知識：全面解讀英特爾至強7500處理器
如果說2010年X86服務器市場最大的看點是什么?無疑是四路以上的企業級服務器。在這個領域，我們會迎來一個堪稱革命性的全新平臺：英特爾Nehalem-EX(至強7500/至強6500)，以取代2008年9月發布的六核至強7400系列(代號Dunnington)。
什么是Nehalem-EX?
Nehalem-EX是英特爾最新一代智能可擴展的高端服務器處理器平臺，包括支持四路以上系統的至強7500系列與支持雙路系統的至強6500。
Nehalem-EX采用英特爾45納米高K金屬柵極制程工藝和全新酷睿微體系架構（Nehalem）。每顆處理器集成了23億顆晶體管，最多集成 8 個內核，每個核心支持雙線程，每顆處理器最多可支持16個線程并行處理;配合英特爾的睿頻加速技術，CPU的主頻可以動態調整;每處理器最多帶有4條QPI高速互聯，可輕松擴展至8路系統，如果加入第三方節點控制器則可擴展至更多路系統;每處理器最大共享24MB L3緩存，借助可擴展內存緩沖和可擴展內存互連技術，每個處理器可支持16個內存插槽，四路服務器最大內存容量可達到512GB DDR3。而且，Nehalem-EX引入了22條RAS特性，并首次在至強平臺上實現了IA64上才有的MCA恢復功能，提供更強的可靠性。
因此，Nehalem-EX將定位于服務器整合、虛擬化、數據處理需求龐大的企業應用以及高性能技術計算等環境，同時吸引使用RISC小型機的用戶遷移到至強平臺上來。
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Nehalem-EX家族處理器有哪些型號規格?
英特爾Nehalem-EX家族分為兩個系列：支持四路以上系統的至強7500與支持雙路系統的至強6500。預計3月底將發布11款處理器，其中8款至強7500和3款至強6500，主頻在1.73-2.66GHz之間，均有4核、6核與8核的版本，L3緩存也有所不同。
Nehalem-EX完全打破了傳統單路、雙路、四路平臺的簡單劃分。至強6500系列的推出主要是考慮到了部分應用對于大容量內存擴展的需求——它可以擴展到32根內存DIMM，而至強5600一般最多只有18根DIMM(思科UCS和IBM eX5由于使用了獨特的內存擴展技術，屬例外)。比如，有一些高性能計算用戶只需要兩顆處理器，但需要極大的內存帶寬和I/O帶寬，過去的雙路服務器提供不了那么大的內存，無奈之舉是買臺配兩顆CPU的四路服務器，但由于四路服務器售價高出許多，從而造成了投資浪費。為此，英特爾在新一代的Nehalem-EX中，提供了至強6500的雙路平臺，可以滿足這些內存密集型用戶的需要。
另外，與同樣針對雙路平臺的至強5600系列(Westmere-EP)相比，至強6500在核心數量、主頻、L3緩存、RAS特性等方面也有不同(至強5600系列規格列表http://server.it168.com/a2010/0311/859/000000859434_4.shtml)，因此，這兩款產品的定位是完全不同的，至強5600無疑針對主流雙路市場，而至強6500針對的是對內存容量有特殊需求的細分市場。
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八核心版本的Nehalem-EX內部結構是怎樣的?
Nehalem-EX是x86架構中第一款具有8個核心的產品，配置了24MB的共享L3緩存。基本構成是處理器核心分布在四個角落，所有核心共享的L3緩存則居于內核中部，在內核正中央則具有兩個Hub集線器和一個Router路由器來負責所有核心的數據共享，管理內存、QPI以及L3緩存之間的數據流向。Nehalem-EX在核心正上面具有4個QPI——QuickPath Interconnect總線，核心正下方則是兩個內存界面，總共有4個DDR3內存通道。
8核心版本Nehalem-EX處理器結構圖
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Nehalem-EX平臺的內存擴展性如何?
一顆Nehalem-EX處理器可以支持16根DIMM內存條。如使用8GB容量的內存條，雙路Nehalem-EX平臺最多32個DIMM，內存容量可達256GB;4路Nehalem-EX平臺最多64個DIMM，內存容量可達512GB;8路Nehalem-EX平臺，最多128個DIMM，內存容量可達1TB。
4路Nehalem-EX平臺，64個線程，最多64個DIMM，內存容量可達512GB
值得一提的是，Nehalem-EX在CPU內存控制器和內存之間設置了一個芯片，起到緩沖的作用。其實就相當于把過去FB-DIMM內存上的緩沖芯片集中起來放到一個橋接芯片中，達到一種平衡，既要節省一部分能耗，又要保證過去FB-DIMM帶來的好處，提高內存容量，保證內存工作主頻和帶寬不降低。
不過，為了保證系統的穩定，目前Nehalem-EX平臺的內存速率最高只有1066MHz，預計以后會升級到1333MHz。
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與上一代六核至強7400相比，至強7500有什么不同?
與至強7400相比，雖然至強7500仍然使用45納米工藝，但架構發生了重大變革，從傳統的前端總線結構變成了全新的Nehalem直聯架構(了解Nehalem架構)，具體體現在：
1)使用QPI總線，取代前端總線架構，最多擁有4條QPI Link;
2)集成DDR3內存控制器，有4個內存通道接口，通過設置外置緩沖芯片，每處理器最多支持16條內存;
3)最多擁有8個內核，支持睿頻技術，可動態調節工作核心主頻;
4)采用超線程技術，每CPU可實現16個線程并行;
5)23億個晶體管，L3緩存由16MB提升到24MB;
6)RAS特性更多，增加了原來只在安騰處理器上才有的MCA(Machine Check Architecture)機器校驗恢復功能，檢測CPU、內存、I/O的錯誤，并和OS協作糾正，并可以從嚴重錯誤中恢復。
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與上一代至強7400相比，至強7500的性能提升幅度有多大?
