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英特尔所倡导的智能计算,是一种类似于人类用脑的模式在CPU负载表现上的一种体现。我们可以想象一下人脑的工作模式,它可以根据我们的工作需求而调动不同数量的脑细胞,这涉及到了你的注意力和精力。比如你可能经常会出现一心二用的情况,也会出现一心一意的工作状态。你可能在整理一些资料时,还能在QQ上与朋友聊天,但当你工作很忙时,你很可能就会忽略了QQ上朋友的发言,以便全力以赴的把工作干完,处理器也理应如此。
从至强5500开始,英特尔的智能计算就初露端倪
最理想的状态是,CPU占用率与功耗的曲线应该是吻合的,即需要多高的性能就索取多高的功耗,而从至强5500开始,英特尔的处理器正在努力的向理想状态迈进
在早期的CPU,一般只要一开机就会以最高主频来工作,工作状态可能就两种——开机和关机。后来,CPU的主频可以根据工作负载来调节,但可调节的级别很少,工作状态可能扩展至“关机、低频、中频、高频”4种状态,但就像汽车的变速器一样,档位越多,就说明越能让发动机的功率与当前的时速更好的配合,所以汽车的档位越多,也就意味着更省油。对于处理器,也是如此,英特尔所追求的智能计算就是能像人类大脑那样迅速的对工作负载做出反应,并且又能像汽车的自动变速箱那样,以更为细密的功耗状态级别来应对不同的级别的工作载荷。当然,能像大脑那样平滑而迅速的进行计算力与能耗的调配则是未来的终极目标。
Nehalem架构将功率管理的状态从上一代的4个,提高到了15个,可自动的根据工作负载来调节主频也就是功耗。这就相当于为处理器安上了一个15档的自动变动速器。同时它还提供了智能超频的功能——TurboBoost(部分处理器不具备TurboBoost,但仍然拥有15档功耗调节的功能),它可以看作是一些高档轿车自动变速箱上的“S”档位,专门应对急加速等极限驾驶。
TurboBoost可以根据CPU核心的工作负载的分配情况,来调节CPU核心的工作状态和工作频率,当应用软件多线程优化并不充分时,有可能会出现部分核心满负载,而部分核心轻负载的情况,这个时候TurboBoost会将轻负载的核心切换到空闲状态,而将剩下的核心频率在TDP功耗允许的范围内进行超频,以133MHz为一个超频单位。以至强X5570为例,标称为2.93GHz,但可提升两个单位的频率至3.2GHz,浮点性能也将提升近10%。
双插槽至强5500系统的TurboBoost演示,程序从单线程向最高的16线程递进,在单线程的情况下,可以看出大部分的CPU核心是空闲状态,而工作核心可以进入Turbo状态
在全额高达16个线程时,TurboBoost也可以根据CPU内部各组件的工作状态,来挤出可用的能耗进行智能超频,比如在整数运算时,浮点单元就是空闲的,它所占用的功耗就可以被贡献出来
从这张图中,可以看出不同负载的线程核心的运行频率是不同的,展现了Nehalem架构下的动态功耗调节功能
英特尔强调的智能计算并不仅仅指处理器自身的调节,还包括更大的系统范围内的智能调节,而且这种调节已经不仅限于计算能力与功耗的调节了。由于虚拟化的迅速普及,大型的虚拟化资源池已经是越来越常见,而它也是未来云计算的基础平台架构。在这个虚拟化资源池中,意味着数据是可自由流通的,而数据是随虚拟机生成的,所以虚拟机在池中的自由迁移将是非常必要与是非常常用的功能。虽然虚拟化的管理更多的是软件层面的事情,但硬件的智能性,也将对于虚拟化的智能管理提供良好保障。在这里,英特尔也为虚拟化提供了越来越多的基础硬件功能和加速技术让虚拟机的迁移平滑而迅速,同时与相关的虚拟化软件厂商配合,即使是在不同架构核心的英特尔处理器之间,也可以实现虚拟机的迁移。
将一个运行着CPU加载程序的虚拟机从一台至强5400服务器向一台至强5500服务器上迁移,同时不断的检测Ping值,从中可以发现在迁移过程中,画面并没有中断,但有一瞬间虚拟机是不在线的(或者说存在巨大延迟)。如果没有实时的Ping值检测,在实际使用中,基本不会察觉到这种延迟
演示的平台是基于VMware环境,在最新的vSphere平台上,VMware提供了FlexMigration的功能,通过增强型VMotion兼容性(EVC,Enhanced VMotion Compatibility)模式,可以实现跨代英特尔处理器之间的虚拟机迁移
目前,在最新的VMware vSphere平台上,通过EVC模式,用户可以顺利的在Penryn(至强5400、7400等)、Nehalem(至强5500)以及最新的Westmere(至强5600)平台上进行虚拟机的相互迁移,而向更高级平台迁移时即可享受到高级平台的新特性,如新一代的SSE指令集。
相应的,Nehalem-EX所具备的MCA也可算是一种智能的特性,它能预先对可能将出现问题的组件报警,而在组件真的出现问题可以尽可能的屏蔽或是恢复,并将负载从有问题的组件上转移至安全稳定的组件上(CPU核心、内存、QPI等),这些都可以看做是一种智能,只是没有体现在性能与功耗管理上而已,并且这些新的功能得以实现,在很大程度上也要利益于新一代的操作系统,这其中肯定也少不了英特尔与相关ISV的密切合作。
综上所述,英特尔的智能计算并不仅仅指处理器本身,它是以处理器为基础,而在整体的、综合的系统表现上予以突出,包括了智能的运行性能分配、智能的能耗管理、智能的容错机制等等,这一切将在至强5600与至强7500/6500所构成完整的Nehalem企业计算平台上将得到完整的体现,反过来也可以说只有采用英特尔的处理器,再配合相应的基础架构软件,才能获得最好的“智能计算”的体验。
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