高效节能 最新一代英特尔Xeon5570服务器首测

2009年3月31日英特尔如期发布了代号为Nehalem-EP的新一代企业级处理器产品Xeon5500系列。作为架构年（TOCK）的产物Nehalem-EP给我们带来了许多技术上的变革，如：2条QPI总线、SMT技术、增加了三级缓存、SSE 4.2指令集、Turbo Boost技术等，相关Nehalem-EP技术细节请参考本站发表过的《新年展望：令人期待的Nehalem-EP处理器》文章。 仅凭参数来看，6.4GTs/s传输率已经把竞争对手抛在了身后，或许此次的Nehalem-EP的出现已经让对手感到非常疲惫了。在文章标题中笔者提到了高效节能，主要是因为Nehalem-EP通过C-STATE等功耗控制技术可以让服务器功耗更低，通过Turbo Boost技术让服务器的性能更强大，让性能与功耗得到了一个非常好的平衡，我们测试的所有人员都感受到了这一点。

评测样机采用轻薄小巧的1U机身

在Xeon5500发布之际，我们收到了来自英特尔送测的评测样机。该样机采用1U机架式结构，配置双路Xeon X5570处理器，主频2.93GHz。2块7200.11 Barracuda SATA硬盘，6条三星DDR3 ECC内存，单条容量4GB，6条容量共计24GB。该服务器采用了ASUS提供的Z8PS-D12-1U主板，北桥采用英特尔82801JR（ICH10R）。

轻薄的1U机身设计

服务器预留了四个3.5英寸硬盘位，配置一个超薄的DVD刻录光驱，右侧有2个USB 2.0接口，硬盘、网络、电源等指示灯及电源开关。

服务器背部接口及电源

服务器背部由左至右依次提供了一个串口、两个千兆以太网接口、一个远程管理接口，VGA、键盘、鼠标接口等。在扩展方面服务器还提供了一个半高、一个全高的PCI挡板。随评测样机提供了一个热插拔电源，最大输出770W，此外还预留了一个热插拔电源位。

服务器顶盖采用免工具设计，打开顶盖后我们可以清晰看到服务器的内部结构。作为工程样机我们看到了一款标准的1U服务器产品，相信在Nehalem-EP发布后像HP、IBM等这些OEM合作伙伴届时会推出经过自己优化过的产品。

打开服务器顶盖，我们首先看到的是左侧有一个导流风罩，主要是辅助电源散热使用。

每颗处理器配有6条DIMM内存槽，分别以橘黄和黑色代表不同的通道，当三条内存插满同色通道后内存条可工作在1333频率下，当然内存条需要满足此频率。

Aspeed AST2050图形显示芯片，搭配奇梦达显存

处理器接口及处理器

主板型号清晰可见

根据主板的型号，我们通过资料了解到这款英特尔评测样机来自ASUS RS700-E6准系统，该系统搭配ASUS Z8PS-D12-1U主板，支持4块SAS或SATA 2硬盘，12条DIMM内存插槽，每处理器共6条，最大支持96GB DDR3 1066/1333 Reg内存，在扩展方面该主板提供了一条PCI-E 2.0x16插槽（全高或半高）16或8通道可选，网络方面提供82563EB双千兆以太网控制芯片，此外还提供了Aspeed AST2050 8MB显示芯片。准系统价格大约是1400欧元，折合成人民币大约是14000元。

从外观来看，我们将Xeon 5570处理器与Xeon E5472处理器进行了简单的外观比较，发现处理器面积确实增大了不少，毕竟内存控制器要放在CPU里面。

正面对比，左图X5570右图E5472

处理器上印有CONFIDENTIAL字样，产地COSTA RICA

按照以往管理英特尔在送测的服务器样机中都会标有CONFIDENTIAL，让工程样机和与正式零售版有区别，根据以往经验工程样品已经与零售版本并无太大区别，步进值可能是在出货后稍有更改的地方。

背部对比，左图X5570右图E5472

Xeon X5570不光从针脚数量上增加，处理器电阻方面也有所增加，而且排布也非常密集。

来自三星原厂的DDR3单条4GB内存

来自三星原厂的DDR3单条4GB内存，在测试过程中我们也发现DDR3的温度要低于FB-DIMM内存，可见DDR3在性能及功耗方面并没有给整个平台拖后腿。

除了常规的性能测试以外，我们这次针对Nehalem的测试主要集中在功耗以及功耗/性能比方面。我们所测试的1U样机采用了两颗Xeon5570处理器、24GB内存、两块SATA硬盘。性能测试在Windows 2003以及Windows 2008 64位下进行，而功耗测试则在Windows 2003下完成。对比平台为一台双路Xeon E5472服务器。

IXIA 400T网络测试仪

为了对服务器的负载进行比较精确的调整，我们使用IXIA 400T网络测试仪作为测试负载生成端。IXIA 400T可以模拟20000个用户连接服务器，测试中IXIA400T会以每4个用户一组逐步递增，直至到达预先设定的最大用户数，对于一般我们所测试的双路或四路服务器已经足以生成足够的负载压力。

功耗测试仪

使用网络测试仪作为功耗测试手段，主要是因为我们平时所使用的Benchmark测试软件都无法对系统负载进行精确的控制。Benchmark软件在测试时运行的是预置的脚本程序，其中涉及到多种程序的运行、切换，期间系统的负载也是在不断变化。而且我们希望通过不同的“系统”负载作为测试的基准点，而不是单纯的处理器占用率。

