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    頭條號每天堅(jiān)持更新原創(chuàng)干貨技術(shù)文章,歡迎關(guān)注本頭條號"Linux學(xué)習(xí)教程",公眾號名稱“Linux入門學(xué)習(xí)教程"。

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    zcwyou.com

    1. 前言

    本文主要講解計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識:什么是localhost?

    計(jì)算機(jī)由它們的主機(jī)名[主機(jī)名]和IP地址標(biāo)識。

    下面的圖表簡要說明了這一點(diǎn)。

    localhost的簡要介紹


    同樣,我們也有一個(gè)用于調(diào)用自己的所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通用名稱,即localhost。在本文中,術(shù)語“l(fā)ocalhost”與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的上下文相關(guān)聯(lián)。在我們作為開發(fā)人員或系統(tǒng)管理員的過程中,它扮演著至關(guān)重要的角色。對于“l(fā)ocalhost”有很多用例,例如應(yīng)用程序測試、文檔、網(wǎng)絡(luò)性能測試和站點(diǎn)阻塞。

    讓我們更深入地了解它的本質(zhì)細(xì)節(jié)。

    2. localhost是什么?

    localhost是一個(gè)主機(jī)名,它指的是運(yùn)行調(diào)用程序的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),這意味著當(dāng)我們調(diào)用localhost時(shí),機(jī)器將與自己對話。

    什么是localhost


    它幫助我們檢查機(jī)器中的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),甚至在網(wǎng)絡(luò)硬件故障時(shí)。當(dāng)使用“l(fā)ocalhost”時(shí),通過稱為loopback的邏輯網(wǎng)絡(luò)接口訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。loopback接口的IP地址為127.0.0.1。因此,localhost解析為127.0.0.1作為名稱解析的一部分。

    3. 什么是Loopback地址?

    Loopback環(huán)回地址是存在于所有操作系統(tǒng)中的邏輯網(wǎng)絡(luò)接口。通過這個(gè)接口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包被返回(循環(huán))到同一臺機(jī)器上的同一接口。因此,該接口被稱為環(huán)回。

    根據(jù)IETF IPv4尋址標(biāo)準(zhǔn),整個(gè)區(qū)塊127.0.0.0/8被分配用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)回。作為默認(rèn)行為,環(huán)回接口在每次服務(wù)器安裝后都要配置。

    讓我們看一下下面的代碼片段。

    在Linux系統(tǒng)中執(zhí)行以下指令:

    ip a show lo
    
    1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
        link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
        inet 127.0.0.1/8 scope host lo
           valid_lft forever preferred_lft forever
        inet6 ::1/128 scope host 
           valid_lft forever preferred_lft forever
    
    cat /etc/hosts
    
    127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
    ::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
    

    4. 環(huán)回接口的數(shù)據(jù)報(bào)文如何被內(nèi)部處理

    一般情況下,Loopback報(bào)文與其他IP報(bào)文的區(qū)別在于它們的地址。帶有環(huán)回地址的環(huán)回報(bào)文的處理發(fā)生在TCP/IP堆棧的鏈路層。這些流量將通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部。它不會(huì)像其他IP報(bào)文一樣經(jīng)由物理網(wǎng)卡。此外,還存在一條規(guī)則,即路由器不能路由該loopback IP地址。

    例如,當(dāng)我們請求127.0.0.1地址時(shí)。這個(gè)目標(biāo)地址的請求不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)到互聯(lián)網(wǎng)。在這里,TCP/IP堆棧識別請求并將其路由回同一臺機(jī)器。

    下面是本地主機(jī)和其他IP包的包流演練的快速演示。

    環(huán)回接口的數(shù)據(jù)報(bào)文如何被內(nèi)部處理


    ping -c 4 localhost
    
    PING localhost (127.0.0.1) 56(84) bytes of data.
    64 bytes from localhost (127.0.0.1): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.064 ms
    64 bytes from localhost (127.0.0.1): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.131 ms
    64 bytes from localhost (127.0.0.1): icmp_seq=3 ttl=64 time=0.063 ms
    

    5. 使用localhost進(jìn)行應(yīng)用程序測試

    應(yīng)用程序服務(wù)的可訪問性首先通過網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)。如果應(yīng)用程序服務(wù)被映射為物理接口,那么外部網(wǎng)絡(luò)就可以訪問它。同樣,如果應(yīng)用程序映射為邏輯環(huán)回接口,則只能從該特定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)訪問它,而不能從外部網(wǎng)絡(luò)訪問它。

    從本地服務(wù)器開發(fā)和測試代碼總是比從另一個(gè)遠(yuǎn)程主機(jī)開發(fā)和測試代碼容易。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),我們在/etc/hosts文件中將生產(chǎn)域名映射為一個(gè)新的環(huán)回地址(比如127.0.1.100)。/etc/hosts中的條目優(yōu)先于DNS。比如把某個(gè)域名的IP指向127.0.0.1。

    6. 結(jié)論

    通過本文,您應(yīng)該可以了解到什么是localhost了吧?其實(shí)它就是代表本機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口地址,它可以幫助我們測試應(yīng)用程序和排除網(wǎng)絡(luò)問題。它是通過環(huán)回網(wǎng)絡(luò)接口使用本地環(huán)回機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。它幫助我們在沒有網(wǎng)絡(luò)物理硬件連接的情況下測試軟件。作為計(jì)算機(jī)用戶,有必要對localhost和環(huán)回網(wǎng)絡(luò)接口有基本的了解。


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    務(wù)器是一種計(jì)算設(shè)備,旨在處理請求并為其他程序,設(shè)備或客戶端提供服務(wù)和功能。通常,服務(wù)器具有比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更大的處理能力,更高的內(nèi)存和更多的存儲(chǔ)空間。使用服務(wù)器,客戶端可以在整個(gè)生命周期中受益于資源,例如數(shù)據(jù)處理,處理多個(gè)請求以及執(zhí)行計(jì)算任務(wù)。

    塔式,刀片和機(jī)架是三種不同類型的服務(wù)器,通常用于執(zhí)行向客戶端和應(yīng)用程序提供服務(wù)的類似任務(wù)。但是,它們的效率取決于各種因素,例如服務(wù)器上的估計(jì)負(fù)載,空間和預(yù)算限制,存儲(chǔ)容量,集成和實(shí)施。因此,了解和理解哪種服務(wù)器最適合您的業(yè)務(wù)非常重要。

    如果您是經(jīng)驗(yàn)豐富的IT專業(yè)人員,或者曾與不同規(guī)模和規(guī)模的組織合作過,那么很有可能您已經(jīng)采取了為業(yè)務(wù)選擇合適服務(wù)器的立場。但是,如果您是服務(wù)器專有技術(shù)的新手,那么選擇合適的服務(wù)器可能會(huì)有些棘手。選擇適合您預(yù)算和需求的服務(wù)器之前,需要考慮多個(gè)因素。

    選擇新服務(wù)器或服務(wù)器基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí),塔架,機(jī)架和刀片服務(wù)器是三個(gè)主要選項(xiàng)。以下是上述三種服務(wù)器的摘要,您需要了解這些服務(wù)器才能選擇合適的服務(wù)器。

    塔式服務(wù)器


    塔式服務(wù)器是最基本的服務(wù)器類型,通常被誤認(rèn)為臺式計(jì)算機(jī)的傳統(tǒng)CPU。在外部,塔式服務(wù)器的外觀和感覺非常類似于傳統(tǒng)的塔式PC。這些服務(wù)器旨在提供基本的性能水平,因此即使在價(jià)格方面也處于較低端。但是,當(dāng)前有許多塔式服務(wù)器,它們成本很高,并且可以處理大量和多項(xiàng)任務(wù)。

    塔式服務(wù)器會(huì)占用大量要安裝和使用的物理空間。由于它們體積大(大多數(shù)情況下),因此對其進(jìn)行物理管理變得困難。而且,由于尺寸的原因,很難將它們堆疊在一起或?qū)⑺鼈儚囊粋€(gè)地方重新布置到另一個(gè)地方。

    每個(gè)塔式服務(wù)器都占用大量辦公空間,并且還需要一個(gè)單獨(dú)的KVM(鍵盤,視頻和鼠標(biāo))開關(guān)才能進(jìn)行管理。否則,您必須拔下電源插頭才能控制每個(gè)設(shè)備。而且,如果您有許多連接到服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或外圍設(shè)備,那么處理電纜布線就不容易了,尤其是對于塔式服務(wù)器而言。

    塔式服務(wù)器通常不預(yù)先安裝任何其他功能,例如高級圖形卡,用于冷卻的專用風(fēng)扇,專用的更高內(nèi)存,KVM套件等。但是,對于計(jì)劃在不久的將來升級其服務(wù)器的企業(yè)或組織而言,這使其成為理想的選擇。話雖如此,升級塔式服務(wù)器很容易且具有成本效益。

    優(yōu)點(diǎn)

    • 可伸縮性和升級簡便性:塔式服務(wù)器可以根據(jù)需要進(jìn)行定制和升級。
    • 經(jīng)濟(jì)高效:塔式服務(wù)器可能是所有類型服務(wù)器中最便宜的,因此非常具有成本效益。
    • 易于冷卻:由于塔式服務(wù)器的整體組件密度較低,因此很容易冷卻。

    缺點(diǎn)

    • 占用大量空間:這些服務(wù)器占用大量物理空間,并且很難進(jìn)行物理管理。
    • 提供基本的性能水平: 塔式服務(wù)器非常適合客戶端數(shù)量有限的小型企業(yè)。
    • 復(fù)雜的電纜管理:設(shè)備不容易布線在一起;鼠標(biāo),鍵盤和顯示器需要插入每臺單獨(dú)的服務(wù)器中,除非您想在每次需要使用其中一臺服務(wù)器時(shí)都換掉它們。

    機(jī)架服務(wù)器

    機(jī)架服務(wù)器比塔式服務(wù)器小,安裝在機(jī)架內(nèi)部。這些機(jī)架與普通機(jī)架類似,我們使用它們來堆疊一組文件和文件夾。通過將服務(wù)器與其他設(shè)備(例如存儲(chǔ)單元,冷卻系統(tǒng),SAN設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)外圍設(shè)備和電池)垂直堆疊在一起,可以將機(jī)架服務(wù)器設(shè)計(jì)為位于機(jī)架中。

    用于安裝這些機(jī)架服務(wù)器的機(jī)架符合IEEE標(biāo)準(zhǔn),通常以機(jī)架單位或“ U”進(jìn)行測量。每個(gè)U寬約19英寸,高約1.5-1.75英寸。使用這些機(jī)架的優(yōu)點(diǎn)是它允許用戶將其他電子設(shè)備與服務(wù)器一起堆疊。單個(gè)機(jī)架可以包含多個(gè)服務(wù)器以及上述其他設(shè)備。因此,與塔式服務(wù)器相比,這些機(jī)架式服務(wù)器使用起來非常方便,并且占用的空間更少。

    由于機(jī)架將所有設(shè)備放置在一起,因此電纜管理變得更加簡潔,因?yàn)橛捎跈C(jī)架中存在管理工具,電纜管理相對容易組織。但是,您仍然必須處理機(jī)架服務(wù)器中的大量電纜。

    與塔式服務(wù)器一樣,大多數(shù)機(jī)架服務(wù)器也需要與KVM交換機(jī)連接才能運(yùn)行。機(jī)架服務(wù)器可在處理器,RAM和存儲(chǔ)方面進(jìn)行擴(kuò)展。但是,您需要在機(jī)架中安排空間以適應(yīng)升級。

    優(yōu)點(diǎn)

    • 故障抑制:在機(jī)架式服務(wù)器中,只需花費(fèi)很少的精力就可以識別,卸下和更換故障服務(wù)器。
    • 簡化的電纜管理:機(jī)架中的管理工具可輕松有效地組織電纜。
    • 經(jīng)濟(jì)高效:它們以相對較低的成本提供了大量的計(jì)算能力和效率。

    缺點(diǎn)

    • 功耗:機(jī)架服務(wù)器由于總體組件密度高而常常需要具有附加的冷卻系統(tǒng),從而消耗更多的功率。
    • 維護(hù):由于將多個(gè)設(shè)備一起放置在機(jī)架中,因此隨著機(jī)架數(shù)量的增加,維護(hù)它們變得非常困難。

    刀片服務(wù)器

    刀片服務(wù)器是市場上最新,最先進(jìn)的服務(wù)器。它們可以稱為混合機(jī)架服務(wù)器,其中服務(wù)器被放置在刀片機(jī)箱內(nèi),形成刀片系統(tǒng)。刀片服務(wù)器的最大優(yōu)勢在于,這些服務(wù)器是目前可用的最小類型的服務(wù)器,非常適合節(jié)省空間。

    刀片系統(tǒng)也符合機(jī)架單位的IEEE標(biāo)準(zhǔn),每個(gè)機(jī)架均以“ U”為單位進(jìn)行測量。這些刀片架還可以容納其他電子設(shè)備,例如機(jī)架服務(wù)器。刀片機(jī)箱采用簡化的模塊化設(shè)計(jì),以減少能源和空間消耗。這些服務(wù)器還包括一個(gè)熱插拔系統(tǒng),可以輕松地分別識別和處理每臺服務(wù)器。由于其更高的處理能力和效率,刀片服務(wù)器經(jīng)常用于網(wǎng)格計(jì)算中。

    大多數(shù)最新的刀片服務(wù)器都以某種方式設(shè)計(jì),使得無需關(guān)閉服務(wù)器就可以在刀片服務(wù)器系統(tǒng)中刪除或添加服務(wù)器。此外,還可以通過添加新的通信,存儲(chǔ)單元和處理器來重新配置或升級現(xiàn)有服務(wù)器系統(tǒng),而不會(huì)對正在運(yùn)行的服務(wù)造成任何干擾或干擾很小。

    優(yōu)點(diǎn)

    • 負(fù)載平衡和故障轉(zhuǎn)移:由于其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)更簡單,更苗條,服務(wù)器之間的負(fù)載平衡和故障轉(zhuǎn)移管理也趨于簡單得多。
    • 集中管理:在刀片服務(wù)器中,您可以通過一個(gè)接口連接所有刀片,從而使維護(hù)和監(jiān)控變得容易。
    • 布線:刀片服務(wù)器不涉及設(shè)置布線的繁瑣任務(wù)。盡管您可能仍需要處理電纜,但與塔式服務(wù)器和機(jī)架式服務(wù)器相比,它幾乎可以忽略不計(jì)。
    • 尺寸和外形尺寸:它們是最小,最緊湊的服務(wù)器,需要的物理空間最少。

    缺點(diǎn)

    • 昂貴的配置:盡管升級刀片服務(wù)器很容易處理和管理,但是在復(fù)雜的環(huán)境中,初始配置或設(shè)置可能需要花費(fèi)大量精力。
    • 暖通空調(diào)(HVAC):刀片服務(wù)器非常強(qiáng)大,并具有很高的組件密度。因此,必須為這些服務(wù)器安排特殊的容納空間,以確保它們不會(huì)過熱。對于刀片服務(wù)器,必須妥善管理加熱,通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)。

    務(wù)器概述

    一、服務(wù)器的基本概念

    服務(wù)器是計(jì)算機(jī)的一種,是網(wǎng)絡(luò)中為客戶端計(jì)算機(jī)提供各種服務(wù)的高性能的計(jì)算機(jī);

    服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的控制下,將與其相連的硬盤、磁帶、打印機(jī)及昂貴的專用通訊設(shè)備提供給網(wǎng)絡(luò)上的客戶站點(diǎn)共享,也能為網(wǎng)絡(luò)用戶提供集中計(jì)算、信息發(fā)布及數(shù)據(jù)管理等服務(wù)。

    服務(wù)器英文名稱為Server。


    2、服務(wù)器按處理器架構(gòu)分類

    X86架構(gòu)服務(wù)器

    RISC架構(gòu)服務(wù)器

    EPIC架構(gòu)服務(wù)器(IA-64)

