評(píng)測并行高性能集群系統(tǒng)的性能，目前最新版本為SPEChpc2021。（4）JavaClient/Server類型，與Java應(yīng)用相關(guān)，最新版本為SPECjbb2013。（5）Power類型，主要用于衡量服務(wù)器的整體能效，最新版本為SPECpower_ssj2008。（6）Virtualization類型，衡量系統(tǒng)的虛擬化性能，和VMware公司的VMmark相比，在測試場景中使用得較少，最新版本為SPECvirt_sc2013。2.3.1計(jì)算平臺(tái)的性能指標(biāo)及測試工具SAP03OPTIONSAP（Systems,ApplicationsandProducts）基準(zhǔn)測試組織由SAP公司及其技術(shù)合作伙伴代表組成，包括各主要軟硬件供應(yīng)商，設(shè)立目標(biāo)是提供一個(gè)專門為SAPERP應(yīng)用設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)測試工具。SAP基準(zhǔn)測試組織發(fā)布了各種類型的基準(zhǔn)測試，其中常見的SAPSD（2-Tier/3-Tier）標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用基準(zhǔn)測試為SAPSales&DistributionModule。SAPSD2-Tier基準(zhǔn)測試內(nèi)容：衡量不同硬件廠家加上數(shù)據(jù)庫后執(zhí)行SAP企業(yè)資源管理應(yīng)用銷售及分銷（SD，即Sales&Distribution）模塊時(shí)的性能表現(xiàn)。SAPSD兩層結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)測試將應(yīng)用服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器安裝在同一臺(tái)物理服務(wù)器上。其測試結(jié)果會(huì)被標(biāo)準(zhǔn)化成SAPSD應(yīng)用模塊的SAP應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)性能（SAPApplicationPerformanceStandard，SAPS）值。SAPS值是一個(gè)獨(dú)立于硬件的性能指標(biāo)，100SAPS值在SAPSD應(yīng)用定義中等同于每小時(shí)2000個(gè)商業(yè)處理訂單項(xiàng)目。每一個(gè)商業(yè)處理訂單項(xiàng)目包含新訂單產(chǎn)生、發(fā)貨單產(chǎn)生、訂單顯示、改變發(fā)貨內(nèi)容、貨品錄入、列出訂單及產(chǎn)生發(fā)票；從技術(shù)角度來說，它等同于每小時(shí)2400筆SAP交易或每小時(shí)6000次對(duì)話加上每小時(shí)2000次錄入操作。2.3.1計(jì)算平臺(tái)的性能指標(biāo)及測試工具Linpack04OPTIONLinpack是全球應(yīng)用最廣泛的用于測試HPC系統(tǒng)浮點(diǎn)性能的基準(zhǔn)程序。在目標(biāo)集群中運(yùn)行Linpack測試程序，測試結(jié)果以浮點(diǎn)運(yùn)算每秒（Floating-pointOperationsPerSecond，F(xiàn)LOPS）給出，其結(jié)果通常以下述單位顯示。MFLOPS=100萬次（106）浮點(diǎn)運(yùn)算每秒GFLOPS=10億次（109）浮點(diǎn)運(yùn)算每秒TFLOPS=1萬億次（1012）浮點(diǎn)運(yùn)算每秒PFLOPS=1000萬億次（1015）浮點(diǎn)運(yùn)算每秒2.3.2服務(wù)器性能測試實(shí)踐如圖所示，通過PC遠(yuǎn)程運(yùn)行測試工具，對(duì)華為TaiShan2280100系列服務(wù)器進(jìn)行CPU性能測試，PC上安裝Windows操作系統(tǒng)，服務(wù)器上安裝Linux64位操作系統(tǒng)，以太網(wǎng)交換機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)2層交換機(jī)或3層交換機(jī)。2.3.2服務(wù)器性能測試實(shí)踐序號(hào)步驟內(nèi)容1上傳軟件安裝包到空間大于或等于100GB的目錄（如/data目錄）2掛載操作系統(tǒng)鏡像作為本地源，安裝依賴庫，命令為yuminstalllibgccglibcglibc-devellibstdc++libstdc++-develnumactlautomakegcc*gcc-c++libgfortrangcc-gfortran3升級(jí)GCC版本到7.3.04升級(jí)glibc版本到2.275創(chuàng)建speccpu2017文件夾mkdir/home/speccpu20176上傳speccpu2017軟件安裝包到home路徑，執(zhí)行./install.sh命令安裝軟件安裝包，按以下提示進(jìn)行輸入。/home/speccpu2017linux-hyq4:#/home/speccpu2017#./install.shSPECCPU2017InstallationTopoftheCPU2017treeis'/home'Enterthedirectoryyouwishtoinstallto(e.g./usr/cpu2017)/home/spec2017InstallingFROM/speccpu2017InstallingTO/home/spec2017Isthiscorrect?(Pleaseenter'yes'or'no')yesThefollowingtoolsetisexpectedtoworkonyourplatform（注意：安裝完成后將isl下的libisl.so.15文件復(fù)制到gcc7.3.0/lib64路徑下，否則測試時(shí)會(huì)由于找不到文件而報(bào)錯(cuò)。相關(guān)命令為cp/usr/local/isl-0.18/lib/libisl.so.15/usr/local/gcc-7.3.0/lib64）7在/spec2017/路徑下執(zhí)行以下腳本即可開始相關(guān)測試。source/spec2017/shrculimit-sunlimitedruncpu-ccpu2017-int.cfgintrate

#RateInt測試sleep10runcpu-ccpu2017-fp.cfgfprate#RateFp測試sleep10runcpu-ccpu2017-int.cfgintspeed#SpeedInt測試sleep10####進(jìn)行SpeedFp測試之前需要設(shè)置以下3個(gè)變量，以優(yōu)化性能#####exportOMP_STACKSIZE=1GexportOMP_WAIT_POLICY=activeexportOMP_PROC_BIND=trueruncpu-ccpu2017-fp.cfgfpspeed#SpeedFp測試sleep10rm-fr/spec2017/benchspec/CPU/*/run/*#