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至顶网服务器频道X86服务器深入剖析IBM X5架构与eX5服务器

深入剖析IBM X5架构与eX5服务器

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有关于IBM x86服务器的X架构在之前的那篇文章已有交待,而X5发布会的盛况,亦有报道,因此今天我们也就将精力全部放在X5架构与eX5服务器的深入介绍上。

作者:赵效民 来源:ZDNet【原创】 2010年3月5日

关键字: eX5 IBM X5 Nehalem-EX

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在本页阅读全文(共9页)

X5架构创新之一:MAX5加速器

既然Adalio Sanchez已经明确表示,X5架构的首要目标就是内存,所以其最大的创新也就是与内存相关的MAX5加速器,而纵观X架构的发展史,我们也能发现其在内存上所做的文章是最多的。

MAX5加速器简介,它共有两种,一种是给机架式服务器使用(上),下方中笔者称之为MAX5-R,一种是给刀片式服务器使用(下),下文中笔者称之为MAX5-B

MAX5加速器是X5架构中最具革命性的创新,充分利用了英特尔新一代的QPI总线的特性,以一种巧妙的方式为服务器平台扩展了内存。这么说可能有些让人容易糊涂,我们可以先看看Nehalem-EX服务器的设计,再来看看MAX5又是如何为其提供额外的内存扩展能力的。

标准的4插槽Nehalem-EX服务器平台设计

在英特尔的给出的标准的4插槽Nehalem-EX服务器设计中,4颗Nehalem-EX处理器点对点全互联,每两颗处理器连接I/O Hub(英特尔的代号为“Boxboro”芯片组),每颗处理器通过4颗可扩展内存缓冲芯片(SMB,Scalable Memory Buffer)控制4路DDR3内存通道,每路DDR3内存最多支持4条DIMM,所以一颗CPU可配16条DIMM,4插槽时就是64条DIMM,这就是4插槽Nehalem-EX服务器的标准配置,而IBM的X5架构就是要打破这一限制。

IBM的Nehalem-EX服务器也仍然是使用英特尔的Boxboro芯片组与SMB来搭建,就服务器本身来讲是标准的Nehalem-EX服务器设计,在这其中并没有采用自己的芯片组,而在MAX5加速器上则采用了自己的芯片,IBM称之为eX5,我认为这是X5架构的最重要的精髓所在。

供X5刀片服务器HX5所使用的MAX5-B,红圈部分为IBM自己开发的eX5芯片,主板上的小块的银色散热片下面是SMB芯片,每颗负责4条DIMM,共6颗,所以刀片用MAX5的内存扩展能力最大为24条DIMM,按每条DIMM的容量8GB计算,为192GB,比现有的双插槽至强5500服务器还要多

供X5机架式服务器3690X5和3850X5所使用的MAX5-R,绕圈部分为IBM自己开发的eX5芯片,主板上有8颗SMB芯片,总扩展能力为32条DIMM,按每条8GB计算,合256GB

机架式MAX5-R的结构,可以看出它留有QPI端口,在使用时,它通过外连专用的QPI电缆与服务器相连,由此就可以知道它如何为服务器扩展内存了吧

MAX5-R的eX5芯片与端口特写,可以看出有4路QPI,而最上方的则是IBM自己开发的高速EXA端口,用于MAX5的级联

3850X5服务器与MAX5-R的连接示意图,与上面的那个标准的4插槽Nehalem-EX服务器的架构图相比较就可以看出其中的玄机了

IBM的eX5芯片可以看做是一个QPI与内存控制器的桥接芯片,4个插槽的Nehalem-EX服务器中,每颗Nehalem-EX的处理器均出一路QPI通过QPI电缆与MAX5相连,所以MAX5与服务器相连的带宽就是4路QPI的带宽,按照6.4GT/s的传输率峰值计算,就是102.4GB/s。但笔者认为,这是QPI双向的总带宽,单向带宽为51.2GB/s。如何MAX5上的一个SMB也是代表一个内存通道的话,就意味着MAX5-B有6个内存通道,按Nehalem-EX标称的最高速率1066MHz来计算就是51.2GB/s左右,而对于MAX5-R,那就是8通道68.2GB/s,看样子4路QPI的单向通道将成为瓶颈,当然这只是笔者的猜测,而即使真的如此,内存容量往往也比内存速率更重要,况且当内存满配时速率会降到800MHz,此时MAX5-R的内存带宽正好就是51.2GB/s的。

IBM的eX5芯片在内部也为与其连接的CPU做好了互联准备,我们可以回过头来再看一下前面MAX5的介绍,可以发现它仍然具有Snoop Filter(侦听过滤器,或称轮询过滤缓冲,减少多处理器间所数据查询所产生的延迟和不必要的轮询操作),只是不知道具体的容量(上一代eX4芯片中是384MB的容量),所以从这个意义讲eX5也可算一个具备内存扩展能力的节点控制器。

有人可能会问,HX5是双插槽的刀片,又是如何提供4路QPI与MAX5-B连接的呢?在此先卖个关子,在下文介绍HX5刀片时再说,而由MAX5设计所带来的另一个重要特性——级联扩展。IBM所新推出的三款eX5服务器都可以通过级联成倍的扩展插槽数量,就像X4时代的3950M2一样。当然,这个能力并不是由MAX5所带来的,可是由于MAX5的设计,所以预留了外连QPI的端口,这同样也就为级联扩展做好了准备,这一点将在下文做进一步的介绍。

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