    1)X86架構(gòu)服務(wù)器

    IA-32、x86-32、x86-64都屬于x86,即英特爾的32位x86架構(gòu),x86-64是AMD在其最新的Athlon 64處理器系列中采用的新架構(gòu),但這一處理器基礎(chǔ)架構(gòu)還是IA-32(因英特爾的x86架構(gòu)并未申請專利保護(hù),所以絕大多數(shù)處理器廠商為了保持與Intel的主流處理器兼容,都不得不采用這一x86架構(gòu)),只是在此架構(gòu)基礎(chǔ)之上作了一些擴(kuò)展,以支持64位程序的應(yīng)用,進(jìn)一步提高處理器的運(yùn)算性能。

    2)RISC架構(gòu)服務(wù)器

    RISC的英文全稱為“Reduced Instruction Set Computing”,中文即“精簡指令集”,它的指令系統(tǒng)相對簡單,它只要求硬件執(zhí)行很有限且最常用的那部分執(zhí)令,大部分復(fù)雜的操作則使用成熟的編譯技術(shù),由簡單指令合成。目前在中高檔服務(wù)器中普遍采用這一指令系統(tǒng)的CPU,特別是高檔服務(wù)器全都采用RISC指令系統(tǒng)的CPU,并且此類服務(wù)器都采用UNIX操作系統(tǒng)。
    在中高檔服務(wù)器中采用RISC指令的CPU主要有Compaq(康柏,即新惠普)公司的Alpha、HP公司的PA-RISC、IBM公司的Power PC、SGI公司的MIPS和SUN公司的Sparc。


    3)IA-64

    EPIC(Explicitly Parallel InstructionComputers,精確并行指令計(jì)算機(jī))。Intel采用EPIC技術(shù)的服務(wù)器CPU是安騰Itanium。它是64位處理器,也是IA-64系列中的第一款。在Intel采用了X86指令集之后,它又轉(zhuǎn)而尋求更先進(jìn)的64-bit微處理器,Intel這樣做的原因是,它們想擺脫容量巨大的x86架構(gòu),從而引入精力充沛而又功能強(qiáng)大的指令集,于是采用EPIC指令集的IA-64架構(gòu)便誕生了。IA-64在很多方面來說,都比x86有了長足的進(jìn)步。突破了傳統(tǒng)IA32架構(gòu)的許多限制,在數(shù)據(jù)的處理能力,系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、可用性、可觀理性等方面獲得了突破性的提高。IA-64微處理器最大的缺陷是它們?nèi)狈εcx86的兼容。


    3、服務(wù)器按功能應(yīng)用分類

    域控制服務(wù)器(Domain Server)

    文件服務(wù)器(File Server)

    打印服務(wù)器(Print Server)

    數(shù)據(jù)庫服務(wù)器(Database Server)

    郵件服務(wù)器(E-mail Server)

    Web服務(wù)器(Web Server)
    多媒體服務(wù)器(MultimediaServer)

    通訊服務(wù)器(Communication Server)

    終端服務(wù)器(Terminal Server)

    基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)器(Infrastructure Server)

    虛擬化服務(wù)器(Virtualization Server)

    目前的技術(shù)來說,這些功能劃分為邏輯形態(tài)。從可以把多個(gè)功能把多個(gè)功能部署在一臺服務(wù)器上面。從物理形態(tài)上來說,可以是一臺服務(wù)器完成多個(gè)功能。


    4、服務(wù)器按外觀分類

    服務(wù)器的1U、2U、4U是指什么?

    服務(wù)器或者租用機(jī)柜的時(shí)候,有時(shí)會(huì)聽到1U、2U、4U或者42U等類似這樣子的名詞。而這些名詞又代表什么意思呢?

    機(jī)架式服務(wù)器的外形看來不像計(jì)算機(jī),而像交換機(jī),有1U(1U=1.75英寸)、2U、4U等規(guī)格。機(jī)架式服務(wù)器安裝在標(biāo)準(zhǔn)的19英寸機(jī)柜里面。這種結(jié)構(gòu)的多為功能型服務(wù)器。

    4.1關(guān)于“U”的單位

    U是一種表示服務(wù)器外部尺寸的單位,是unit的縮略語。規(guī)定了服務(wù)器的尺寸,可以使服務(wù)器以一定的尺寸放在機(jī)架上。機(jī)架上有固定服務(wù)器的螺孔,以便它能與服務(wù)器的螺孔對上號,再用螺絲加以固定好,這樣子可以方便安裝每一部服務(wù)器所需要的空間。

    4.2 1U服務(wù)器、2U服務(wù)器、4U服務(wù)器

    服務(wù)器規(guī)定的尺寸是服務(wù)器的寬(48.26cm=19英寸)與高(4.445cm的倍數(shù)),厚度(高度))以4.445cm為基本單位。

    在機(jī)架式服務(wù)器尺寸當(dāng)中,常見的就是1U服務(wù)器、2U服務(wù)器、4U服務(wù)器,這些服務(wù)器的尺寸是:1U=4.445厘米,2U=4.445*2=8.89厘米,4U=4.445*4=17.78 厘米。在實(shí)際使用當(dāng)中,1U或者2U服務(wù)器是最經(jīng)常使用的。因?yàn)榉?wù)商是根據(jù)服務(wù)器占用空間來計(jì)算費(fèi)用的,所以采用1U服務(wù)器是最節(jié)省空間的和價(jià)格最低的,但是1U服務(wù)器的擴(kuò)展性不如2U服務(wù)器的好。1U的硬盤數(shù)最多可以插4個(gè),2U可以插8個(gè),另外PCI的插槽數(shù)目也不同,1U最多2個(gè),2U的可以到6個(gè)。

    U是服務(wù)器機(jī)箱的高度 1U等于4.45厘米 ,那3U就是3x4.5CM了。

    U(unit的縮略語)是一種表示組合式機(jī)架外部尺寸的單位,詳細(xì)尺寸由作為業(yè)界團(tuán)體的美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)決定。

    EIA 即Electronic Industries Alliance 電子工業(yè)協(xié)會(huì),美國電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定者之一。EIA(電子工業(yè)協(xié)會(huì))創(chuàng)建于1924年,當(dāng)時(shí)名為無線電制造商協(xié)會(huì)(Radio Manufacturers' Association:RMA),只有17名成員,代表不過200萬美元產(chǎn)值的無線電制造業(yè),而今,EIA成員已超過500名,代表美國2000億美元產(chǎn)值電子工業(yè)制造商成為純服務(wù)性的全國貿(mào)易組織,總部設(shè)在弗吉尼亞的阿靈頓。EIA廣泛代表了設(shè)計(jì)生產(chǎn)電子元件、部件、通信系統(tǒng)和設(shè)備的制造商工業(yè)界、政府和用戶的利益,在提高美國制造商的競爭力方面起到了重要的作用。

    規(guī)定的尺寸是寬(48.26cm=19英寸)與高(4.445cm的倍數(shù))。


    厚度以4.445cm為基本單位。

    服務(wù)器大小規(guī)格:

    1U=4.45cm

    2U=4.45cm * 2

    3U=4.45cm * 3

    4U=4.45cm * 4

    U并不是服務(wù)器的專利,最早是用于通訊交換的機(jī)架結(jié)構(gòu),后備引用到服務(wù)器的機(jī)架。目前作為非正式標(biāo)準(zhǔn)用在機(jī)架結(jié)構(gòu)上,包括規(guī)定的螺絲大小,孔距,劃軌,等等。

    1U和2U,是服務(wù)器的厚度,1U大概是相當(dāng)于機(jī)柜的兩個(gè)小格子,2U是四個(gè)格子。1U是4.445厘米。以下這個(gè)是圖片:


    4.3 19英寸

    19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜,19表示的是寬度,就是可以放置下19英寸的機(jī)架式服務(wù)器的機(jī)柜。

    19英寸是指服務(wù)器的寬度,那么具體指的是那個(gè)尺寸呢?19英寸=48.26cm,是指機(jī)架式設(shè)備兩個(gè)掛耳之間的距離。

    這是目前大部分機(jī)架式設(shè)備的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。

    標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜的結(jié)構(gòu)比較簡單,主要包括基本框架、內(nèi)部支撐系統(tǒng)、布線系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)。19寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜外型有寬度、高度、深度三個(gè)常規(guī)指標(biāo)。雖然對于19寸面板設(shè)備安裝寬度為465.1mm,但機(jī)柜的物理寬度常見的產(chǎn)品為600mm和800mm兩種。高度一般從0.7M-2.4M,常見的成品19寸機(jī)柜高度為1.6M和2M。機(jī)柜的深度一般從450mm-1000mm,根據(jù)柜內(nèi)設(shè)備的尺寸而定,通常廠商也可以定制特殊深度的產(chǎn)品,常見的成品19寸機(jī)柜深度為450mm、600mm、800mm,900mm,1000mm。19寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜內(nèi)設(shè)備安裝所占高度用一個(gè)特殊單位"U"表示,1U=44.45mm。使用 19寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜的設(shè)備面板一般都是按nU的規(guī)格制造。對于一些非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,大多可以通過附加適配檔板裝入19寸機(jī)箱并固定。很多工程級的設(shè)備的面板寬度都采用19寸,所以19寸的機(jī)柜是最常見的一種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜。


    4.4 42U機(jī)柜

    42U機(jī)柜一般的分類是:


    1)按寬度分:600mm和800mm寬的42U機(jī)柜,深度有:600mm,800mm,900mm,960mm,1000mm,1100mm,1200mm等;

    2)按實(shí)際需求分:除了實(shí)際使用尺寸是42U之外,寬度和深度可以按照實(shí)際需求定制。

    一個(gè)機(jī)柜所放的服務(wù)器是有限的,42U高度的機(jī)柜并不代表著實(shí)際能夠放42個(gè)1U服務(wù)器。放了服務(wù)器之后還要留散熱和挪動(dòng)的空間,一些走線的空間,還有放交換機(jī)、防火墻、顯示器等其他設(shè)備的空間。所以一個(gè)42U機(jī)柜能放多少服務(wù)器,需要根據(jù)具體的設(shè)備來計(jì)算。


    塔式服務(wù)器


    塔式服務(wù)器是最基本的服務(wù)器類型,通常被誤認(rèn)為臺式計(jì)算機(jī)的傳統(tǒng)CPU。在外部,塔式服務(wù)器的外觀和感覺非常類似于傳統(tǒng)的塔式PC。這些服務(wù)器旨在提供基本的性能水平,因此即使在價(jià)格方面也處于較低端。但是,當(dāng)前有許多塔式服務(wù)器,它們成本很高,并且可以處理大量和多項(xiàng)任務(wù)。

    塔式服務(wù)器會(huì)占用大量要安裝和使用的物理空間。由于它們體積大(大多數(shù)情況下),因此對其進(jìn)行物理管理變得困難。而且,由于尺寸的原因,很難將它們堆疊在一起或?qū)⑺鼈儚囊粋€(gè)地方重新布置到另一個(gè)地方。

    每個(gè)塔式服務(wù)器都占用大量辦公空間,并且還需要一個(gè)單獨(dú)的KVM(鍵盤,視頻和鼠標(biāo))開關(guān)才能進(jìn)行管理。否則,您必須拔下電源插頭才能控制每個(gè)設(shè)備。而且,如果您有許多連接到服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或外圍設(shè)備,那么處理電纜布線就不容易了,尤其是對于塔式服務(wù)器而言。

    塔式服務(wù)器通常不預(yù)先安裝任何其他功能,例如高級圖形卡,用于冷卻的專用風(fēng)扇,專用的更高內(nèi)存,KVM套件等。但是,對于計(jì)劃在不久的將來升級其服務(wù)器的企業(yè)或組織而言,這使其成為理想的選擇。話雖如此,升級塔式服務(wù)器很容易且具有成本效益。

    優(yōu)點(diǎn)

    • 可伸縮性和升級簡便性:塔式服務(wù)器可以根據(jù)需要進(jìn)行定制和升級。
    • 經(jīng)濟(jì)高效:塔式服務(wù)器可能是所有類型服務(wù)器中最便宜的,因此非常具有成本效益。
    • 易于冷卻:由于塔式服務(wù)器的整體組件密度較低,因此很容易冷卻。

    缺點(diǎn)

    • 占用大量空間:這些服務(wù)器占用大量物理空間,并且很難進(jìn)行物理管理。
    • 提供基本的性能水平: 塔式服務(wù)器非常適合客戶端數(shù)量有限的小型企業(yè)。
    • 復(fù)雜的電纜管理:設(shè)備不容易布線在一起;鼠標(biāo),鍵盤和顯示器需要插入每臺單獨(dú)的服務(wù)器中,除非您想在每次需要使用其中一臺服務(wù)器時(shí)都換掉它們。

    機(jī)架服務(wù)器

    機(jī)架服務(wù)器比塔式服務(wù)器小,安裝在機(jī)架內(nèi)部。這些機(jī)架與普通機(jī)架類似,我們使用它們來堆疊一組文件和文件夾。通過將服務(wù)器與其他設(shè)備(例如存儲(chǔ)單元,冷卻系統(tǒng),SAN設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)外圍設(shè)備和電池)垂直堆疊在一起,可以將機(jī)架服務(wù)器設(shè)計(jì)為位于機(jī)架中。

    用于安裝這些機(jī)架服務(wù)器的機(jī)架符合IEEE標(biāo)準(zhǔn),通常以機(jī)架單位或“ U”進(jìn)行測量。每個(gè)U寬約19英寸,高約1.5-1.75英寸。使用這些機(jī)架的優(yōu)點(diǎn)是它允許用戶將其他電子設(shè)備與服務(wù)器一起堆疊。單個(gè)機(jī)架可以包含多個(gè)服務(wù)器以及上述其他設(shè)備。因此,與塔式服務(wù)器相比,這些機(jī)架式服務(wù)器使用起來非常方便,并且占用的空間更少。

    由于機(jī)架將所有設(shè)備放置在一起,因此電纜管理變得更加簡潔,因?yàn)橛捎跈C(jī)架中存在管理工具,電纜管理相對容易組織。但是,您仍然必須處理機(jī)架服務(wù)器中的大量電纜。

    與塔式服務(wù)器一樣,大多數(shù)機(jī)架服務(wù)器也需要與KVM交換機(jī)連接才能運(yùn)行。機(jī)架服務(wù)器可在處理器,RAM和存儲(chǔ)方面進(jìn)行擴(kuò)展。但是,您需要在機(jī)架中安排空間以適應(yīng)升級。

    優(yōu)點(diǎn)

    • 故障抑制:在機(jī)架式服務(wù)器中,只需花費(fèi)很少的精力就可以識別,卸下和更換故障服務(wù)器。
    • 簡化的電纜管理:機(jī)架中的管理工具可輕松有效地組織電纜。
    • 經(jīng)濟(jì)高效:它們以相對較低的成本提供了大量的計(jì)算能力和效率。

    缺點(diǎn)

    • 功耗:機(jī)架服務(wù)器由于總體組件密度高而常常需要具有附加的冷卻系統(tǒng),從而消耗更多的功率。
    • 維護(hù):由于將多個(gè)設(shè)備一起放置在機(jī)架中,因此隨著機(jī)架數(shù)量的增加,維護(hù)它們變得非常困難。

    刀片服務(wù)器

    刀片服務(wù)器是市場上最新,最先進(jìn)的服務(wù)器。它們可以稱為混合機(jī)架服務(wù)器,其中服務(wù)器被放置在刀片機(jī)箱內(nèi),形成刀片系統(tǒng)。刀片服務(wù)器的最大優(yōu)勢在于,這些服務(wù)器是目前可用的最小類型的服務(wù)器,非常適合節(jié)省空間。

    刀片系統(tǒng)也符合機(jī)架單位的IEEE標(biāo)準(zhǔn),每個(gè)機(jī)架均以“ U”為單位進(jìn)行測量。這些刀片架還可以容納其他電子設(shè)備,例如機(jī)架服務(wù)器。刀片機(jī)箱采用簡化的模塊化設(shè)計(jì),以減少能源和空間消耗。這些服務(wù)器還包括一個(gè)熱插拔系統(tǒng),可以輕松地分別識別和處理每臺服務(wù)器。由于其更高的處理能力和效率,刀片服務(wù)器經(jīng)常用于網(wǎng)格計(jì)算中。

