深度报道：至强E7服务器大横评

英特尔在服务器领域取得了长足的发展，其4月发布的最新"Westmere-EX"至强E7处理器目前开始应用到服务器系统，并且无可争议的成为迄今为止在服务器上最经得起考验的处理器。

　　至强E7处理器在一个单模上封装了10个核心，但是至强E7处理器的设计已经超越了8核"Nehalem-EX"至强7500处理器，芯片上又多集成了两个核心。

　　这种完整的系统设计与大量核心和多线程执行相结合，再加上共享L3高速缓存和高带宽QPI互联架构，从理论上来说可以允许厂商在单个系统映像中创建从2个处理器插槽扩展到32个处理器插槽的服务器。

　　这种扩展能力在目前的英特尔至强5600处理器或者那些AMD皓龙6100处理器上是无法实现的。

　　拥有了多核心，多线程，大量的插槽，大容量内存和带宽，高速输入/输出带宽，至强E7处理器除了超大型的RISC/安腾或者大型机系统外可以傲视任何竞争对手，同时至强E7处理器可以配置在运行LINUX或者Windows操作系统的服务器中，处理器的核心，线程和插槽都可以向上扩展。

　　Nehalem-EX处理器体系架构

　　对于2010年3月推出的"Nehalem-EX"至强7500处理器来说，英特尔公司最终将改变其高端处理器缓慢的前端总线体系架构。

　　长期以来这都是制约系统扩展能力的局限所在，如果他们想要配置超过四个插槽的服务器的话，就需要厂商制造他们自己的芯片集和L4高速缓存机制。

　　Nehalem-EX处理器还引进了全新的芯片体系架构，将处理器核心放在芯片的外部，将共享L3高速缓存放在芯片的内部，通过超高速环形互联架构把他们连接在一起。

　　这种方法就能让核心较之之前的设计可以更加高效的共享数据，之前的处理器设计是将核心和他们的L3高速缓存都放置在芯片封装里。这种芯片外置的L3高速缓存环形互联架构可以用在所有最新的高端至强处理器和安腾处理器上。

　　今年推出的至强E7处理器是在英特尔公司的班加罗尔芯片实验室负责设计的，采用英特尔的32纳米制程工艺制造。

　　这款芯片集成了26亿个晶体管，并不比之前至强7500处理器的23亿个晶体管数量多太多。这多出来的3亿个晶体管被用在芯片上多出的那两个核心上，可以将L3高速缓存的总容量提高将近25%，达到30MB。

　　奇怪的是，芯片体积从2010年至强7500处理器所用的45纳米制程工艺到2011年至强E7处理器所用的32纳米制程工艺在设计上都没有用来增加更多的核心，虽然看起来至强E7处理器确实在底部采用了12核心的设计，正如下图你所看到的：

那么为什么至强E7处理器不是一款大家所期望的12核处理器呢？

　　首先LINUX和Windows操作系统以及几种虚拟机管理程序目前只能扩展到这个程度，因此增加更多的核心对于英特尔来说没有这个必要。

　　另外，虽然用户希望核心数量多多益善-尤其是在虚拟化环境中用户出于简化使用的考虑希望能在一个核心上定位一个虚拟机，但是也有大量用户希望时钟频率越高越好。

　　因此英特尔公司采用将处理器体积从45纳米制程工艺缩小为32纳米制程来将核心的性能提升了25%，将时钟频率也提高了6%到13%。

　　同时芯片体积被缩小了，从至强7500处理器的684平方毫米缩小为513平方毫米，这就意味着英特尔公司可以在一个单独的300毫米晶圆上集成更多的芯片。从而降低了晶圆的成本。另外，尺寸更小的芯片体积也提高了英特尔至强E7处理器的产出，因为从理论上来说，使用一种成熟的制程工艺（因为32纳米晶圆烘焙制程工艺要归功于去年在个人计算机芯片上的尝试）与体积更小的芯片设计相结合能减少特殊至强E7处理器意外的可能性。

