平衡性能和每瓦性能 降低大型數(shù)據中心TCO

“功耗是每個大型數(shù)據中心運營成員非常敏感的話題”，搜狐彭毅在演講中談到，在保證業(yè)務性能不變的情況下，降低能源消耗，對于IDC運營來說是非常好的收益和驚喜。彭毅表示，搜狐在測試中驚喜地發(fā)現(xiàn)，功耗相對于上一代產品降低了15%-30%，從原有的Nehalem平臺到E5-2600 v2平臺，TCO降低了66%。

據羅一峰介紹，基于服務器制造商的早期基準測試結果，相比2012年3月發(fā)布的Xeon E5-2600 v1產品系列，新的Xeon e5 – 2600 v2將會帶來超過50%的性能提升，每瓦性能將會提升45%。這些性能數(shù)據是基于SPECVirt_sc2013測試，每瓦性能是基于SPECpower_ssj2008測試。當然，在實際應用中，性能和每瓦性能會有所不同。

【圖3】Xeon E5 v1 和v2 基本特性對比

我們知道，制程工藝的改進會帶來相同功耗下性能的提升，也就是每瓦性能的提升。劉一峰介紹到，從32nm到22納米3D三柵極晶體管制程，同樣的性能下能耗降低在晶體管層面是50%。

只是在性能方面如何平衡?在制程變?yōu)?2nm之后，Xeon E5-2600 v2將會通過更多的核數(shù)、更大的三級緩存等特性來維持并提升32nm 的E5-2600 v1所具有的性能。

一方面，如上圖所示，最高端的Ivy Bridge-EP處理器有12個核心數(shù)，相比之前的8個核心數(shù)提升了50%，三級緩存方面，Ivy Bridge-EP可以高達30MB，相比之前的20MB也提升了50%。

另一方面，頂級Xeon E5-2600 V2的基礎頻率和睿頻之后的最大頻率可以達到200MHz，在時鐘頻率僅僅提升了6.1%。增加的時鐘速度基本上彌補了核數(shù)從8提升到12核所帶來的額外延遲。

同時，50%的性能提升還源自于一些其他的改進。從上表我們可以看到，內存方面，主內存現(xiàn)在運行速度也有所提升，1.35v時的內存速度從之前的 1.333GHz上升到1.6GHz，1.5V時的內存速度從之前的1.6GHz上升到1.87GHz。主存儲器容量也翻了一番,從768GB上升到 1536GB。(通過在2路系統(tǒng)的24插槽中使用64GB針口)。

Ivy Bridge-EP家族還使用了不同的SKU來支持不同的QPI通道，提升點對點互聯(lián)速度，QPI端口數(shù)量仍然是2個。

在處理器中，通過SMT虛擬化指令通道,因此,它可以同時兼顧兩種指令流,因此可以處理更多數(shù)量的任務。(當然前提是你的工作負載是HT友好的)。

指令集方面也有了一些改進，前幾代的至強，程序員使用做復制/粘貼操作要自己寫匯編程序,現(xiàn)在有一組指令MOVSB / STOSB，也就意味著程序員不必再糾結于匯編，可以直接調用這組指令來做復制/粘貼。計算核心現(xiàn)在也已經可以通過用戶線程快速訪問寄存器組,這是針對具有高線程數(shù)的工作負載的一個優(yōu)化。Ivy Bridge核心還包括“牛山”隨機數(shù)發(fā)生器,稱為SecureKey。

三種原生芯片核心 首次針對不同負載優(yōu)化硬件

在Ivy Bridge-EP中，另一個非常新鮮有趣的事情是，Ivy Bridge-EP處理器不止一個版本，而是有三種不同的原生芯片版本,每一種不同的芯片是針對特定的工作負載優(yōu)化的，支持的核心數(shù)、內存控制器、緩存尺寸、頻率也會有所不同。

【圖4】6核、10核、12核三種不同的 Ivy Bridge Xeon E5處理器

第一種Ivy Bridge Xeon E5包括了4個或6個核心、PCI-E和QPI連接，以及一個四通道內存控制器。主要針對低能耗和低工作負載設計和優(yōu)化的，不適用于高頻率的工作負載。它有15 MB的三級緩存，熱功耗在40到80瓦之間。核心、緩存、QPI連接和PCI控制器掛接到兩條環(huán)形總線上，就像 Sandy Bridge-EP一樣。

第二種Ivy Bridge Xeon E5,主要是針對雙路服務器市場,提供了6核、8核、10核三種版本，25MB三級緩存。同樣是兩條環(huán)形總線將核心組件連接起來。處理器的功率達到70-130w,適用于低功耗高頻率的用戶和不同類型的工作負載。

第三種類型的Ivy Bridge-EP處理器是不折不扣的12核心野獸,提供了115w和130w兩種的選項。英特爾已經取消了135W的服務器SKU,但保留了150w的工作站版本。這個芯片有3條環(huán)形總線來連接計算核心、緩存和晶片上的其他組件，并且，內存控制器也是分為兩個，但是有一半的通道分別掛在兩個控制器上，這就使得每一個插槽同樣是四個通道，跟前兩個版本的Xeon E5-2600 v2 一樣了。

【圖5】 Romley服務器平臺設計時采用 Ivy Bridge-EP的部分

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