    大多數(shù)最新的刀片服務(wù)器都以某種方式設(shè)計(jì),使得無需關(guān)閉服務(wù)器就可以在刀片服務(wù)器系統(tǒng)中刪除或添加服務(wù)器。此外,還可以通過添加新的通信,存儲(chǔ)單元和處理器來重新配置或升級現(xiàn)有服務(wù)器系統(tǒng),而不會(huì)對正在運(yùn)行的服務(wù)造成任何干擾或干擾很小。

    優(yōu)點(diǎn)

    • 負(fù)載平衡和故障轉(zhuǎn)移:由于其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)更簡單,更苗條,服務(wù)器之間的負(fù)載平衡和故障轉(zhuǎn)移管理也趨于簡單得多。
    • 集中管理:在刀片服務(wù)器中,您可以通過一個(gè)接口連接所有刀片,從而使維護(hù)和監(jiān)控變得容易。
    • 布線:刀片服務(wù)器不涉及設(shè)置布線的繁瑣任務(wù)。盡管您可能仍需要處理電纜,但與塔式服務(wù)器和機(jī)架式服務(wù)器相比,它幾乎可以忽略不計(jì)。
    • 尺寸和外形尺寸:它們是最小,最緊湊的服務(wù)器,需要的物理空間最少。

    缺點(diǎn)

    • 昂貴的配置:盡管升級刀片服務(wù)器很容易處理和管理,但是在復(fù)雜的環(huán)境中,初始配置或設(shè)置可能需要花費(fèi)大量精力。
    • 暖通空調(diào)(HVAC):刀片服務(wù)器非常強(qiáng)大,并具有很高的組件密度。因此,必須為這些服務(wù)器安排特殊的容納空間,以確保它們不會(huì)過熱。對于刀片服務(wù)器,必須妥善管理加熱,通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)。


    5、 服務(wù)器的特點(diǎn)與PC機(jī)、工作站、小型機(jī)的區(qū)別

    服務(wù)器與PC機(jī)的區(qū)別

    服務(wù)器與工作站的區(qū)別

    6、 服務(wù)器性能評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

    二、服務(wù)器關(guān)鍵組件及技術(shù)


    CPU

    內(nèi)存

    硬盤

    Raid

    PCIe

    HBA

    網(wǎng)卡

    電源

    熱插拔技術(shù)


    CPU

    中央處理器(CPU,Central Processing Unit)是是一臺計(jì)算機(jī)的運(yùn)算核心和控制核心。

    計(jì)算機(jī)的性能在很大程度上由CPU的性能決定,而CPU的性能主要體現(xiàn)在其運(yùn)行程序的速度上。影響運(yùn)行速度的性能指標(biāo)包括CPU的工作頻率、Cache容量、指令系統(tǒng)和邏輯結(jié)構(gòu)等參數(shù)。

    主頻:主頻也叫時(shí)鐘頻率,單位是兆赫(MHz)或千兆赫(GHz),用來表示CPU的運(yùn)算、處理數(shù)據(jù)的速度。通常,主頻越高,CPU處理數(shù)據(jù)的速度就越快;

    緩存(Cache):實(shí)際工作時(shí),CPU往往需要重復(fù)讀取同樣的數(shù)據(jù)塊,而緩存容量的增大,可以大幅度提升CPU內(nèi)部讀取數(shù)據(jù)的命中率,而不用再到內(nèi)存或者硬盤上尋找,以此提高系統(tǒng)性能。但是由于CPU芯片面積和成本的因素來考慮,緩存都很小;

    核心數(shù):般情況下每個(gè)核心都有一個(gè)線程,幾核心就有幾線程,但是intel發(fā)明了超線程技術(shù),可以讓單核模擬多核心工作,intel的超線程可以讓單核心具有兩個(gè)線程,雙核四線程 ;

    線程數(shù) :線程數(shù)多當(dāng)然速度就快,但功耗就大 ;


    從英特爾品牌來看,主要有酷睿、至強(qiáng)、奔騰、凌動(dòng)、賽揚(yáng)、安騰和應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的Quark幾大品類。PC多以酷睿系列為主,至強(qiáng)則是服務(wù)器級處理器的唯一選擇。在真實(shí)的攢機(jī)場景中,確實(shí)有玩家將至強(qiáng)E3處理器應(yīng)用在PC之上,這主要是因?yàn)榉?wù)器級CPU會(huì)比一般PC能支持更大的緩存和多處理(安裝了多個(gè)物理CPU)。


    英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器架構(gòu)


      在服務(wù)器應(yīng)用場景下, 常常會(huì)在一臺服務(wù)器上搭載兩個(gè)甚至多達(dá)幾十個(gè)物理CPU,各個(gè)處理器之間通過高效互聯(lián)互通,提升計(jì)算力。在服務(wù)器處理器緩存方面,一般提供了三級緩存。以筆者之前測過的Intel Xeon Glod 6140 CPU(2.30GHz、18 Cores) 處理器為例,L2緩存為18*1024KB,L3緩存為25344KB(L表示緩存級別L2和L3的大小也是特定系列中CPU型號的主要區(qū)別之一)。


    至強(qiáng)E7 v4處理器


      當(dāng)然,服務(wù)器級處理器的穩(wěn)定性也會(huì)遠(yuǎn)高于PC級處理器,這是因?yàn)樵诜?wù)器應(yīng)用的IDC場景中,需要7*24小時(shí),一年365天不間斷工作,而酷睿處理器顯然不具備這樣的特點(diǎn)。除此之外,二者的接口也略有不同,拿幾年前的INTEL為例,當(dāng)時(shí)其桌面級CPU為775接口,而服務(wù)器CPU則有775和771等。


    處理器型號相關(guān)內(nèi)容更新很快,以上內(nèi)容僅供參考。

    Intel命名也是幾套,內(nèi)部一套外部一套,過兩天可能還改名。


    內(nèi)存是計(jì)算機(jī)中重要的部件之一,它是與CPU進(jìn)行溝通的橋梁。計(jì)算機(jī)中所有程序的運(yùn)行都是在內(nèi)存中進(jìn)行的,因此內(nèi)存的性能對計(jì)算機(jī)的影響非常大。其作用是用于暫時(shí)存放CPU中的運(yùn)算數(shù)據(jù),以及與硬盤等外部存儲(chǔ)器交換的數(shù)據(jù)。只要計(jì)算機(jī)在運(yùn)行中,CPU就會(huì)把需要運(yùn)算的數(shù)據(jù)調(diào)到內(nèi)存中進(jìn)行運(yùn)算,當(dāng)運(yùn)算完成后CPU再將結(jié)果傳送出來,內(nèi)存的運(yùn)行也決定了計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。內(nèi)存是由內(nèi)存芯片、電路板、金手指等部分組成的。

    中央處理器,也稱微處理器(CPU,Central Processing Unit),是微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和指揮控制控制中心。不同型號的微型計(jì)算機(jī),其性能的差別首先在于其微處理器性能的不同,而微處理器性能又與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組成有關(guān)。

    CPU從存儲(chǔ)器或高速緩沖存儲(chǔ)器中取出指令,放入指令寄存器,并對指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作,然后發(fā)出各種控制命令,執(zhí)行微操作系列,從而完成一條指令的執(zhí)行。指令是計(jì)算機(jī)規(guī)定執(zhí)行操作的類型和操作數(shù)的基本命令。指令是由一個(gè)字節(jié)或者多個(gè)字節(jié)組成,其中包括操作碼字段、一個(gè)或多個(gè)有關(guān)操作數(shù)地址的字段以及一些表征機(jī)器狀態(tài)的狀態(tài)字以及特征碼。有的指令中也直接包含操作數(shù)本身。

    CPU依靠指令來計(jì)算和控制系統(tǒng),每款CPU在設(shè)計(jì)時(shí)就規(guī)定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統(tǒng)。指令的強(qiáng)弱也是CPU的重要指標(biāo),指令集是提高微處理器效率的最有效工具之一。
    在計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)的優(yōu)化發(fā)展過程中,出現(xiàn)過兩個(gè)截然不同的優(yōu)化方向:CISC技術(shù)和RISC技術(shù)。CISC是指復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)(ComplexInstructionSetComputer);RISC是指精減指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)(ReducedInstructionSetComputer)。這里的計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)指的是計(jì)算機(jī)的最低層的機(jī)器指令,也就是CPU能夠直接識別的指令。隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜,要求計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)的構(gòu)造能使計(jì)算機(jī)的整體性能更快更穩(wěn)定。最初,人們采用的優(yōu)化方法是通過設(shè)置一些功能復(fù)雜的指令,把一些原來由軟件實(shí)現(xiàn)的、常用的功能改用硬件的指令系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),以此來提高計(jì)算機(jī)的執(zhí)行速度,這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就被稱為復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī),即ComplexInstructionSetComputer,簡稱CISC。另一種優(yōu)化方法是在20世紀(jì)80年代才發(fā)展起來的,其基本思想是盡量簡化計(jì)算機(jī)指令功能,只保留那些功能簡單、能在一個(gè)節(jié)拍內(nèi)執(zhí)行完成的指令,而把較復(fù)雜的功能用一段子程序來實(shí)現(xiàn),這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就被稱為精簡指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī).即ReducedInstructionSetComputer,簡稱RISC。RISC技術(shù)的精華就是通過簡化計(jì)算機(jī)指令功能,使指令的平均執(zhí)行周期減少,從而提高計(jì)算機(jī)的工作主頻,同時(shí)大量使用通用寄存器來提高子程序執(zhí)行的速度。

    CPU架構(gòu)是CPU廠商給屬于同一系列的CPU產(chǎn)品定的一個(gè)規(guī)范,主要目的是為了區(qū)分不同類型CPU的重要標(biāo)示。我們?nèi)粘J褂玫呐_式機(jī),筆記本等采用X86架構(gòu)的處理器,屬于CISC范疇,而ARM架構(gòu)的手機(jī)、平板等則屬于RISC范疇。

    由于CPU內(nèi)部工作原理內(nèi)容較多,比較復(fù)雜不宜學(xué)習(xí)并且對于選購CPU沒有太大意義,本文主講和CPU性能有關(guān)的參數(shù)內(nèi)容。


    x86或80x86是英特爾Intel首先開發(fā)制造的一種微處理器體系結(jié)構(gòu)的泛稱。該系列較早期的處理器名稱是以數(shù)字來表示,并以“86”作為結(jié)尾,包括Intel 8086、80186、80286、80386以及80486,因此其架構(gòu)被稱為“x86”。由于數(shù)字并不能作為注冊商標(biāo),因此Intel及其競爭者均在新一代處理器使用可注冊的名稱,如Pentium。現(xiàn)時(shí)Intel把x86-32稱為IA-32,全名為“Intel Architecture, 32-bit”。

    “X86”是Intel和其他幾家公司處理器所支持的一組機(jī)器指令集,它大致確定了芯片的使用規(guī)范。從8086到80186、80286、80386、80486,再到后來的奔騰系列以及現(xiàn)在的多核技術(shù),都是使用一脈相承的x86指令集,既不斷擴(kuò)展又向后兼容。

    三十年前,英特爾發(fā)布了第一款16位微處理器—8086,當(dāng)時(shí)的著名廣告語是:“開啟了一個(gè)時(shí)代”。而當(dāng)8086的光環(huán)退去之后,其支撐架構(gòu)—我們后來所熟知的x86也成為了最成功的業(yè)界技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一。

    在8086之后的30年間,x86家族橫跨了桌面、服務(wù)器、便攜式電腦,超級計(jì)算機(jī)等等。無數(shù)對手?jǐn)≡诹怂哪_下。


    目前采用X86架構(gòu)制造CPU的廠家有三個(gè),INTEL、AMD和VIA,由于VIA制造的CPU性能市場占有率過小,在此忽略VIA的X86架構(gòu)處理器。









    移動(dòng)版X86處理器和臺式機(jī)CPU沒有本質(zhì)區(qū)別,外觀上或許感覺差異較大,但這只是封裝形式不同造成,其內(nèi)部參數(shù)性能比較沒有本質(zhì)區(qū)別。
    臺式機(jī)CPU


    X86的歷史


    1971 年,英特爾為一家日本計(jì)算器廠商制造了英特爾歷史上的第一塊處理器——4位的4004。很快,在1975年,英特爾又推出了8位處理器8008和8080。

    3年以后,16位的8086初次登場。在上世紀(jì)80年代初,IBM選擇了8086的衍生產(chǎn)品8088作為IBM PC的處理器。IBM的這一舉措給x86帶來了巨大的發(fā)展機(jī)遇,并且?guī)椭蔀榱诵袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)——直到今天。

    英特爾執(zhí)行副總裁Patrick Gelsinger說:“PC行業(yè)發(fā)展的革命性轉(zhuǎn)折點(diǎn)是1985年32位處理器80386的推出,它推動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。”

    386 之后,19**486誕生了。由于當(dāng)時(shí)數(shù)字不能作為商標(biāo),英特爾從1993年開始改變了產(chǎn)品命名方法。第五代處理器被命名為Pentium而不是586。

    所有的基于x86架構(gòu)的芯片,開始于8086,一直延續(xù)到今天。當(dāng)然他們的命名發(fā)生了變化,運(yùn)算速度也有了驚人的提升。


    X86成功的秘訣


    x86為什么能一直成功,擊退甚至完全打敗其他的處理器架構(gòu)?從一開始,x86的誕生就可謂生逢其時(shí)。1978年,計(jì)算機(jī)從巨大、昂貴的中型計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)樾⌒汀⒈阋说奈⑿陀?jì)算機(jī)已經(jīng)有幾年了。臺式電腦成為變革的前沿。

    更重要的是,x86證明了戈登·摩爾在1965年提出的一個(gè)定律。戈登·摩爾后來成為英特爾的主席和CEO。摩爾說,在成本不變的前提下,微處理器每過二年其運(yùn)算速度會(huì)翻一番。他的預(yù)言后來被稱為摩爾定律,30年來始終被證明是有效的。

    8086及其后續(xù)產(chǎn)品還一直與電腦業(yè)的兩個(gè)大名鼎鼎的名字緊緊聯(lián)系在一起。1972年,比爾 ·蓋茨和保羅·艾倫就嘗試用性能很弱的8008開發(fā)Basic編程語言,但沒有成功。但他們最終在性能強(qiáng)勁一些的8080處理器上開發(fā)出了Basic語言,并在1975年把 Basic語言應(yīng)用到Altair8800 PC。

    這成為英特爾和微軟親密關(guān)系的開始。微軟從那時(shí)起,便創(chuàng)造了一個(gè)龐大的軟件帝國并推動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。英特爾首席技術(shù)官Justin Rattner指出,x86體系架構(gòu)的靈活性是它過去以及今后成功的關(guān)鍵。他說,雖然人們通常將x86指令集看作是某種一成不變的規(guī)范,但是不管是指令集還是體系架構(gòu)本身,都在過去幾年里發(fā)生了巨大的變革。Rattner說,x86在上世紀(jì)九十年代曾憑借其內(nèi)置MMX和SSE指令集擴(kuò)展,一舉提高了多媒體和通信應(yīng)用所需的速度,從而擊退了其他專業(yè)媒體處理器對它發(fā)起的挑戰(zhàn)。他還舉例說明了x86體系架構(gòu)在過去幾年中新增的一些改進(jìn)功能。比如在內(nèi)存管理和虛擬化方面的硬件支持等。

    Rattner指出,同樣重要的是,英特爾在x86體系架構(gòu)發(fā)展的每一個(gè)階段都保持了向后兼容的特性。指令集的發(fā)展以及產(chǎn)品系列內(nèi)部的兼容性大大擴(kuò)展了x86體系架構(gòu)的應(yīng)用范圍,將個(gè)人用戶與企業(yè)用戶、便攜式電腦和超級計(jì)算機(jī)都包括了進(jìn)來。

    加州大學(xué)伯克利分校的計(jì)算機(jī)科學(xué)教授David Patterson說:“認(rèn)識到x86體系架構(gòu)并非一種凝固的設(shè)計(jì)這一點(diǎn)很重要。30多年來,它們每月都會(huì)增加一個(gè)說明。現(xiàn)在x86指令集的說明已經(jīng)達(dá)到500多個(gè)。每一代都會(huì)增加20到100多個(gè)。前后兼容很重要,它也一直在增加新的內(nèi)容。”