在测试时候，我们在Nehalem EP服务器上搭建了一个ASP+MySQL平台，使用IXIA 400T模拟用户发送HTTP请求，这样我们所得到的测试成绩就可以视作服务器的一个整体成绩，而并非仅仅是处理器性能成绩。在IXIA 400T所使用的ixload软件中，测试人员可以自由控制连接到服务器的用户数、Request、Transaction Rate、Connection Rate等参数，从而获得不同的负载压力。在针对Nehalem的功耗测试中，我们通过调整Transaction Rate来控制整个服务器的负载水平。通过预测试，这台Nehalem的测试曲线到达峰值时候，Transaction Rate为1400，我们将该数值作为满载功耗的基准点，以200为单位逐步减少对Nehalem的负载，从而得出不同服务器系统负载下的功耗。为了有所对比，我们也使用相同的方法对另外一台配备了双路Xeon E5472的服务器进行了测试。

该服务器主板BIOS功能非常丰富，用户可以根据自己需求选择处理器及主板的各种功能的开启及关闭。

主板中详细介绍了处理器信息

详细地BIOS设置

在高级BIOS界面中我们看到许多英特尔的技术，包括已经和新增的，如：Virtual ization、SpeedStep、TurboMode、 C-STATE等，Active Processor Cores可以选择ALL\2\1三种设置。

内存频率有800/1066/1333三种可选

Intel VT-d虚拟化技术

通过Intel VT-d虚拟化技术的开启可以让服务器资源及利用率达到最高，以达到节约投资成本的需求。

在BIOS中可以检测到内存温度

CPU-Z是最常见的检测处理器信息的软件，本次测试我们使用1.50版本，是目前官网发布的最新版本。

CPU-Z处理器信息

Xeon X5570处理器采用Socket LGA1366接口，45纳米制程工艺，主频2.93GHz，内部核心代号是Gainestown，支持MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSSE3、SSE4.1、SSE4.2、EM64T指令集，QPI总线3200MHz，共享8MB三级缓存，步进是D0。

CPU-Z主板信息

在主板信息中显示的主板厂商来自华硕，型号是Z8PS-D12-1U，1.0xG版本，芯片组采用5520，南桥采用Intel 82801JR（ICH10R），主板BIOS日期是2009年2月18日。

CPU-Z内存信息

内存类型是DDR3，通道显示为Triple(即3通道)，内存容量为24568MBtes，NB频率是2666.6MHz，DRAM频率是666.7MHz，时序为9-9-9-24 1T。

按照以往服务器测试管理，我们使用CINEBECH 9.5和CINEBECH R10两款软件对Xeon X5570处理器进行测试。

X5570 CINEBECH 9.5测试截图

横轴显示的是时间，越少越好

从对比图上可以看到X5482、X5570及关闭HT之后时间都是7秒，而E5472是8秒，CINEBECH 9.5是较老的处理器测试软件，测试结果已经不能体现出X5570的性能了，还是让我们看下在CINEBECH R10中X5570的测试成绩。

X5570 CINEBECH R10测试截图

在HT打开的情况下X5570的测试时间是37秒，比X5482慢了2秒。X5570在关闭HT之后时间是42秒，比开启之前慢了5秒也就是降低了13%的性能。虽然X5570在R10的测试中并不是最快的，但是X5570在满载状态下的负载确实也小了不少，可以说是一个进步。

从曲线图中可以看出，当服务器负载在逐步下降时候，Nehalem服务器的功耗也明显降低，而作为对比的Xeon 5472服务器所体现出的功耗下降趋势则要弱的多。换句话说Xeon X5570服务器平台功耗只用到了Xeon E5472功耗的80%，性能提高了接近2倍。

为了验证Turbo Mode对功耗的影响，我们在关闭了Turbo Mode后进行了相同的测试。从结果来看，Turbo Mode只是在服务器负载较高时候才会略微增加系统功耗，当Transaction Rate为1400和1200时候，关闭/开启Turbo Mode情况下服务器的功耗为280W  VS  315W、276W  VS 306W，而且起性能成绩也有所降低。不过随着系统负载的进一步降低，Transaction Rate在1000或者更低时候，系统已经不处于高负载状态下，此时Turbo Mode的开启或关闭所得到的性能、功耗成绩是基本相同的。

Hyper Threading是Nehalem一个重要特性之一，通过我们在测试中开启、关闭Hyper Threading发现，在我们所搭建的网络测试环境中，Hyper Threading的确对服务器的性能有10-20%的性能提升。不过在系统负载较大的时候，开启Hyper Threading也会增大服务器的功耗， 其幅度在10-15%左右。

虽然说Nehalem的Turbo Mode、Hyper Threading都是以提升处理器功耗来获得更高的性能，但是Nehalem服务器在功耗控制上的优势是不容置疑的。在表格中您也可以看到，无论是与Xeon 5472还是低功耗的Xeon 5420，Nehalem样机的功耗都有很大的降低。不过需要提醒的是，以往Xeon 5400以及Xeon 5300系列处理器所配备的都是FB-DDIMM，这种内存虽然性能不错，但是功耗却远远高于目前Nehalem所使用的DDR3。

期待Xeon 5500系列处理器大规模上市

经过测试，Xeon5570处理器及整个服务器平台的功耗控制相当令人满意，满负载状态工作时仅有315W（单电源），得益于PCU还提供的多达15级功耗（频率）状态，让每一分的电源能耗成本都花在刀刃上，进一步节约投资。眼下金融危机影响了不少企业努力削减IT投资成本，当然一味消减成本并不很理性，如何把资源重组，让服务器及存储提高效率，是整个行业都在面临的问题。我们期待随着量产及OEM伙伴合作，越来越多搭配Xeon5500系列处理器的产品在市场中出现，为广大企业用户带来更多实惠。