據稱Nehalem-EX會為四路以上服務器帶來“革命性”的性能提升，內存帶寬比至強7400高9倍，運行數據庫程序時的性能則是后者的2.5倍，整數運算性能為至強7400的1.7倍，浮點運算性能則是至強7400的2.2倍，實現英特爾多路服務器處理器兩代產品間前所未有的性能飛躍。
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至強7500對八路服務器市場會帶來什么樣的影響?
得益于至強7500處理器中的四條高帶寬快速通道互聯(QPI)鏈接，今天服務器廠商可以非常容易地通過QPI構建出一套八路系統出來，有些廠商還可以通過自身的節點控制器技術擴展到32路。預計至強7500發布時全球會有8個OEM廠商推出15款八路和八路以上的系統。2007年，8路以上的IA架構服務器還只有IBM、NEC和Unisys在提供，而到了今年，這一陣營將擴大到十來家，除了上述三家，還包括SGI、惠普、富士通、浪潮、布爾、Sun等。因此，過去，由于八路服務器的設計和制造困難，售價往往比普通四路服務器高出幾倍，技術也只掌握在少數幾個廠商手中，從而限制了八路系統的需求。而隨著至強7500的到來，預計未來八路與四路的售價比例的格局會被打破。
8路Nehalem-EX平臺，128個線程，最多128個DIMM，內存容量可達1TB
值得注意的是，在構建八路以上服務器系統時，至強7500仍然給服務器廠商提供了較大的創新空間，各廠商可以根據自身能力和市場策略來選擇。主要體現在兩個方面：一是在架構創新方面，可以直接使用QPI來連接構建一個成本適中的八路系統，也有的廠商使用自己的節點控制器，用到的協議和最終效率都會不同。二是雖然至強7500提供了二三十個RAS功能，但并不是所有廠商都需要或者有能力去實現這些功能，比如硬件分區、CPU熱添加/熱刪除、內存板的熱添加/熱刪除，不同廠商會有各自的考慮。
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Nehalem-EX/至強7500在RAS特性方面能否與RSIC小型機抗衡?
和雙路平臺不同，多路平臺不僅要求更高的性能，也要有更強的穩定性。一直以來，X86服務器在同RISC小型機競爭時，在RAS(Reliability可靠性、Availability 可用性和Serviceability可服務性)方面往往處于下風，這也是一些關鍵領域的小型機用戶遲遲不敢向X86/Linux開放平臺遷移的重要原因之一。
Nehalem-EX的出現，將X86系統的RAS特性提高到了一個全新的水平，這些技術多達22條，集中解決三個方面的問題：一是數據保護，可以診斷哪些數據出錯，利用CRC、ECC校驗來糾正錯誤，如果不能糾正，可以把這些壞的數據進行隔離，以保證不影響其他數據，避免系統的重啟和宕機。二是高可用設計，包括QPI Link之間的互備和熱切換，內存和CPU的熱切換、故障預警機制等等，以保證系統的高可用。三是降低系統計劃內的宕機時間，包括系統分區管理技術、CPU和內存的熱添加和熱移除等。
這里特別值得一提的就是，Nehalem-EX增加了原來只在安騰處理器上才有的MCA(Machine Check Architecture)機器校驗恢復功能。這個功能可以在不關機的情況下檢查和糾正處理器、內存或者IO中的錯誤，這對于虛擬化環境非常重要。在虛擬化環境中，要關機查找和修復故障意味著必須遷移所有的虛擬機，如采用機器檢查恢復功能，這個故障可以隔離，不必遷移所有的虛擬機。目前，包括微軟Windows Server、Redhat、SuseLinux以及VMware都已經支持這一功能。
可以說，Nehalem-EX已經擁有X86系統里最高級別的RAS特性，而且與小型機相比，差距也已經不大。但需要注意的是，這些RAS特性的最終實現需要系統廠商和軟件廠商的支持。目前，在操作系統和虛擬化方面，Novell、Redhat、微軟和VMware都已經做好準備，為至強7500中的高級RAS特性提供支持，以保證可以將這些功能提供給上層的應用軟件使用。另一方面，雖然至強7500提供了20多個RAS功能，但并不是所有服務器廠商都需要或者有能力去實現這些功能，比如硬件分區、CPU熱添加/熱刪除、內存板的熱添加/熱移除，不同廠商會有各自的考慮。這些都需要用戶在方案選型時加以考慮。
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與英特爾的非X86平臺安騰(Tukwila)系列如何區隔?
在性能、可靠性和擴展性方面，至強7500和安騰都具備在關鍵業務計算領域內的能力，兩者的關鍵不同在于客戶對操作系統和可用應用軟件的選擇，甚至包含對OEM廠商的選擇。用戶可以從這三個方面來選擇安騰或者至強7500，比如要用HP-UX或者一些大機操作系統的用戶，當然選安騰，而對于Windows和LINUX應用則推薦至強7500。另外，雖然Nehalem-EX中引入了原來安騰上才有的MCA功能，但還有一些RAS特性是至強所沒有的，比如智能鎖步的功能。
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