    X86處理器遵循的原則


    1)高性能原則

    保證所選購的服務(wù)器,不僅能夠滿足運(yùn)營系統(tǒng)的運(yùn)行和業(yè)務(wù)處理的需要,而且能夠滿足一定時(shí)期的業(yè)務(wù)量增長的需要。一般可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出所需的服務(wù)器TpmC值,然后比較各服務(wù)器廠商和TPC組織公布的TpmC值,選擇相應(yīng)的機(jī)型。同時(shí),用服務(wù)器的市場價(jià)/報(bào)價(jià)除去計(jì)算出來的TpmC值得出單位TpmC值的價(jià)格,進(jìn)而選擇高性能價(jià)格比的服務(wù)器。

    2)可靠性原則

    可靠性原則是所有選擇設(shè)備和系統(tǒng)中首要考慮的,尤其是在大型的、有大量處理要求的、需要長期運(yùn)行的系統(tǒng)。考慮服務(wù)器系統(tǒng)的可靠性,不僅要考慮服務(wù)器單個(gè)節(jié)點(diǎn)的可靠性或穩(wěn)定性,而且要考慮服務(wù)器與相關(guān)輔助系統(tǒng)之間連接的整體可靠性,如:網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、遠(yuǎn)程打印系統(tǒng)等。在必要時(shí),還應(yīng)考慮對關(guān)鍵服務(wù)器采用集群技術(shù),如:雙機(jī)熱備份或集群并行訪問技術(shù),甚至采用可能的完全容錯(cuò)機(jī)。

    比如,要保證系統(tǒng)(硬件和操作系統(tǒng))在99.98%的時(shí)間內(nèi)都能夠正常運(yùn)作(包括維修時(shí)間),則故障停機(jī)時(shí)間六個(gè)月不得超過0.5個(gè)小時(shí)。服務(wù)器需7×24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行,因而要求其具有很高的安全可靠性。系統(tǒng)整機(jī)平均無故障時(shí)間(MTBF)不低于80000小時(shí)。服務(wù)器如出現(xiàn)CPU損壞或其它機(jī)械故障,都能在20分鐘內(nèi)由備用的CPU和機(jī)器自動(dòng)代替工作,無須人員操作,保證數(shù)據(jù)完整。

    3)可擴(kuò)展性原則

    保證所選購的服務(wù)器具有優(yōu)秀的可擴(kuò)展性原則。因?yàn)榉?wù)器是所有系統(tǒng)處理的核心,要求具有大數(shù)據(jù)吞吐速率,包括:I/O速率和網(wǎng)絡(luò)通訊速率,而且服務(wù)器需要能夠處理一定時(shí)期的業(yè)務(wù)發(fā)展所帶來的數(shù)據(jù)量,需要服務(wù)器能夠在相應(yīng)時(shí)間對其自身根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要進(jìn)行相應(yīng)的升級,如:CPU型號升級、內(nèi)存擴(kuò)大、硬盤擴(kuò)大、更換網(wǎng)卡、增加終端數(shù)目、掛接磁盤陣列或與其他服務(wù)器組成對集中數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問的集群系統(tǒng)等。這都需要所選購的服務(wù)器在整體上具有一個(gè)良好的可擴(kuò)充余地。一般數(shù)據(jù)庫和計(jì)費(fèi)應(yīng)用服務(wù)器在大型計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中就會(huì)采用集群方式來增加可靠性,其中掛接的磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng),根據(jù)數(shù)據(jù)量和投資考慮,可以采用DAS、NAS或SAN等實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

    4)安全性原則

    服務(wù)器處理的大都是相關(guān)系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù),其上存放和運(yùn)行著關(guān)鍵的交易和重要的數(shù)據(jù)。這些交易和數(shù)據(jù)對于擁有者來說是一筆重要的資產(chǎn),他們的安全性就非常敏感。服務(wù)器的安全性與系統(tǒng)的整體安全性密不可分,如:網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全、數(shù)據(jù)加密、密碼體制等。服務(wù)器需要在其自身,包括軟硬件,都應(yīng)該從安全的角度上設(shè)計(jì)考慮,在借助于外界的安全設(shè)施保障下,更要保證本身的高安全性。

    5)可管理性原則

    服務(wù)器既是核心又是系統(tǒng)整體中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)部分,就像網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要進(jìn)行管理維護(hù)一樣,也需要對服務(wù)器進(jìn)行有效的管理。這需要服務(wù)器的軟硬件對標(biāo)準(zhǔn)的管理系統(tǒng)支持,尤其是其上的操作系統(tǒng),也包括一些重要的系統(tǒng)部件。



    X86 CPU參數(shù)講解
    下面以CPU-Z截圖為基礎(chǔ),給大家介紹有關(guān)CPU的主要參數(shù)



    上圖為Intel至強(qiáng)E3-1230V3處理器的截圖
    主要包含的參數(shù)有以下:
    1.型號
    2.處理器架構(gòu)
    3.TDP
    4.針腳
    5.制程/工藝
    6.步進(jìn)
    7.指令集
    8.頻率
    9.睿頻技術(shù)
    10.前端總線
    11.緩存
    12.核心數(shù)/線程數(shù)


    正式發(fā)售的CPU均有其自己的型號名稱,這也是我們購買CPU時(shí)最直接記憶的信息。
    CPU-Z提供了兩個(gè)項(xiàng)目來確定該處理器的型號,一個(gè)是“名字”項(xiàng),一個(gè)是“規(guī)格”。規(guī)格一欄為主板根據(jù)CPU內(nèi)部編號來識別出的相應(yīng)型號,而“名字”一欄則是CPU根據(jù)其他參數(shù)規(guī)格來推測出的大致型號。
    有人會(huì)以為這樣做豈不是多此一舉,其實(shí)并不多余。
    實(shí)際上,并非所有CPU都有對應(yīng)的型號名稱,主板僅能識別出內(nèi)部編號而不能找出對應(yīng)的型號,這類CPU通常是測試版樣品,和正式版CPU參數(shù)有時(shí)差別較大。這樣的CPU用該軟件識別時(shí),則會(huì)出現(xiàn)如下情況:

    處理器型號有一些后綴,比如M,QM(MQ),XM(MX),T,S,TE,E,EQ,K,H(HQ),R,U(UM),Y等。
    M代表移動(dòng)版處理器
    QM(MQ)代表四核移動(dòng)版處理器
    XM(MX)代表四核至尊版處理器,AMD的某些MX型號處理器僅為加強(qiáng)版的意思
    T、S代表節(jié)能版,S還進(jìn)行了低壓處理,節(jié)能效果更高
    TE,E,EQ代表嵌入式處理器
    K代表不鎖倍頻版,超頻專用
    H(HQ)代表BGA封裝的移動(dòng)版處理器
    R代表BGA封裝的臺式機(jī)處理器
    U(UM)代表低壓型移動(dòng)版處理器
    Y代表更激進(jìn)的低壓低功耗移動(dòng)版處理器,面向平板使用


    X86處理器微架構(gòu)
    每一代X86 CPU架構(gòu)是CPU廠商給屬于同一系列的CPU產(chǎn)品定的一個(gè)規(guī)范,主要目的是為了區(qū)分不同類型CPU的重要標(biāo)示。CPU-Z對應(yīng)的“代號”一欄,即為該處理器采用的架構(gòu)。這里所指的架構(gòu)并非大架構(gòu)(X86)的不同,而是制造商自己更新?lián)Q代的小架構(gòu)名稱而已。
    架構(gòu)決定了該處理器的新舊程度,比如Intel的第二代酷睿i系列架構(gòu)為Sandy Bridge,第三代架構(gòu)為Ivy Bridge,第四代架構(gòu)為Haswell和Crystallwell。

    架構(gòu)后面有時(shí)還有子系列,比如DT、MB、ULT、ULX、WS、EP和EX等。DT代表桌面級產(chǎn)品,MB代表移動(dòng)級產(chǎn)品,ULT、ULX代表低電壓產(chǎn)品,WS代表工作站/服務(wù)器產(chǎn)品,EP代表High End進(jìn)階級產(chǎn)品(通常為服務(wù)器最高端級架構(gòu)),EX代表Extreme Edition至尊級產(chǎn)品。
    所以,服務(wù)器CPU、臺式機(jī)CPU、筆記本CPU實(shí)際上只是子系列架構(gòu)的不同而已。


    例如:I7-4500U,架構(gòu)為HASWELL-ULT


    TDP
    TDP散熱設(shè)計(jì)功耗(TDP,Thermal Design Power)是指正式版CPU在滿負(fù)荷(CPU 利用率為100%的理論上)可能會(huì)達(dá)到的最高散熱熱量,散熱器必須保證在處理器TDP最大的時(shí)候,處理器的溫度仍然在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。
    但要注意,由于CPU的核心電壓與核心電流時(shí)刻都處于變化之中,這樣CPU的實(shí)際功耗(其值:功率W=電流A×電壓V)也會(huì)不斷變化,因此TDP值并不等同于CPU的實(shí)際功耗,更沒有算術(shù)關(guān)系。因此,TDP只是一個(gè)參考值,用來表征該CPU發(fā)熱的高低。
    隨著技術(shù)的進(jìn)步,TDP被賦予了新的意義,其作用在采用了睿頻技術(shù)的CPU上。臺式機(jī)由于TDP較大,往往在滿載時(shí)也不會(huì)達(dá)到TDP值,而筆記本處理器差異較大。筆記本處理器的TDP普遍在50W以內(nèi),而四核處理器有時(shí)功耗確實(shí)超過了TDP規(guī)定的上限。


    插槽類型

    針腳是CPU與主板的CPU插槽連接的必要部件。CPU-Z上的“插槽”一欄顯示的即為該CPU采用的針腳個(gè)數(shù)及其封裝類型。CPU的封裝類型分為BGA和PGA兩種。
    PGA是目前臺式機(jī)和主流筆記本采用的形式,其主要特點(diǎn)是主板有CPU插槽,和CPU的針腳對應(yīng)。INTEL在臺式機(jī)的CPU上將原來的針腳改為觸點(diǎn)形式,稱為LGA,以避免CPU運(yùn)輸過程中發(fā)生針腳折損的問題。PGA還可分成mPGA和rPGA。rPGA未對硅晶頂部加裝鋁蓋,而mPGA則有,避免硅晶因過度擠壓受損。mPGA為臺式CPU采用(LGA僅是底部針腳形式改變,實(shí)際上也屬于mPGA),而rPGA為筆記本CPU采用。
    BGA是將CPU直接焊接在主板上,以減少CPU和主板之間連接需要的高度,提高機(jī)器的集成度,這類CPU通常面向超極本,超薄筆記本和一體機(jī)。BGA的CPU由于直接焊接在主板上,想要更換非常困難,需要專業(yè)的BGA焊臺才能拆下和再次封裝。


    型號:G3430 插槽:LGA1150


    型號:B980 插槽:rPGA988B


    型號:E-450 插槽:BGA FT1


    制程工藝
    制程工藝就是通常我們所說的CPU的“制作工藝”,是指在生產(chǎn)CPU過程中,集成電路的精細(xì)度,也就是說精度越高,生產(chǎn)工藝越先進(jìn)。
    制程的單位是納米(以前曾用過微米),該數(shù)字大小是指IC內(nèi)電路與電路之間的距離。提高處理器的制造工藝具有重大的意義,因?yàn)楦冗M(jìn)的制造工藝會(huì)在CPU內(nèi)部集成更多的晶體管,使處理器實(shí)現(xiàn)更多的功能和更高的性能;更先進(jìn)的制造工藝會(huì)使處理器的核心面積進(jìn)一步減小,也就是說在相同面積的晶圓上可以制造出更多的CPU產(chǎn)品,直接降低了CPU的產(chǎn)品成本,從而最終會(huì)降低CPU的銷售價(jià)格使廣大消費(fèi)者得利;更先進(jìn)的制造工藝還會(huì)減少處理器的功耗,從而減少其發(fā)熱量,解決處理器性能提升的障礙。
    計(jì)算公式:以當(dāng)前處理器的制程工藝乘以0.714即可得出下一代CPU的制程工藝,如90*0.714=64.26,即65納米。


    不過,制程提升并非簡單,目前制程的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)瓶頸,INTEL的下一代14nm技術(shù)再次延期。未來的制程提升可能會(huì)越來越困難。
    越新的架構(gòu),采用的制程也越新,不過有時(shí)為了保證良品率,廠商可能在頂級CPU采用更為成熟的當(dāng)代工藝,而在低端小規(guī)格CPU上采用更先進(jìn)的新工藝。


    最新的INTEL架構(gòu)Crystallwell采用的是22nm制程工藝


    指令集
    指令集是存儲(chǔ)在CPU內(nèi)部,對CPU運(yùn)算進(jìn)行指導(dǎo)和優(yōu)化的硬程序。CPU依靠指令來自計(jì)算和控制系統(tǒng),每款CPU在設(shè)計(jì)時(shí)就規(guī)定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統(tǒng)。指令的強(qiáng)弱也是CPU的重要指標(biāo),指令集是提高微處理器效率的最有效工具之一。不同的指令集,對CPU的某些方面產(chǎn)生特定的優(yōu)化,例如AVX指令集理論上使CPU內(nèi)核浮點(diǎn)運(yùn)算性能提升到了2倍。一般說來,指令集支持越多,其CPU執(zhí)行效率越高。Intel和AMD的CPU指令集不完全相同,因而對每個(gè)程序的執(zhí)行效率也不同。
    新架構(gòu)往往會(huì)添加新的指令集支持。在同一代CPU中,為了區(qū)分CPU性能高低,也往往在低端CPU上減少對新指令集的支持。
    不過,新指令集并不代表會(huì)帶來性能的提升。新指令集需要相應(yīng)的程序支持使用,才能得到應(yīng)用,提高CPU的使用效率。因此,有時(shí)候我們并不用擔(dān)心新指令集的缺少帶來的性能損失。

    頻率
    CPU的頻率主要包含主頻,外頻和倍頻三部分。
    CPU的主頻,即CPU內(nèi)核工作的時(shí)鐘頻率(CPU Clock Speed)。通常所說的某某CPU是多少兆赫的,而這個(gè)多少兆赫就是“CPU的主頻”。很多人認(rèn)為CPU的主頻就是其運(yùn)行速度,其實(shí)不然。CPU的主頻表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號震蕩的速度,與CPU實(shí)際的運(yùn)算能力并沒有直接關(guān)系。由于主頻并不直接代表運(yùn)算速度,所以在一定情況下,很可能會(huì)出現(xiàn)主頻較高的CPU實(shí)際運(yùn)算速度較低的現(xiàn)象。


    主頻=外頻*倍頻,這是X86架構(gòu)的CPU計(jì)算頻率的公式。外頻是CPU的基準(zhǔn)頻率,單位是MHz。CPU的外頻決定著整塊主板的運(yùn)行速度。倍頻系數(shù)是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關(guān)系。一般情況下,同代(同針腳)的CPU,其外頻往往是一樣的,只是倍頻系數(shù)的變化導(dǎo)致主頻不同。
    為什么會(huì)有外頻和倍頻的區(qū)分呢?這個(gè)是和CPU的發(fā)展有關(guān)的,如果大家感興趣的話可以看最后給出的CPU發(fā)展史,這里僅作簡單介紹。簡單說來,就是CPU發(fā)展太快,而其他硬件無法達(dá)到同樣頻率來交互,于是CPU進(jìn)行妥協(xié),將外頻作為和主板之間通訊的頻率,而工作頻率靠倍頻來調(diào)節(jié)提升。


    當(dāng)下CPU的外頻普遍為100mhz,曾經(jīng)的產(chǎn)品有過最高默認(rèn)400mhz外頻。通常情況下,倍頻是有限制的,也就是常說的鎖倍頻。只有一些工程樣品和至尊版處理器或者黑盒版處理器才開放倍頻。提高外頻和倍頻就可以提高CPU的頻率,這也就是俗稱的“超頻”。超頻需謹(jǐn)慎,新手不建議超頻。