　　当把这些因素叠加在一起，采用10个核心来替代12个核心能让英特尔赚取更大的利润，特别是对于超线程执行的工作负载上比AMD的12核皓龙6100系列处理器更具优势（因为AMD的12核皓龙6100系列处理器无法支持同步多线程）。

　　正如至强E7处理器的代号所暗含的，这款处理器是以"Westmere"处理器家族为基础的，其中新增了一些对于服务器来说很重要的特性。

　　首先是可信赖执行技术（简称TXT）特性，英特尔公司最早是将这种特性用在其vPro Core个人计算机芯片上，作为一种保障个人计算机上所运行的管理程序安全的方法。

　　有了可信赖执行技术，硬件中的BIOS，防火墙和管理程序都可以在系统启动时按照最佳配置进行检查。如果不匹配的话，BIOS，防火墙或者管理程序载入都会暂停，直到系统中的木马程序被清除为止。

Westmere系列的处理器还包含了直接处理AES运算法则的指令，这种运算规则主要用于数据的加密和解密。

　　如果你认为这不是一笔大买卖，那么数据库巨头甲骨文公司就是使用加密11g R2数据库进行某些测试并且发现与使用Nehalem处理器和之前的至强服务器处理器相比，数据库加密和解密的速度和系统性能有了数量级的显著提升。

　　当然，至强E7处理器还可以支持涡轮推进的能力，这种特性能在一些核心无法发挥正常作用和进入休眠状态的情况下，让某些核心以更高的时钟频率运行。

　　更加可靠

　　毋庸置疑至强E7处理器的可靠性有了更大的改进，使得至强体系架构更像是安腾处理器，处理器中具备了大量过去只有高端RISC和大型机系统才会使用的硬件检查体系架构特性。

　　举例来说，至强E7处理器拥有双精度设备数据收集随机存储器特性，能允许一个系统对内存错误进行纠错。这种特性是在2008年开始出现的，最初是应用在"Tukwila"安腾处理器上。

　　2010年3月改进版"Tukwila"处理器作为安腾9300系列处理器对外公布。英特尔公司表示他们为至强E7系列处理器增加了25种最新的随机存储器特性，这些特性很多都是取自于安腾处理器的。

　　Westmere-EX处理器还采用了全新改进的"Millbrook"内存缓冲芯片，可以允许使用英特尔"Boxboro"7500芯片集的四路服务器主存最高扩展到2TB，这样双路服务器的主存最高可以扩展到1TB。

　　这样内存容量就比搭载去年推出的至强7500系列处理器的服务器内存增加了一倍，如果用户将思科系统，IBM和戴尔公司增加到他们自己的设计中的内存扩展技术打个折扣的话也可以实现支持。Millbrook缓冲芯片可以允许使用1.35伏DDR3内存来替代常规的1.5伏内存条。

　　至强E7处理器.VS.安腾处理器

　　那么至强E7系列处理器与安腾处理器和他们的前辈处理器相比，在高端至强处理器家族中地位几何呢？回答前者比较困难，但是回答后者很容易。

　　就英特尔来说，安腾必须能自生自灭，因此至强体系架构亦是如此。

图示：Kirk Skaugen，英特尔公司数据中心事业部总经理，在2011年5月面对投资者发表了自己的观点。

　　"当我入职数据中心事业部时，我们制定了一个战略计划，人为的对安腾处理器进行了保护并将至强处理器设计为64位"Skaugen解释说"展望未来，如果凌动微体系架构是正确的选择，我们就会这么做"。

　　在谈话要结束的时候，Skaugen表示"目前的情况是安腾处理器不再高高在上，至强处理器也不再下里巴人"。芯片巨头的这款至强E7系列处理器在8路，16路和32路服务器系统中执行关键任务工作负载时已经有20项设计取得了胜利。

　　安腾和至强处理器的指令集是如此的不同，以至于很难对他们进行直接的对比。但是概括来说，至强处理器在既定时间内拥有更多的核心和更高的时钟频率，虽然可能在后端系统上未必能获得更大的产出。