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Power5带来的服务器效率解析

2004年5月,当IBM如期向外界公布其新一代处理器Power5之后,美国当地的一些媒体评价说:“Power 4技术使IBM杀回了竞技场,而Power 5技术改变了游戏规则,戏剧性地重新定义了Unix市场的经济性。”   为什么一款处理器能够获得这样的评价?这与整个处理器产业的低迷状况是紧密相关的。就在Power5被公布一个月前,处理器领域的另一个大腕Sun突然宣布停止UltraSparcⅤ的研发,令市场对其UltraSparc芯片的未来产生怀疑,虽然Sun在不久后宣布就该芯片与富士通达成合作协议,继续投资UltraSparc处理器,但对其未来市场仍然充满了怀疑。按照原先公布的计划,Sun应该在明年初推出UltraSparcⅤ芯片。另一条线上,在大力推广安腾2的同时,英特尔还宣布了64位新至强计划,但是当时只推出了工作站端的处理器,而服务器平台使用的64位新至强,则在几个月后才推出。   在这种大背景下,Power5按照预定的时间、按照预定的“具有突破性的”品质面市,的确令整个业界为之一振。“Power5似我们在微分区技术上比HP和Sun领先18个月以上,使我们的Unix服务器性能比竞争对手的系统高2~3倍,我们将把多得多的东西集成在芯片上,这是一个全新的时代”,在Power5的发布会上,IBM的一位高层毫不掩饰地表达了对Power5的骄傲。   在公开的业界基准测试网站中,我们可以看到Power5在最初基准测试中表现出来的性能是Itanium处理器的两倍以上,是HP PA-RISC和Sun SPARC系统的三倍多。   Power5毕竟只是一款处理器,距离成为一台用户可用的服务器,还有很长距离。也许是为了打消这种疑虑,IBM在公布该处理器的同时,推出了第一款Power5服务器——i5。在Power 5的澎湃动力支持下,i5可以划分为多达40个动态分区,其中最多10个分区可以分时使用一个处理器。特别是采用了新的微分区能力后,多个虚拟服务器可以共享一个处理器,增加了服务器的使用灵活性。由于Power5的这种超级分区能力,i5服务器可以集成和同时运行包括i5/OS、Windows、Linux和AIX 5L在内的多种操作系统——与竞争产品相比,Power5支持下的i5就像一个具备超级整合能力的大箱子,似乎可以把一切装进去。   2个多月以后,IBM又推出了基于Power5的全线Unix服务器,其中64路的p595在性能表现上令人侧目——根据公开的基准测试数据(数据来源: www.spec.org),在Java服务器高性能计算负载测试中,64路p595的成绩是104路Sun 15K服务器性能的三倍以上,平均每颗处理器所贡献的性能表现是Sun的493%;是64路HP Superdome服务器性能的二倍以上,平均每颗处理器所贡献的性能表现是HP Superdome所采用的1.5 GHz Itanium的118%。   在对Power5进行了细致的研究之后,HP公司服务器市场总监Vish Mulchand表示:“Power5的确是有些过人之处。”   Power5最令人关注的特性之一,是嵌入了一种名为虚拟引擎(VE)的功能,可以将IBM现有的逻辑分区功能提高到了一个新的水平—将一颗处理器划分为10个微处理分区,使一颗处理器像是十颗处理器一样运行,从而可以将服务器系统的资源使用率提升到近80%的理想水平,而传统的小型机CPU利用率大约是25%,Windows系统则更低。“如果真的是能做到IBM宣称的这一点,那Power5无疑将带来整个服务器产业的革命性的变化”,业界分析家说。 在阐述Power5的开发宗旨时,IBM的一位负责人有这样一段话——“在未来的20年中,计算机中越来越多的部分将被硬件化。数据库、操作系统以及计算机所做的越来越多的事务将被嵌入在芯片之中。如果您将某些活动嵌入在硬件中,可以大大加快完成这些活动的速度——比摩尔定律所描述的速度还要快2倍。通过集成新的计算机部件和新的中间件,我们将使摩尔定律描述的速度加快2倍。”   的确是这样,在摩尔定律的魔棒中螺旋上升的处理器产业需要突破。人们追求越来越快的处理速度,对与处理器的期望也越来越高。但是,我们看到的却是越来越快的处理器主频,而不是整个服务器系统处理速度的提升。从这个角度讲,Power5带来的是一种全新的思路——将更多的功能“硬化”到处理器中,而不仅仅是提升处理器本身的时钟主频,从而从根本上提升整个服务器系统的处理速度。   华尔街的一位评论家说,HP和Sun将其芯片创新的工作交给其他厂商,可以说是错误地理解了整个态势,“也许他们认为创新已经到头了,但实际上创新的竞技场非常广阔,IBM将带着Power5继续创新。” Power5的出色之处   ● 动态电源管理降低了Power5的交换功率。与没有动态电源管理的单线程模式相比,结合SMT技术的Power5在相同功率下最多可多执行50%的指令,而且不会降低性能。   ● 并发多线程(SMT)使一个双内核芯片上的每一处理器看起来就像是两个能够并发运行两个独立任务的处理器。因此,对于软件来说,每个Power5处理器的两个处理器内核运行起来就像是四个处理器。SMT最多可将当前技术许可证限制下的应用级性能提高40%。 Power5处理器可以自动打开或关闭SMT。   ● 虚拟引擎(VE)将IBM现有的逻辑分区功能提高到了一个新的水平,能够为客户提供跨平台的异构虚拟和系统管理功能。虚拟引擎能够“克隆”服务器,使一个处理器像是十个服务器一样运行。这样可以将数以百计的系统管理简化为一个单一的统一视图,从而将所有系统的效用提高到大型机世界中将近80%的理想水平(而不是传统UNIX和Windows世界中的15%)。 作者:张群英