    QX9775,默認(rèn)外頻最高的型號


    近年來,Intel提出了一個(gè)新技術(shù)——睿頻技術(shù)(turbo boost),隨后AMD也對其產(chǎn)品增加了睿頻技術(shù)(turbo core)的支持。實(shí)際上這個(gè)技術(shù)就是對倍頻進(jìn)行增加以達(dá)到類似“超頻”效果的方式。


    睿頻技術(shù)(turbo boost)
    睿頻技術(shù)是指當(dāng)處理器的功耗小于TDP而需要較大負(fù)載時(shí),可以將倍頻進(jìn)行提高來進(jìn)行“超頻”,使得處理器獲得更高的性能,更快的處理數(shù)據(jù)。

    睿頻技術(shù)最早由Intel提出,在一代酷睿i系列CPU中使用。其前身為Intel Dynamic Acceleration Technology(IDA)技術(shù),在部分酷睿2處理器中使用,IDA技術(shù)當(dāng)時(shí)僅是在另一核心休眠時(shí)提高該核心的0.5個(gè)倍頻。而Intel Turbo Boost Technology的運(yùn)行機(jī)制較為復(fù)雜。

    睿頻技術(shù)需要參照TDP的大小。當(dāng)處理器啟動(dòng)睿頻后,仍未超過TDP的規(guī)定值,則睿頻功能繼續(xù)保持,直至CPU負(fù)載減輕到一定數(shù)值。此外,如果CPU溫度超過了主板設(shè)置的閾值范圍,也會(huì)取消睿頻支持。
    Intel turbo boost 2.0加入了一些新的機(jī)制。TDP被分為兩種,短時(shí)睿頻TDP,長時(shí)睿頻TDP,此外還有短時(shí)睿頻時(shí)間。短時(shí)睿頻TDP,是CPU進(jìn)行睿頻加速后的第一個(gè)TDP限制值,只要不超過該值,睿頻就可以繼續(xù)進(jìn)行。如果超過后,睿頻就會(huì)進(jìn)行限制,逐漸縮小倍頻大小,直至功耗降到TDP范圍內(nèi)。短時(shí)睿頻時(shí)間很好理解,如果超過了這個(gè)時(shí)間后,處理器就會(huì)再次調(diào)節(jié)睿頻的倍頻,讓TDP下降至CPU-Z中顯示的數(shù)值。長時(shí)睿頻其實(shí)就是CPU-Z中顯示的數(shù)值。值得注意的是,一旦超過了主板設(shè)定的最高溫度,睿頻還是會(huì)強(qiáng)制停止。
    臺式機(jī)主板可以調(diào)節(jié)這三項(xiàng)的數(shù)值,筆記本中一般都將這些項(xiàng)目隱藏,防止用戶將數(shù)值調(diào)高影響機(jī)器發(fā)熱。

    AMD的Turbo CORE技術(shù)與英特爾的Turbo Boost技術(shù)有著異曲同工之妙,雖然其運(yùn)作流程不同,但是都是為了在TDP的允許范圍內(nèi),盡可能的提高運(yùn)行中核心的頻率,以達(dá)到提升CPU工作效率的目的。因?yàn)锳MD沒有電源門控(power gating)技術(shù),所以AMD采用P-State電源管理狀態(tài)切換來達(dá)到控制核心功率的效果。舉個(gè)例子,在一臺安裝了Phenom II X6 CPU的電腦中,正在運(yùn)行某個(gè)對多線程支持不好,卻需要較高頻率的程序,使得目前CPU中六個(gè)核心中的三個(gè)或更多核心沒有得到使用,那么Turbo CORE就會(huì)啟動(dòng),將三個(gè)空閑核心的頻率由默認(rèn)頻率降為800MHz,而另外的三個(gè)核心主頻會(huì)提升500MHz左右。

    AMD的Turbo Core 技術(shù)雖然在學(xué)習(xí)“師傅”,但是兩點(diǎn)主要的不同看出還沒有“出師”,火候未到:
    第一:AMD的Turbo Core技術(shù)雖然可以將空載核心切換到低速狀態(tài),保持在800MHz,但無法全部關(guān)閉,因此運(yùn)行時(shí)仍然會(huì)有能耗;
    第二:AMD的Turbo Core 技術(shù)在超頻時(shí),并不能針對每個(gè)單一的核心進(jìn)行超頻,而是必須在三個(gè)以上的核心降頻到800MHz的情況下,才能使其他的核心超頻,這就大大限制了其超頻的能力。而且加速的機(jī)會(huì)也少得多。

    前端總線
    前端總線的速度指的是CPU和北橋芯片間總線的速度,更實(shí)質(zhì)性的表示了CPU和外界數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣取6忸l的概念是建立在數(shù)字脈沖信號震蕩速度基礎(chǔ)之上的,也就是說,100MHz外頻特指數(shù)字脈沖信號在每秒鐘震蕩一萬萬次,它更多的影響了PCI及其他總線的頻率。之所以前端總線與外頻這兩個(gè)概念容易混淆,主要的原因是在以前的很長一段時(shí)間里(主要是在Pentium 4出現(xiàn)之前和剛出現(xiàn)Pentium 4時(shí)),前端總線頻率與外頻是相同的,因此往往直接稱前端總線為外頻,最終造成這樣的誤會(huì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)前端總線頻率需要高于外頻,因此采用了QDR(Quad Date Rate)技術(shù),或者其他類似的技術(shù)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。
    FSB是將CPU連接到北橋芯片的總線,也是CPU和外界交換數(shù)據(jù)的主要通道,因此前端總線的數(shù)據(jù)傳輸能力對整機(jī)性能影響很大,數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬取決于所有同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率,即數(shù)據(jù)帶寬=總線頻率×數(shù)據(jù)位寬÷8。
    以前的CPU曾采用過其他總線,如HyperTransport(AMD)總線、QPI(INTEL)總線。


    緩存(Cache)
    CPU緩存(Cache Memory)是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時(shí)存儲(chǔ)器,緩存大小也是CPU的重要指標(biāo)之一,而且緩存的結(jié)構(gòu)和大小對CPU速度的影響非常大,CPU內(nèi)緩存的運(yùn)行頻率極高,一般是和處理器同頻運(yùn)作,工作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)內(nèi)存和硬盤。目前的CPU擁有一級、二級和三級緩存(L1 L2 L3 Cache),部分處理器還擁有四級緩存,主要看的是一級和二級緩存大小。注意,Intel和AMD的CPU定義的緩存并不相同,不能直接比較,同品牌不同針腳的CPU一般也不能直接比較緩存來區(qū)分性能高低。

    一級緩存(L1 Cache)位于CPU內(nèi)核的旁邊,是與CPU結(jié)合最為緊密的CPU緩存,也是歷史上最早出現(xiàn)的CPU緩存。由于一級緩存的技術(shù)難度和制造成本最高,提高容量所帶來的技術(shù)難度增加和成本增加非常大,所帶來的性能提升卻不明顯,性價(jià)比很低,而且現(xiàn)有的一級緩存的命中率已經(jīng)很高,所以一級緩存是所有緩存中容量最小的,比二級緩存要小得多。
    一般來說,一級緩存可以分為一級數(shù)據(jù)緩存(Data Cache,D-Cache)和一級指令緩存(Instruction Cache,I-Cache)。二者分別用來存放數(shù)據(jù)以及對執(zhí)行這些數(shù)據(jù)的指令進(jìn)行即時(shí)解碼。大多數(shù)CPU的一級數(shù)據(jù)緩存和一級指令緩存具有相同的容量,例如AMD的Athlon XP就具有64KB的一級數(shù)據(jù)緩存和64KB的一級指令緩存,其一級緩存就以64KB 64KB來表示,其余的CPU的一級緩存表示方法以此類推。


    二級緩存(L2 Cache)是CPU的第二層高速緩存,分內(nèi)部和外部兩種芯片。內(nèi)部的芯片二級緩存運(yùn)行速度與主頻相同,而外部的二級緩存則只有主頻的一半。L2高速緩存容量也會(huì)影響CPU的性能,原則是越大越好,現(xiàn)在家庭用CPU容量最大的是4MB,而服務(wù)器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高達(dá)2MB—4MB,有的高達(dá)8MB或者19MB。

    三級緩存是為讀取二級緩存后未命中的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的—種緩存,在擁有三級緩存的CPU中,只有約5%的數(shù)據(jù)需要從內(nèi)存中調(diào)用,這進(jìn)一步提高了CPU的效率。
    L3 Cache(三級緩存),分為兩種,早期的是外置,截止2012年都是內(nèi)置的。而它的實(shí)際作用即是,L3緩存的應(yīng)用可以進(jìn)一步降低內(nèi)存延遲,同時(shí)提升大數(shù)據(jù)量計(jì)算時(shí)處理器的性能。降低內(nèi)存延遲和提升大數(shù)據(jù)量計(jì)算能力對游戲都很有幫助。而在服務(wù)器領(lǐng)域增加L3緩存在性能方面仍然有顯著的提升。比方具有較大L3緩存的配置利用物理內(nèi)存會(huì)更有效,故它比較慢的磁盤I/O子系統(tǒng)可以處理更多的數(shù)據(jù)請求。具有較大L3緩存的處理器提供更有效的文件系統(tǒng)緩存行為及較短消息和處理器隊(duì)列長度。

    四級緩存在消費(fèi)級市場中出現(xiàn)是最近才有的。Intel的Crystallwell架構(gòu)CPU采用了四級緩存,其本質(zhì)實(shí)際上是eDRAM,給CPU中整合的的核顯GT3e使用,當(dāng)作臨時(shí)顯存。從相關(guān)評測中可以看出,這個(gè)四級緩存對于核顯的性能提升比較顯著,但是對于CPU原本的計(jì)算則沒有影響。未來四級緩存的發(fā)展,還需要對市場的進(jìn)一步觀察。

    CPU-Z的右下角可以查看CPU的緩存大小,查看四級緩存則需要切換到第二個(gè)選項(xiàng)卡“緩存(Caches)”


    上圖為擁有L4緩存的I7 4750HQ

    CPU緩存是和對應(yīng)型號搭配的,L1和L2都是和核心數(shù)成正比,僅L3緩存是低端CPU上進(jìn)行閹割處理。L3主要影響部分游戲性能,但也不是很大。


    核心數(shù)/線程數(shù)
    多內(nèi)核是指在一枚處理器中集成兩個(gè)或多個(gè)完整的計(jì)算引擎(內(nèi)核)。多核處理器是單枚芯片(也稱為“硅核”),能夠直接插入單一的處理器插槽中,但操作系統(tǒng)會(huì)利用所有相關(guān)的資源,將它的每個(gè)執(zhí)行內(nèi)核作為分立的邏輯處理器。通過在兩個(gè)執(zhí)行內(nèi)核之間劃分任務(wù),多核處理器可在特定的時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行更多任務(wù)。
    多核心技術(shù)需要系統(tǒng)和軟件的支持。windows2000以后的系統(tǒng)提供了多核心的支持,而之前的win me和win98等則僅支持單核。現(xiàn)階段大部分程序都只是不超過4核心的優(yōu)化支持,超過4核后性能提升不明顯。

    一般來說,線程數(shù)等于核心數(shù)。但I(xiàn)ntel為了更充分的利用CPU資源,開發(fā)了超線程技術(shù)。


    HT超線程技術(shù),也就是Hyper-Threading,是Intel早在2001年就提出的一種技術(shù)。盡管提高時(shí)鐘頻率和緩存容量可以改善CPU的性能,但是受到工藝和成本的限制,CPU無法無限的提升參數(shù)來提升性能,實(shí)際上在應(yīng)用中基于很多原因,CPU的執(zhí)行單元都沒有被充分使用。

    為此,Intel則采用另一個(gè)思路去提高CPU的性能,讓CPU可以同時(shí)執(zhí)行多重線程,就能夠讓CPU發(fā)揮更大效率,即所謂“超線程(Hyper-Threading,簡稱“HT”)”技術(shù)。超線程技術(shù)就是利用特殊的硬件指令,把兩個(gè)邏輯內(nèi)核模擬成兩個(gè)物理芯片,讓單個(gè)處理器都能使用線程級并行計(jì)算,進(jìn)而兼容多線程操作系統(tǒng)和軟件,減少了CPU的閑置時(shí)間,提高的CPU的運(yùn)行效率。目前的多線程技術(shù)一般采用多個(gè)微處理器即多處理器結(jié)構(gòu),線程與處理器形成一一對應(yīng)關(guān)系。而英特爾Hyper-Threading技術(shù)的特點(diǎn)是:
    (1)物理上用一個(gè)處理器處理多個(gè)線程
    (2)多線程的分配采用根據(jù)計(jì)數(shù)器的空閑狀態(tài)進(jìn)行線程處理的SMT(simultaneous multi-threading)方式。

    HT技術(shù)最早出現(xiàn)在2002年的Pentium4上,它是利用特殊的硬件指令,把兩個(gè)邏輯內(nèi)核模擬成兩個(gè)物理芯片,讓單個(gè)處理器都能使用線程級并行計(jì)算,進(jìn)而兼容多線程操作系統(tǒng)和軟件,減少了CPU的閑置時(shí)間,提高CPU的運(yùn)行效率。但是,由于這個(gè)設(shè)計(jì)太過超前,奔騰4并沒有借助HT大放光彩,在之后的酷睿架構(gòu)中,Intel也再?zèng)]有使用這個(gè)技術(shù)。然而,基于Nehalem架構(gòu)的Core i7再次引入超線程技術(shù),使四核的Corei7可同時(shí)處理八個(gè)線程操作,大幅增強(qiáng)其多線程性能。

    現(xiàn)在的HT技術(shù)很成熟,超線程技術(shù)帶來的效率提升可達(dá)30%之多。不過對于一般的程序來說,超線程帶來的提升或許很小,尤其是超過了四線程之后。


    Tick-Tock

    Tick-Tock是Intel公司發(fā)展微處理器芯片設(shè)計(jì)制造業(yè)務(wù)的一種發(fā)展戰(zhàn)略模式,在2007年正式提出。

    “Tick-Tock”的名稱源于時(shí)鐘秒針行走時(shí)所發(fā)出的聲響。Intel指,每一次“Tick”代表著一代微架構(gòu)的處理器芯片制程的更新,意在處理器性能幾近相同的情況下,縮小芯片面積、減小能耗和發(fā)熱量;而每一次“Tock”代表著在上一次“Tick”的芯片制程的基礎(chǔ)上,更新微處理器架構(gòu),提升性能。一般一次“Tick-Tock”的周期為兩年,“Tick”占一年,“Tock”占一年。Intel指出,每一次處理器微架構(gòu)的更新和每一次芯片制程的更新,它們的時(shí)機(jī)應(yīng)該錯(cuò)開,使他們的微處理器芯片設(shè)計(jì)制造業(yè)務(wù)更有效率地發(fā)展。


    Tick-Tock模式就是每隔兩年就會(huì)推出新的制程技術(shù),然后隔年推出新的微構(gòu)架,如英特爾在2005年推出65nm工藝酷睿處理器以及酷睿微構(gòu)架,2007年推出的45nm工藝Penryn處理器以及2008年Nehalem微構(gòu)架,以及在2009年推出的32nm工藝Westmere處理器和2010年Sandy Bridge微構(gòu)架,都是符合Tick-Tock研發(fā)模式。Tick-Tock研發(fā)模式將處理器技術(shù)不斷推向新的高度,也是英特爾保持活力和市場占有率的重要戰(zhàn)略。

    Intel現(xiàn)在的處理器開發(fā)模式是“Tick-Tock”,也是每兩年更新一次微架構(gòu)(Tock),中間交替升級生產(chǎn)工藝(Tick)。Nehalem是采用45nm工藝的新架構(gòu),而2009年的Westmere將升級到32nm,2010年的Sandy Bridge又是新架構(gòu)。最新情報(bào)顯示,Intel將在2012年4月推出“IVY Bridge”,也就是Sandy Bridge的22nm工藝升級版;2013年再推出“Haswell”,基于22nm工藝的又一個(gè)新架構(gòu)。 現(xiàn)在已經(jīng)可以基本確定Intel 22nm之后的下一站將停留在15nm,已經(jīng)有很多證據(jù)證明了這一點(diǎn),據(jù)說臺積電也是如此,不過也有說法提到了16nm、14nm等不同節(jié)點(diǎn),而且IBM/AMD的規(guī)劃就是16nm。再往后應(yīng)該就是11nm,不過Intel也曾在不同場合提及過10nm,看來遙遠(yuǎn)的未來仍然充滿了未知數(shù)。 代號方面之前有人說2013年的22nm Haswell后邊是應(yīng)該是Rockwell,按慣例架構(gòu)不變、工藝升級,不過SemiAccurate網(wǎng)站今天曝料稱,其實(shí)真正邁入后20nm時(shí)代的將是“Broadwell”,再往后工藝不變、架構(gòu)革新的將是“SkyLake”(另一說Sky Lake),屆時(shí)甚至可能會(huì)集成源于Larrabee項(xiàng)目的圖形核心,當(dāng)然前提是Intel能夠真正找到充分發(fā)揮x86架構(gòu)圖形效率的門路。 還要往后?那我們再說一個(gè)名字“Skymont”。可以預(yù)料,到時(shí)候又會(huì)升級工藝了,按照現(xiàn)在的初步規(guī)劃將會(huì)是11nm,但怎么著也得是2016年的事情了。

    65nm Merom - Tock

    45nm Penryn - Tick

    45nm Nehalem - Tock

    32nm Westmere - Tick

    32nm Sandy Bridge - Tock

    22nm Ivy Bridge - Tick

    22nm Haswell - Tock

    14nm Broadwell - Tick

    14nmSkylake- Tock

    11nm Skymont(平臺代號) - Tick



    芯片組

    這里說的芯片組,是X86系統(tǒng)獨(dú)有的,一般RISC處理器都是SoC,芯片即為系統(tǒng);X86比較獨(dú)特,以前是由CPU、南橋、北橋組成一個(gè)系統(tǒng),現(xiàn)在是由CPU+PCH形成一個(gè)系統(tǒng)。因?yàn)榻涌诤涂偩€太多,太復(fù)雜,又由于X86系統(tǒng)一直傳承著繼承性,兼容性等特點(diǎn),所以多個(gè)處理器可以匹配不同主板,同一個(gè)主板可以適配多種處理器,所以這樣做了功能拆分。



    內(nèi)存

    服務(wù)器內(nèi)存與PC內(nèi)存的區(qū)別:

    性能更高

    兼容性更好

    可靠性更高





    什么是Register?


