中国网格专家肯定四核巴塞罗那

问：巴塞罗那还有什么令您印象较深的设计特性？

金海：在网格计算中，由于各个学校的情况各不相同，使得设备规格和数量差异较大，但大家逐渐达成一个共识是，尽量降低功耗方面的开销。而巴塞罗那在功耗控制方面的改进给我们的印象比较深。

巴塞罗那在功耗方面采用了更精细的内部控制。例如独立动态核心技术，实现了每个内核可以使用独立的频率工作，CoolCore技术实现了粗放模式和精微模式的电路控制。这两项技术都对于CPU省电有较大好处。此外，还有业界首次使用的双重动态电源管理（DDPM）技术，能对CPU和内存控制器分别独立供电，使得在功耗降低的同时获得更高的内存带宽。

此外，为了提升虚拟机与物理机之间的数据传送及翻译转换，巴塞罗那中使用了带标签的 TLB（Translation Look-aside Buffer，地址转换后备缓冲器，它是 CPU 中的一个表，用于存储最近使用的从虚拟到物理内存翻译记录），使得在多个虚拟机同时运行时，在内存地址中切换时可以令Hypervisor知道TLB与虚拟机之间的一一对应关系，从而提高虚拟机性能。

金海：总结起来，AMD的新一代处理器的重要贡献来自于三个方面，即独特的系统架构，优势的内存性能与控制，以及在虚拟化领域里的一系列新设计。在这三方面AMD都提供了较好的方案，例如有弹性的直连架构实现了线性的性能提升，所需要解决的问题越大，越复杂，直连架构的优势就越大等。

作为高性能计算领域里的研究人员，我们当然希望能够有更多新的技术、新的设计和新的突破点出来，满足许多领域对于高性能计算的需求。具体到即将开始的ChinaGrid网格二期工程，我们也希望看到在6个核心计算节点和40个高校计算节点中，有更多来自不同厂商的产品，让更多性价比良好的系统能被各个领域的研究者使用到。

内存带宽优势

问：集成内存控制器一直是AMD处理器的特点，在四核里也是如此。这种集成内存控制器的方式，对于高性能计算有些什么样的好处？

金海：集成内存控制器是AMD在内存方面很有创意的一个设计，显然使CPU到内存的路径更短，延迟降低，同时每一个CPU具有专有内存带宽。在高性能计算领域，从CPU核心到内存之间的数据交换往往受制于带宽限制，之间的延迟越来越高，限制了系统整体性能的提升——这一现象导致了“内存墙”（Memory wall）一词的诞生。随着近年来处理器性能的大幅提升，“内存墙”在高性能计算和网格计算领域的瓶颈作用越来越明显，所以我们需要有能较好缓解这一现象的产品出现。

巴塞罗那在内存带宽采用了一系列优化技术，使得在不做其他改动的前提下，内存性能比双核皓龙提升50%——其中巴塞罗那采用的核心预取、内存预取、内存页面优化、写爆发和大内存缓冲技术能带来40%的性能提升，此外DDPM技术能让每个核心的内存控制器获得额外的10%左右的提升。

金海：从目前看到的资料里可以得出结论，在巴塞罗那处理器中，SSE的执行带宽、指令拾取带宽、数据缓存负载带宽、L2/NB带宽等都是现有处理器的两倍。因此可以知道系统的数据通路宽了两倍，这意味着在ChinaGrid项目中存在的大量科学计算带来的浮点运算就可以更快完成。

硬件级的虚拟化优势

问：虚拟化技术是近些年来IT业界非常热的一个领域，无论是硬件厂商还是软件厂商都很积极地参与其中。据了解，您目前正担负着国家973计划中的“计算系统虚拟化基础理论与方法研究”研究项目，那么从您的角度看AMD四核处理器在虚拟机技术上有什么样的吸引力？

金海：很显然，大家之所以希望虚拟化帮助提升IT基础设施的效率，那么打破“每台服务器一种应用”的模式，根据工作负载或维护安排迁移虚拟机就是它最有吸引力的地方，它将一台计算机分成多个独立的虚拟机，能够同时支持多种不同的操作系统和应用。

如果在一个硬件系统上运行多个虚拟机，那么如何保证从最底层的CPU到最上层的应用之间，物理机与虚拟机之间的高速高效的数据交换，以及虚拟机之间的高隔离度就成了重要课题。我们通过研究VMware和Xen这样在Windows和Linux操作系统上的典型虚拟机产品，可以知道相较传统的进程迁移，虚拟机迁移的具有很大优势但同时带来不少挑战，例如在内存迁移、网络连接保持、用户数据迁移和虚拟机本身的效率等问题上还有提升空间。而这就需要有从底层硬件、固件到软件的同步提升，巴塞罗那就从CPU底层提供了良好的硬件支持。

例如DEV（Device Exclusion Vector）技术可以在内存中创建保护域，通过拒绝未经授权的内存访问请求，使得设备在未经授权的情况下，不得访问内存页面。实现了在硬件中嵌入安全性，从而提高虚拟机效率。