    擁有Registers功能的內(nèi)存模組,可以通過重新驅(qū)動(dòng)控制信號來改善內(nèi)存的運(yùn)作,提高電平信號的準(zhǔn)確性,從而有助于保持系統(tǒng)長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)作。不過,由于Registers的信號重驅(qū)動(dòng)需花費(fèi)一個(gè)時(shí)鐘周期,延遲時(shí)間有所增加,但是傳輸?shù)乃俾氏鄬梢蕴岣撸瑢ψ呔€的要求也降低了。

    與邏輯設(shè)計(jì)中的流水線是一個(gè)原理。

    這樣控制信號的信號質(zhì)量更好。


    服務(wù)器內(nèi)存上面要比普通內(nèi)存多幾顆芯片:主要是PLL (Phase Locked Loop)和Register IC,它們的具體用處如下 PLL(Phase Locked Loop) 瑣相環(huán)集成電路芯片,內(nèi)存條底部較小IC,比Register IC小,一般只有一個(gè),起到調(diào)整時(shí)鐘信號,保證內(nèi)存條之間的信號同步的作用。Register IC內(nèi)存條底部較小的集成電路芯片(2-3片),起提高驅(qū)動(dòng)能力的作用。服務(wù)器產(chǎn)品需要支持大容量的內(nèi)存,單靠主板無法驅(qū)動(dòng)如此大容量的內(nèi)存,而使用帶Register的內(nèi)存條,通過Register IC提高驅(qū)動(dòng)能力,使服務(wù)器可支持高達(dá)32GB的內(nèi)存。


    圖為DDR2 400 ECC REG

    1 SPD芯片

    2 PLL芯片

    3 Register IC芯片

    4 內(nèi)存顆粒


    什么是ECC內(nèi)存?

    目前是一談到服務(wù)器內(nèi)存,大家都一致強(qiáng)調(diào)要買ECC內(nèi)存,認(rèn)為ECC內(nèi)存速度快,其實(shí)是一種錯(cuò)誤地認(rèn)識,ECC內(nèi)存成功之處并不是因?yàn)樗俣瓤欤ㄋ俣确矫娓静魂P(guān)它事只與內(nèi)存類型有關(guān)),而是因?yàn)樗刑厥獾募m錯(cuò)能力,使服務(wù)器保持穩(wěn)定。ECC本身并不是一種內(nèi)存型號,也不是一種內(nèi)存專用技術(shù),它是一種廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)指令中,是一種指令糾錯(cuò)技術(shù)。它的英文全稱是“Error Checking and Correcting”,對應(yīng)的中文名稱就叫做“錯(cuò)誤檢查和糾正”,從這個(gè)名稱我們就可以看出它的主要功能就是“發(fā)現(xiàn)并糾正錯(cuò)誤”,它比奇偶校正技術(shù)更先進(jìn)的方面主要在于它不僅能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,而且能糾正這些錯(cuò)誤,這些錯(cuò)誤糾正之后計(jì)算機(jī)才能正確執(zhí)行下面的任務(wù),確保服務(wù)器的正常運(yùn)行。之所以說它并不是一種內(nèi)存型號,那是因?yàn)椴⒉皇且环N影響內(nèi)存結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)速度的技術(shù),它可以應(yīng)用到不同的內(nèi)存類型之中,就象我們在前面講到的“奇偶校正”內(nèi)存,它也不是一種內(nèi)存,最開始應(yīng)用這種技術(shù)的是EDO內(nèi)存,現(xiàn)在的SD也有應(yīng)用,而ECC內(nèi)存主要是從SD內(nèi)存開始得到廣泛應(yīng)用,而新的DDR、RDRAM也有相應(yīng)的應(yīng)用,目前主流的ECC內(nèi)存其實(shí)是一種SD內(nèi)存。


    ECC通過數(shù)據(jù)位多一些位數(shù),對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn),所以內(nèi)存顆粒一般會(huì)多一顆。

    ECC可發(fā)現(xiàn)2bit錯(cuò)誤,并糾正1bit錯(cuò)誤,可靠性更高。

    一般情況下服務(wù)器內(nèi)存都具有ECC功能,只有較低端的服務(wù)器采用普通臺內(nèi)存時(shí)不具有此功能;

    服務(wù)器內(nèi)存的其他典型技術(shù):


    Chipkill技術(shù)

    Chipkill技術(shù)是IBM公司為了解決服務(wù)器內(nèi)存中ECC技術(shù)的不足而開發(fā)的,是一種新的ECC內(nèi)存保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。我們知道ECC內(nèi)存只能同時(shí)檢測和糾正單一比特錯(cuò)誤,但如果同時(shí)檢測出兩個(gè)以上比特的數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤,則無能為力。ECC技術(shù)之所以在服務(wù)器內(nèi)存中廣泛采用,一則是因?yàn)樵谶@以前其它新的內(nèi)存技術(shù)還不成熟,再則在服務(wù)器中系統(tǒng)速度還是很高,在這種頻率上一般來說同時(shí)出現(xiàn)多比特錯(cuò)誤的現(xiàn)象很少發(fā)生,因?yàn)檫@樣才使得ECC技術(shù)得到了充分地認(rèn)可和應(yīng)用,使得ECC內(nèi)存技術(shù)成為幾乎所有服務(wù)器上的內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)。

    但隨著基于Intel處理器架構(gòu)的服務(wù)器的CPU性能在以幾何級的倍數(shù)提高,而硬盤驅(qū)動(dòng)器的性能只提高少數(shù)的倍數(shù),為了獲得足夠的性能,服務(wù)器需要大量的內(nèi)存來臨時(shí)保存CPU上需要讀取的數(shù)據(jù),這樣大的數(shù)據(jù)訪問量就導(dǎo)致單一內(nèi)存芯片上每次訪問時(shí)通常要提供4(32位)或8(64位)比特的數(shù)據(jù),一次讀取這么多數(shù)據(jù),出現(xiàn)多位數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的可能性會(huì)大大地提高,而ECC又不能糾正雙比特以上的錯(cuò)誤,這樣很可能造成全部比特?cái)?shù)據(jù)的丟失,系統(tǒng)就很快崩潰了。IBM的Chipkill技術(shù)是利用內(nèi)存的子系統(tǒng)來解決這一難題。內(nèi)存子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理是這樣的,單一芯片,無論數(shù)據(jù)寬度是多少,只對于一個(gè)給定的ECC識別碼,它的影響最多為一比特。舉例來說,如果使用4比特寬的DRAM,4比特中的每一位的奇偶性將分別組成不同的ECC識別碼,這個(gè)ECC識別碼是用單獨(dú)一個(gè)數(shù)據(jù)位來保存的,也就是說保存在不同的內(nèi)存空間地址。因此,即使整個(gè)內(nèi)存芯片出了故障,每個(gè)ECC識別碼也將最多出現(xiàn)一比特壞數(shù)據(jù),而這種情況完全可以通過ECC邏輯修復(fù),從而保證內(nèi)存子系統(tǒng)的容錯(cuò)性,保證服務(wù)器在出現(xiàn)故障時(shí),有強(qiáng)大的自我恢復(fù)能力。采用這種技術(shù)的內(nèi)存可以同時(shí)檢查并修復(fù)4個(gè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)位,服務(wù)器的可靠性和穩(wěn)定得到了更充分的保障。


    Memory ProteXion(內(nèi)存保護(hù))

      Memory ProteXion技術(shù)最初應(yīng)用在IBM公司的z系列和i系列大型主機(jī)服務(wù)器中,相對Chipkill內(nèi)存技術(shù)在保護(hù)能力上更加強(qiáng)。

      類似硬盤的熱備份功能,能夠自動(dòng)利用備用的比特位自動(dòng)找回?cái)?shù)據(jù),從而保證服務(wù)器的平穩(wěn)運(yùn)行。該技術(shù)可以糾正發(fā)生在每對DIMM內(nèi)存中多達(dá)4個(gè)連續(xù)比特位的錯(cuò)誤。即便永久性的硬件錯(cuò)誤,也可利用熱備份的比特位使得DIMM內(nèi)存芯片繼續(xù)工作,直到被替換為止。

      同時(shí),Memory ProteXion技術(shù)比ECC技術(shù)糾錯(cuò)更加有效,標(biāo)準(zhǔn)的ECC內(nèi)存雖然可以檢測出2位的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,但它只能糾正一位錯(cuò)誤。采用內(nèi)存保護(hù)技術(shù),就可以立即隔離這個(gè)失效的內(nèi)存,重寫數(shù)據(jù)在空余的數(shù)據(jù)位。而且無需添加另外的硬件、無需增加額外的費(fèi)用,獨(dú)立操作系統(tǒng)工作,也不會(huì)給系統(tǒng)增加任何額外負(fù)擔(dān)。這種技術(shù)可以使減少停機(jī)時(shí)間,使服務(wù)器持續(xù)保持高效的計(jì)算平臺。


    Memory Mirroring(內(nèi)存鏡像)

      IBM的另一種更高級內(nèi)存技術(shù)就是內(nèi)存鏡像技術(shù),在內(nèi)存保護(hù)能力上更強(qiáng),彌補(bǔ)了Chipkill修復(fù)技術(shù)和內(nèi)存保護(hù)技校術(shù)都不能完全修復(fù)時(shí),可以在系統(tǒng)中運(yùn)行直到有故障內(nèi)存被更換。

      一般說,內(nèi)存鏡像技術(shù)和磁盤鏡像技術(shù)相仿,都是將數(shù)據(jù)同時(shí)寫入到兩個(gè)獨(dú)立的內(nèi)存卡中,內(nèi)存只從活動(dòng)內(nèi)存卡中進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取,當(dāng)一個(gè)內(nèi)存中有足以引起系統(tǒng)報(bào)警的軟故障,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提醒管理員這個(gè)內(nèi)存條將要出故障;同時(shí)服務(wù)器就會(huì)自動(dòng)地切換到使用鏡像內(nèi)存卡,直到這個(gè)有故障的內(nèi)存被更換。

    另外,鏡像內(nèi)存允許進(jìn)行熱交換(Hot swap)和在線添加(Hot-add)內(nèi)存。因?yàn)殓R像內(nèi)存采用的的兩套內(nèi)存中實(shí)際只有一套在使用,另一套用于備份,所以對于軟件系統(tǒng)來說也就只有整個(gè)內(nèi)存的一半容量是可用的。

    PCIe


    硬盤

    SATA:Serial ATA接口,即串行ATA,采用串行技術(shù)以獲得更高的傳輸速度及可靠性。目前是第二代即SATAII


    SCSI:全稱為“SmallComputer System Interface”(小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口),具有應(yīng)用范圍廣、多任務(wù)、帶寬大、CPU占用率低,以及熱插拔等優(yōu)點(diǎn),主要應(yīng)用于中、高端服務(wù)器和高檔工作站


    SAS:Serial Attached SCSI接口,即串行SCSI, 采用串行技術(shù)以獲得更高的傳輸速度。目前仍然是第一代


    SSD:固態(tài)存儲(chǔ)硬盤(Solid State Disk)其特別之處在于沒有機(jī)械結(jié)構(gòu),以區(qū)塊寫入和抹除的方式作讀寫的功能,與目前的傳統(tǒng)硬盤相較,具有低耗電、耐震、穩(wěn)定性高、耐低溫等優(yōu)點(diǎn)。


    服務(wù)器硬盤接口有哪些種類

    一、風(fēng)光依舊的SATA接口

    SATA接口又被稱之為“串行接口”,所以現(xiàn)在采用SATA接口的硬盤都被習(xí)慣的叫做串口硬盤。它是繼IDE硬盤之后的一次演變。SATA的物理設(shè)計(jì)是以光纖通道作為藍(lán)本,所以采用了四芯的數(shù)據(jù)線。SATA接口發(fā)展至今主要有3種規(guī)格,其中目前普遍使用的是SATA-2規(guī)格,傳輸速度可達(dá)3GB/秒,如圖1所示為某品牌固態(tài)硬盤采用的SATA-2接口規(guī)格。

    現(xiàn)在已經(jīng)有SATA-3接口出現(xiàn),如圖所示即為西部數(shù)據(jù)的一款SATA-3接口的服務(wù)器硬盤。SATA-3接口除了將傳輸速率提高到了6GB/秒之外,還對諸多數(shù)據(jù)類型提供了讀取優(yōu)化設(shè)置。當(dāng)然對于用戶來說,SATA-3接口的出現(xiàn)并不意味著現(xiàn)有的SATA-2產(chǎn)品會(huì)被淘汰,因?yàn)镾ATA-3雖然采用了全新INCITS ATA8-ACS標(biāo)準(zhǔn),但依然可以兼容舊有的SATA設(shè)備。

    由于SATA接口的服務(wù)器硬盤,技術(shù)相當(dāng)成熟而且構(gòu)造成本不高,因此相對于其他接口類型的產(chǎn)品來說,其市場價(jià)位是比較平民化的。相信對于預(yù)算不高的企業(yè)用戶來說,在原來的服務(wù)器架構(gòu)中升級同樣接口但容量更大的SATA-2接口硬盤,是最好的選擇了。

    二、應(yīng)用更普及的SCSI接口

    SCSI接口的服務(wù)器硬盤是現(xiàn)在多數(shù)服務(wù)器中采用的一種,它具有數(shù)據(jù)吞吐量大、CPU占有率極低的特點(diǎn):用于連接SCSI接口硬盤的SCSI控制器上有一個(gè)相當(dāng)于CPU功能的控制芯片,能夠替代CPU處理大部分工作;現(xiàn)在普遍采用的Ultra 320標(biāo)準(zhǔn)的SCSI接口硬盤,數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)320MB/秒。SCSI接口服務(wù)器硬盤及SCSI控制器如圖所示。

    另外,SCSI硬盤具有的支持熱拔插技術(shù)的SCA2接口,也非常適合部署在現(xiàn)在的工作組和部門級服務(wù)器中。SCSI硬盤必須通過SCSI接口才能使用,現(xiàn)在服務(wù)器主板一般都集成了SCSI接口,也可以安裝專門的SCSI接口卡來連接更多個(gè)SCSI設(shè)備,所以其橫向擴(kuò)展能力是比較強(qiáng)的。

    那么,SCSI接口的服務(wù)器硬盤,主要強(qiáng)于哪些方面,又適用于怎樣的企業(yè)環(huán)境中呢?首先,SCSI對磁盤冗余陣列(RAID)的良好支持,可以滿足有大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的企業(yè)環(huán)境,同時(shí)數(shù)據(jù)安全性也有保障;再者,SCSI硬盤的轉(zhuǎn)速早已高達(dá)15000rpm,這讓企業(yè)數(shù)據(jù)中心的處理性能得到了保障;再次,其較低的CPU占用率以及多任務(wù)的并行處理特性,都可為成長型企業(yè)環(huán)境提供較強(qiáng)力的數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)支持。最后,從如圖6所示現(xiàn)在的市場價(jià)格對比來看,SCSI接口硬盤整體上要低于SAS接口硬盤,但明顯高于SATA接口硬盤,所以,其更適合裝配在對數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有一定的安全需求、容量需求、高處理性能需求的企業(yè)環(huán)境中。

    三、追求性能最大化的SAS接口

    “SAS”就是串行連接SCSI的意思,簡單理解就是SCSI接口技術(shù)的升級改良,目的就是進(jìn)一步改進(jìn)SCSI技術(shù)的效能、可用性和擴(kuò)充性。其特點(diǎn)就是可以同時(shí)連接更多的磁盤設(shè)備、更節(jié)省服務(wù)器內(nèi)部空間;比如SAS接口減少了線纜的尺寸,且用更細(xì)的電纜搭配,而且SAS硬盤有2.5英寸的規(guī)格,如圖7所示即為希捷(Savvio 15K.2)2.5英寸SAS硬盤接口。

    更好的空間占用特點(diǎn)使得這種接口的硬盤可以廣泛部署在刀片服務(wù)器中。在2U高度內(nèi)使用 8個(gè) 2.5英寸的SAS硬盤位已經(jīng)成為大多數(shù)OEM服務(wù)器廠商的選擇。另外,對于預(yù)算不高無法更換現(xiàn)有服務(wù)器的企業(yè)來說,亦可采用SAS和SATA硬盤共存的升級方式,SAS接口良好的向下兼容性使得企業(yè)用戶可以將它們用在不同的應(yīng)用場合。比如SATA硬盤可用于一般事務(wù)性處理,而SAS硬盤則可專注于數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)可用性極為關(guān)鍵的應(yīng)用中。如圖所示為上億信息(SNT)推出的ST-1042SAS-D7硬盤抽取盒,它就完美地混合支持SAS和SATA硬盤共存,且可以搭配SAS或SATA硬盤控制卡來支持RAID 0、1、5磁盤陣列模式。

    比起同容量的Ultra 320 SCSI硬盤,SAS 硬盤要貴一些,這主要還是緣由其更好的擴(kuò)展性、兼容性以及更可靠的容錯(cuò)能力。而從從服務(wù)器市場來看,國內(nèi)外主力服務(wù)器廠商都已經(jīng)紛紛推出采用SAS硬盤的機(jī)型,只是具體產(chǎn)品的應(yīng)用和市場狀況有所不同。比如定位于部門級應(yīng)用的惠普 ProLiant DL380 G5、適用于流媒體服務(wù)及電子商務(wù)的IBM System x3650 M2 等,都提供了SAS硬盤的全面支持。

    四 、應(yīng)用高端的光纖接口

    光纖通道(FC,F(xiàn)ibre Channel)是一種為提高多硬盤存儲(chǔ)系統(tǒng)的速度和靈活性才開發(fā)的接口,其可大大提高多硬盤系統(tǒng)的通信速度。對于大型的ERP系統(tǒng),或是在線實(shí)時(shí)交易系統(tǒng)等需要更大傳輸量、更快反應(yīng)速度的應(yīng)用環(huán)境而言,此類接口的服務(wù)器硬盤是最好的選擇;當(dāng)然其產(chǎn)品價(jià)格自然也就更高于前面幾種。

    總結(jié)起來看,不同接口技術(shù)的服務(wù)器硬盤也決定了它們各自更好的適用環(huán)境。單獨(dú)存在的SATA硬盤服務(wù)器產(chǎn)品如今并不多見,大多是一些針對入門應(yīng)用的塔式服務(wù)器中。而SCSI及SAS由于具有CPU占用率低、連接設(shè)備多等諸多特點(diǎn),性能上明顯優(yōu)于SATA接口硬盤,因此可以在企業(yè)數(shù)據(jù)中心、安全服務(wù)器等應(yīng)用環(huán)境中部署。目前看來,市面上的服務(wù)器硬盤或服務(wù)器產(chǎn)品,也大多呈現(xiàn)兩種形態(tài):Ultra320 SCSI及SAS/SATA。

    不可否認(rèn)的是,2009年SAS已經(jīng)成為服務(wù)器界主流硬盤平臺,近期有服務(wù)器硬盤升級需求的企業(yè)用戶,還是多傾向于選擇SAS平臺為好,雖然其價(jià)格要明顯高出一截,但帶來的實(shí)際應(yīng)用效果卻是更好的。

    服務(wù)器硬盤和普通硬盤區(qū)別在哪

    第一, HDD for Server 和 HDD for PC 當(dāng)然不一樣, Server 一般采用 SCSI 接口硬盤(現(xiàn)在 SAS已經(jīng)取代了 SCSI ),而 PC 一般采用 ATA 接口硬盤(現(xiàn)在 SATA 已經(jīng)取代了 ATA ), SCSI 硬盤的優(yōu)勢是對系統(tǒng)占用非常小,比如說你將幾十 GB 的數(shù)據(jù) D 盤拷貝到 E 盤,同時(shí)將幾十 GB 數(shù)據(jù)從 E盤拷貝到 D 盤,磁盤資源應(yīng)該是基本耗凈了,再同時(shí)運(yùn)行 CS ,如果在 PC 上面,這兩個(gè)拷貝動(dòng)作會(huì)占用全部的 CPU 資源, CS 根本無法運(yùn)行,但是在 Server 上,這兩個(gè)拷貝動(dòng)作幾乎不會(huì)占用任何 CPU 資源, CS 除了剛剛進(jìn)去略慢之外,一旦讀取到了內(nèi)存,可以非常正常流暢的運(yùn)行。

    普通 PC 機(jī)的硬盤相比,服務(wù)器上使用的硬盤具有如下四個(gè)特點(diǎn)。

    1 、速度快

    服務(wù)器使用的硬盤轉(zhuǎn)速快,可以達(dá)到每分鐘 7200 或 10000 轉(zhuǎn),甚至更高;它還配置了較大 ( 一般為 2MB 或 4MB) 的回寫式緩存;平均訪問時(shí)間比較短;外部傳輸率和內(nèi)部傳輸率更高,采用 Ultra Wide SCSI 、 Ultra2 Wide SCSI 、 Ultra160 SCSI 、 Ultra320 SCSI 等標(biāo)準(zhǔn)的 SCSI 硬盤,每秒的數(shù)據(jù)傳輸率分別可以達(dá)到 40MB 、 80MB 、 160MB 、 320MB 。

    2 、可靠性高

    因?yàn)榉?wù)器硬盤幾乎是 24 小時(shí)不停地運(yùn)轉(zhuǎn),承受著巨大的工作量。可以說,硬盤如果出了問題,后果不堪設(shè)想。所以,現(xiàn)在的硬盤都采用了 S.M.A.R.T 技術(shù) ( 自監(jiān)測、分析和報(bào)告技術(shù) ) ,同時(shí)硬盤廠商都采用了各自獨(dú)有的先進(jìn)技術(shù)來保證數(shù)據(jù)的安全。為了避免意外的損失,服務(wù)器硬盤一般都能承受 300G 到 1000G 的沖擊力。

    3 、多使用 SCSI 接口

    多數(shù)服務(wù)器采用了數(shù)據(jù)吞吐量大、 CPU 占有率極低的 SCSI 硬盤。SCSI 硬盤必須通過 SCSI 接口才能使用,有的服務(wù)器主板集成了 SCSI 接口,有的安有專用的 SCSI 接口卡,一塊 SCSI 接口卡可以接7 個(gè) SCSI 設(shè)備,這是 IDE 接口所不能比擬的。

    4 、可支持熱插拔

    熱插拔( Hot Swap )是一些服務(wù)器支持的硬盤安裝方式,可以在服務(wù)器不停機(jī)的情況下,拔出或插入一塊硬盤,操作系統(tǒng)自動(dòng)識別 硬盤 的改動(dòng)。這種技術(shù)對于 24 小時(shí)不間斷運(yùn)行的服務(wù)器來說,是非常必要的。

    關(guān)于服務(wù)器運(yùn)用SSD

    機(jī)械硬盤在讀取速度上存在瓶頸早已是不爭的事實(shí),而固態(tài)硬盤在讀取速度上要甩機(jī)械硬盤幾條街條街。既然,SSD速度解決了計(jì)算機(jī)(服務(wù)器)硬件上的瓶頸,大多數(shù)普通用戶都在用,很多企業(yè)服務(wù)器卻依然堅(jiān)守機(jī)械硬盤呢?原因無非以下幾個(gè)方面。

    1、最重要的一點(diǎn)是“錢”

    普通固態(tài)硬盤比機(jī)械硬盤貴不少,而企業(yè)級固態(tài)硬盤更是不便宜,再加上固態(tài)硬盤容量普遍小,如果服務(wù)器全部用固態(tài)硬盤,成本會(huì)非常高,這是一般的企業(yè)難以負(fù)擔(dān)的。但是隨著存儲(chǔ)遵循摩爾定律,固態(tài)硬盤的成本最終還是要比機(jī)械硬盤要低的。


    2、硬盤容量

    服務(wù)器存儲(chǔ)的都是重要的海量數(shù)據(jù),對硬盤容量有很高的要求。而目前服務(wù)器機(jī)械硬盤,單塊容量可以達(dá)到2TB以上,主流大容量服務(wù)器機(jī)械硬盤達(dá)到了10TB左右。

    而目前固態(tài)硬盤容量普遍不大,大一些的也不過1TB左右,并且價(jià)格非常昂貴。顯然,固態(tài)硬盤容量也是制約服務(wù)器領(lǐng)域運(yùn)用的一個(gè)重要原因。

    但是一樣隨著半導(dǎo)體的發(fā)展,容量也會(huì)指數(shù)級增長。


    3、安全型

    傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤已經(jīng)使用了幾十年了,技術(shù)成熟,可靠性極佳,并且機(jī)械硬盤損壞還可以維修,數(shù)據(jù)丟失,還可以通過一些專業(yè)數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件,大概率找回。

    而固態(tài)硬盤,起步較晚,雖然速度有絕對優(yōu)勢,但由于固態(tài)硬盤是芯片級存儲(chǔ),一旦硬盤損壞,數(shù)據(jù)幾乎無法找回。另外,固態(tài)硬盤數(shù)據(jù)丟失,也幾乎很難再恢復(fù)。

    對于企業(yè)而言,服務(wù)器上的數(shù)據(jù)可以說是無價(jià)的,如果數(shù)據(jù)丟失,會(huì)造成難以估量的損失。因此,在安全性方面,機(jī)械硬盤依然有著明顯的優(yōu)勢。當(dāng)然,有人會(huì)說,服務(wù)器采用多塊固態(tài)硬盤集群,一份數(shù)據(jù)存在多塊硬盤,這樣可以很好的保障數(shù)據(jù)安全,但這樣的成本就非常高,又會(huì)回到“錢”的問題上了。


    在存儲(chǔ)技術(shù)飛速發(fā)展的二十年間,IT 架構(gòu)經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜,從單一性能處理到集群 虛擬化發(fā)展的階段。每次重大的技術(shù)變革都能給人們的工作和生活帶來嶄新的變化。回顧這二十年,IT 技術(shù)的變化主要體現(xiàn)在三方面:首先,代表計(jì)算能力的 CPU 在短短 二十年性能將近提升 580 倍;其次,I/O 通道性能提升了近 1000 倍;最后,存儲(chǔ)系統(tǒng)介 質(zhì)在二十年中僅僅提升了 20 倍。硬盤已成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能瓶頸,嚴(yán)重影響整個(gè) IT 架構(gòu)系統(tǒng)性能的提升,難以滿足 人們對業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。而今,一種新型高效節(jié)能的硬盤技術(shù) SSD(Solid State Disk 或 Solid State Drive)固態(tài)硬盤 應(yīng)運(yùn)而生。SSD 固態(tài)硬盤擺脫了機(jī)械硬盤的磁頭,盤片轉(zhuǎn)軸及控制電機(jī)等機(jī)械部件,沒 有電機(jī)加速旋轉(zhuǎn)的過程,內(nèi)部不存在任何機(jī)械活動(dòng)部件,不會(huì)發(fā)生機(jī)械故障,也不怕碰 撞、沖擊和振動(dòng)。所以其相對于 HDD 而言,在性能、可靠性、能耗、輕便性方面有著 絕對的優(yōu)勢,目前廣泛應(yīng)用于軍事、軍載、工控、電力、醫(yī)療、航空、導(dǎo)航設(shè)備等領(lǐng)域。


    SSD硬盤包含:控制器芯片、NAND FLASH、DDR內(nèi)存。這幾個(gè)關(guān)鍵組件也就決定了SSD的檔次和等級。

    SSD硬盤由于具備以下幾個(gè)特點(diǎn),替代機(jī)械硬盤已經(jīng)成為必然之勢。

    高性能

    HSSD 盤的性能優(yōu)勢體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:響應(yīng)時(shí)間短和讀寫效率高。

    (1)響應(yīng)時(shí)間短:硬盤訪問時(shí)間是由指令到達(dá)時(shí)間+尋道時(shí)間+命中時(shí)間+機(jī)械延遲組成的。傳統(tǒng)硬盤的機(jī)械特性導(dǎo)致大部分時(shí)間浪費(fèi)在尋道、查找數(shù)據(jù)和機(jī)械延遲上。數(shù)據(jù)傳輸受到嚴(yán)重影響。而 SSD 硬盤由于采用固態(tài)芯片(NAND 芯片)作為存儲(chǔ)介質(zhì),內(nèi)部沒有機(jī)械結(jié)構(gòu),因此沒有數(shù)據(jù)查找時(shí)間、延遲時(shí)間和尋道時(shí)間,數(shù)據(jù)傳輸速度較之傳統(tǒng)硬盤有近 100 倍的提升。如圖:SSD 盤與傳統(tǒng)硬盤響應(yīng)時(shí)間比較。

    (2)讀寫效率高:傳統(tǒng)硬盤在進(jìn)行隨機(jī)讀寫時(shí)需要把磁頭不斷地移來移去,導(dǎo)致效率低下。現(xiàn)在最快的機(jī)械硬盤的磁頭平均移動(dòng)時(shí)間是 5ms,也就是說 1 秒鐘內(nèi)磁頭最多移動(dòng)200 次,即最多處理 200 個(gè)隨機(jī)讀寫請求。而 SSD 沒有磁頭,省去了機(jī)械操作的時(shí)間,只需計(jì)算數(shù)據(jù)存放在哪塊 Flash 芯片的哪個(gè)位置,然后再對該位置進(jìn)行讀寫即可。目前,典型的 SSD 硬盤每秒最多可進(jìn)行 16000 次隨機(jī)讀寫,是傳統(tǒng)硬盤的 80 倍。

    高可靠

    部件級抗震

    部件級:眾所周知,磁盤表面涂有磁性介質(zhì),其在顯微鏡下呈現(xiàn)出來的便是一個(gè)個(gè)磁顆粒。微小的磁顆粒極性可以被磁頭快速的改變,并且在改變之后可以穩(wěn)定的保持,系統(tǒng)通過磁通量以及磁阻的變化來分辨二進(jìn)制中的 0 或者 1。也正是因?yàn)樗械牟僮骶窃谖⒂^情況下進(jìn)行,所以如果硬盤在高速運(yùn)行的同時(shí)受到外力的震蕩,將會(huì)有可能因?yàn)榇蓬^拍擊磁盤表面而造成不可挽回的數(shù)據(jù)損失。此外,硬盤驅(qū)動(dòng)器磁頭的

    飛行懸浮高度低、速度快,一旦有小的塵埃進(jìn)入硬盤密封腔內(nèi),或者一旦磁頭與盤體發(fā)生碰撞,就可能造成數(shù)據(jù)丟失,形成壞塊,甚至造成磁頭和盤體的損壞。而 SSD 硬盤是采用固態(tài)芯片作為存儲(chǔ)介質(zhì),其工作抗震能力達(dá)到 15G(10~1000HZ)是傳統(tǒng)硬盤的15 倍,抗沖擊能力達(dá)到 1500G(0.5ms)是傳統(tǒng)硬盤的 27 倍。高效地提升了 SSD 盤的穩(wěn)定性。如圖:SSD 盤與傳統(tǒng)硬盤防震、抗沖擊比較。

    盤片級壽命

    在軟件方面,華為固態(tài)硬盤 HSSD 盤擁有業(yè)界領(lǐng)先的動(dòng)靜態(tài)磨損均衡算法和壞塊管理策略,GC 算法等優(yōu)化的 SSD 管理調(diào)度算法,NAND Flash 的內(nèi)部處理有效的提高了 SSD盤的使用壽命;在硬件方面,實(shí)現(xiàn) ECC 檢錯(cuò)、糾錯(cuò)算法,保證數(shù)據(jù)完整性及一致性。軟硬件結(jié)合,保證了系統(tǒng)的可靠性。

    假設(shè) SSD 上承載的主機(jī)業(yè)務(wù)是數(shù)據(jù)庫類型的業(yè)務(wù),且 7×24 小時(shí)無休,IOPS 持續(xù)在 5K左右,平均 IO 大小為 8KB,讀寫比例為 40% : 60%。這樣的主機(jī)業(yè)務(wù),每天寫入的數(shù)據(jù)量約為:5K × 60% × 8KB × 60 × 60 × 24 ≈ 2TB 。將上述計(jì)算結(jié)果使用壽命計(jì)算公式,并讓寫放大系數(shù)取值為全隨機(jī)業(yè)務(wù)時(shí)的 2.5,可以得到不同類型和容量的 HSSD 的使用壽命:

    系統(tǒng)級可靠性

    內(nèi)存屬于易失性介質(zhì),掉電后數(shù)據(jù)不會(huì)保存。如果系統(tǒng)出現(xiàn)異常掉電,硬盤內(nèi)存的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失,此時(shí)若存在主機(jī)寫入內(nèi)存的數(shù)據(jù)并未寫入永久介質(zhì),這部分?jǐn)?shù)據(jù)就會(huì)丟失,從而造成了數(shù)據(jù)丟失的問題。

    HSSD 可以檢測到硬盤異常掉電,在掉電以后,利用備用電源中的能量把內(nèi)存中更新過的數(shù)據(jù)寫入永久介質(zhì),從而為異常掉電時(shí)內(nèi)存的數(shù)據(jù)提供了保障,實(shí)現(xiàn)了更高的可靠性。


    另外SSD還有低功耗、易于管理等特點(diǎn)。


    什么是Raid?

    Raid——Redundant Array of IndependentDisks,獨(dú)立磁盤冗余陣列

    RAID是將同一陣列中的多個(gè)磁盤視為單一的虛擬磁盤,數(shù)據(jù)是以分段的方式順序存放于磁盤陣列中

    RAID技術(shù)主要有以下兩個(gè)特點(diǎn):

      (1)提高數(shù)據(jù)訪問速度

      硬盤數(shù)據(jù)條帶化

      多硬盤同時(shí)讀取

      (2)數(shù)據(jù)冗余保護(hù)

      硬盤鏡像

      奇偶校驗(yàn) 

    由于RAID技術(shù)的存在,服務(wù)器的機(jī)械硬盤的速率比SSD速率慢還沒有充分暴露,也是有些服務(wù)器仍然可以選擇機(jī)械硬盤的一個(gè)原因。

    Raid技術(shù)的三大特點(diǎn):

    1、通過對硬盤上的數(shù)據(jù)進(jìn)行條帶化,實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)成塊存取,減少硬盤的機(jī)械尋道時(shí)間,提高數(shù)據(jù)存取速度;

    2、通過對一陣列中的幾塊硬盤同時(shí)讀取,減少硬盤的機(jī)械尋道時(shí)間,提高數(shù)據(jù)存取速度;

    3、通過鏡像或者存儲(chǔ)奇偶校驗(yàn)信息的方式,實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的冗余保護(hù)

    存儲(chǔ)相關(guān)的內(nèi)容比較多,也比較復(fù)雜,此處不繼續(xù)展開。


    電源

    服務(wù)器的電源標(biāo)準(zhǔn)有兩類:

    ATX標(biāo)準(zhǔn) ——用于低端服務(wù)器或工作站。輸出功率一般在125瓦~350瓦之間。通常采用20Pin(20針)的雙排長方形插座給主板供電。

    SSI標(biāo)準(zhǔn) ——SSI(Server System Infrastructure)規(guī)范是IA服務(wù)器的電源規(guī)范,SSI規(guī)范的推出是為了規(guī)范服務(wù)器電源技術(shù),降低開發(fā)成本,延長服務(wù)器的使用壽命而制定的,主要包括服務(wù)器電源規(guī)格、背板系統(tǒng)規(guī)格、服務(wù)器機(jī)箱系統(tǒng)規(guī)格和散熱系統(tǒng)規(guī)格


    SSI (Server System Infrastructure,服務(wù)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu))規(guī)范是Intel聯(lián)合一些主要的IA服務(wù)器生產(chǎn)商推出的新型服務(wù)器電源規(guī)范。根據(jù)使用的環(huán)境和規(guī)模的不同,SSI規(guī)范又可以分為EPS、TPS、MPS、DPS四種子規(guī)范

    小貼士:通常將采用Intel(英特爾)處理器的服務(wù)器稱之為IA(Intel Architecture)服務(wù)器,又稱CISC(Complex Instruction Set Computer,復(fù)雜指令集)架構(gòu)服務(wù)器。

    1、EPS規(guī)范(Entry Power Supply Specification)

    特點(diǎn):基于ATX電源的服務(wù)器升級版本

    EPS規(guī)范主要為單電源供電的中低端服務(wù)器設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)中秉承了ATX電源的基本規(guī)格,但在電性能指標(biāo)上存在一些差異。EPS規(guī)范電源和ATX電源最直觀的區(qū)別在于提供了24Pin的主板電源接口和8Pin的CPU電源接口(注:目前的PC主板也開始有24Pin的電源接口和8Pin的CPU電源接口)。

    在EPS規(guī)范中只對電源的容量、引腳等作出了規(guī)定,而且沒指定確定的電源額定功率,電源開發(fā)商可以根據(jù)各自不同的開發(fā)平臺設(shè)計(jì)不同額定功率的電源,但必須在300W~400W范圍內(nèi)。后來該規(guī)范發(fā)展到EPS12V(2.0版本),適用的額定功率達(dá)到450W~650W。

    2、TPS規(guī)范(Thin Power Supply Specification)

    特點(diǎn):適合冗余工作方式

    TPS規(guī)范電源具有PFC(功率因數(shù)校正)、自動(dòng)負(fù)載電流分配功能。電源系統(tǒng)最多可以實(shí)現(xiàn)4組電源并聯(lián)冗余工作,由系統(tǒng)提供風(fēng)扇散熱。TPS規(guī)范電源對熱插拔和電流均衡分配要求較高,它可用于“N+1”冗余工作,有冗余保護(hù)功能。

    小貼士:PFC,功率因數(shù)校正,功率因數(shù)指有效功率與總功率的比值。功率因數(shù)值越大,代表電力利用率越高。

    3、MPS規(guī)范(Midrange Power Supply Specification)

    特點(diǎn):適合高端的服務(wù)器使用

    這種規(guī)范的電源針對4路以上CPU的高端服務(wù)器系統(tǒng)。MPS電源適用于額定功率在375W~450W的電源,可單獨(dú)使用,也可冗余使用。它具有PFC、自動(dòng)負(fù)載電流分配等功能。采用這種規(guī)范的電源元件的電壓、電流規(guī)格設(shè)計(jì)和半導(dǎo)體、電容、電感等器件工作溫度的設(shè)計(jì)余量超過15%,在環(huán)境溫度25℃以上、最大負(fù)載、冗余工作方式下MTBF(平均無故障時(shí)間)可達(dá)到150000小時(shí)。

    小貼士:MTBF,即平均無故障時(shí)間,指相鄰兩次故障之間的平均工作時(shí)間,也稱為平均故障間隔。可用產(chǎn)品在總的使用階段累計(jì)工作時(shí)間與故障次數(shù)的比值表示,單位為“小時(shí)”。

    4、DPS規(guī)范(Distributed Power Supply Specification)

    特點(diǎn):簡化服務(wù)器供電方式

    DPS規(guī)范電源是單48V直流電壓輸出的供電系統(tǒng),提供的最小功率為800W,輸出為+48V和+12VSB。DPS規(guī)范電源采用二次供電方式,輸入交流電經(jīng)過AC-DC轉(zhuǎn)換電路后輸出48V直流電,48VDC再經(jīng)過DC-DC轉(zhuǎn)換電路輸出負(fù)載需要的+5V、+12V、+3.3V直流電。制定這一規(guī)范主要是為簡化電信用戶的供電方式,便于機(jī)房供電,使IA服務(wù)器電源與電信所采用的電源系統(tǒng)接軌。

    服務(wù)器與PC不同,通常支持多個(gè)CPU,使用多個(gè)SCSI硬盤,內(nèi)存容量一般超過2GB,因此功耗要比普通PC大得多。因此功率起步標(biāo)準(zhǔn)也比普通電源要高。對1U機(jī)箱服務(wù)器來說,電源實(shí)際功率一般應(yīng)達(dá)到300W,2U機(jī)箱服務(wù)器應(yīng)達(dá)到350W,而機(jī)架式服務(wù)器則一般都配備400W以上電源,甚至有的服務(wù)器配備了1000W電源。功率越大的電源工作時(shí)的發(fā)熱量便會(huì)越高,因此服務(wù)器電源的兩端都裝有風(fēng)扇,具有良好的散熱性能。


    電源冗余特性:

    1+1,此時(shí)每個(gè)模塊承擔(dān)50%的輸出功率,當(dāng)一個(gè)模塊拔出時(shí),另一個(gè)模塊承擔(dān)100%輸出功率;

    2+1,有三個(gè)模塊,每個(gè)模塊承擔(dān)輸出功率的1/3,當(dāng)拔出一個(gè)模塊,其余兩個(gè)模塊各承擔(dān)50%的輸出功率。


    熱插拔的概念:

    熱插拔(hot-plugging或Hot Swap)功能就是允許用戶在不關(guān)閉系統(tǒng),不切斷電源的情況下取出和更換損壞的硬盤、電源或板卡等部件,從而提高了系統(tǒng)對災(zāi)難的及時(shí)恢復(fù)能力、擴(kuò)展性和靈活性。


    常見的熱插拔設(shè)備:硬盤,電源,PCI設(shè)備,風(fēng)扇等。


    什么是IPMI

    IPMI(Intelligent Platform Management Interface)—智能平臺管理接口,是使硬件管理具備“智能化”的新一代通用接口標(biāo)準(zhǔn)。用戶可以利用 IPMI 監(jiān)視服務(wù)器的物理特征,如溫度、電壓、風(fēng)扇工作狀態(tài)、電源供應(yīng)以及機(jī)箱入侵等。IPMI最大的優(yōu)勢在于它是獨(dú)立于 CPU、

    BIOS 和 OS 的,所以用戶無論在開機(jī)還是關(guān)機(jī)的狀態(tài)下,只要接通電源就可以實(shí)現(xiàn)對服務(wù)器的監(jiān)控。IPMI 是一種規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn),其中最重要的物理部件就是BMC(Baseboard Management Controller),它是一種嵌入式管理微控制器,相當(dāng)于整個(gè)平臺管理的“大腦”,通過它 IPMI就可以監(jiān)控各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)并記錄各種事件的日志。


    BMC的作用

    一般來說,BMC具有以下功能:

    1、 通過系統(tǒng)的串行端口進(jìn)行訪問

    2、故障日志記錄和 SNMP 警報(bào)發(fā)送

    3、訪問系統(tǒng)事件日志 (System Event Log ,SEL) 和傳感器狀況

    4、控制包括開機(jī)和關(guān)機(jī)

    5、獨(dú)立于系統(tǒng)電源或工作狀態(tài)的支持

    6、用于系統(tǒng)設(shè)置、基于文本公用程序和操作系統(tǒng)控制臺的文本控制臺重定向


    服務(wù)器硬件自檢啟動(dòng)過程

    1、電源上電(啟動(dòng)電源,電源正常工作后,輸出Power Good信號)

    2、關(guān)鍵部件檢測(CPU、芯片組、BIOS、基本內(nèi)存等關(guān)鍵部件初始化自檢)

    3、檢測顯卡(屏幕上顯示顯卡信息)

    4、顯示BIOS的廠家和版本,顯示CPU信息,檢測全部內(nèi)存,初始化IPMI和USB

    5、檢測外部設(shè)備(如:光驅(qū)、硬盤、HBA卡、RAID卡等)

    6、根據(jù)BIOS啟動(dòng)項(xiàng)設(shè)置,加載操作系統(tǒng)


    什么是BIOS?

    BIOS是基本輸入/輸出系統(tǒng)(Basic Input Output System)的縮寫。BIOS是開機(jī)過程中的關(guān)鍵組成部分。它負(fù)責(zé)將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種硬件組件尋址和映射到內(nèi)存,使操作系統(tǒng)能夠和硬件進(jìn)行溝通。如果沒有BIOS,計(jì)算機(jī)將無法啟動(dòng)并進(jìn)入到操作系統(tǒng)。

    BIOS的作用

    1. 自檢及初始化

    2. 程序服務(wù)處理

    3. 硬件中斷處理

    4.引導(dǎo)操作系統(tǒng)


    結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和熱設(shè)計(jì)

    確定整體架構(gòu)前首先要了解客戶的需求,該款服務(wù)器的標(biāo)配為兩個(gè)雙核 Intel CPU,12 個(gè)內(nèi)存插槽,可以擴(kuò)展到 64GB,集成多功能千兆網(wǎng)卡,支持 RAID0/1/5,支持 2 個(gè) 2.5’’ SATA 熱插拔硬盤。

    導(dǎo)風(fēng)罩的作用是迫使流體按照想要的方向流動(dòng),集中一部風(fēng)的風(fēng)量來冷卻 所需要的高功耗的元件,同時(shí)可以增加流體的流速而使被冷卻元件的表面對流 換熱系數(shù)增加從而更快的帶走熱量。

    利用導(dǎo)風(fēng)板,將更多的風(fēng)量分配給功率更大的器件區(qū)域。


    最近做的一款A(yù)I服務(wù)器拆機(jī),以上兩張照片也是來自于這款A(yù)I服務(wù)器的拆機(jī)照片,詳情請點(diǎn)擊:探秘算能AI高密度服務(wù)器


    本文部分內(nèi)容來自

    《服務(wù)器基礎(chǔ)知識篇》——盾聯(lián)信息

    《服務(wù)器硬件工程師從入門到精通》——51CTO

    《華為固態(tài)硬盤HSSD技術(shù)白皮書》——百度文庫

    《服務(wù)器硬盤和普通硬盤區(qū)別》——IT百科

    《解析IBM內(nèi)存三技術(shù):Chipkill、MPX、MM》——中關(guān)村在線

    《SSI電源標(biāo)準(zhǔn)》——百度文庫

    《華碩LGA2011/LGA1366混合雙路主板架構(gòu)解密》——快科技
    《刀片服務(wù)器的結(jié)構(gòu)和散熱優(yōu)化設(shè)計(jì)》——尹秀忠


    注:本文內(nèi)容還比較淺,可以支撐去電腦城裝機(jī)器,不足以支撐開發(fā)。

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