Intel發(fā)布Sandy Bridge微架構(gòu)32nm至強(qiáng)處理器

按照英特爾著名的Tick-Tock戰(zhàn)略，新一代的至強(qiáng)E5-2600系列還是沿用了之前單路至強(qiáng)E3所采用的SandyBridge架構(gòu)，但是因?yàn)镋5是面向雙路應(yīng)用的產(chǎn)品，所以在命名上叫做“SandyBridge-EP”。作為英特爾的主力產(chǎn)品，至強(qiáng)E5依然采用的是32nm工藝，這一點(diǎn)是肯定的，因?yàn)楦鸵?guī)格的22nm IvyBridge處理器要到下半年才能上市，至于服務(wù)器版的上市時(shí)間更要拖后一些。由此判斷，至強(qiáng)E5是今年英特爾在服務(wù)器市場中的主打型號(hào)，它的新出現(xiàn)必然是要取代2年前發(fā)布的Westmere-EP產(chǎn)品(也就是我們說的至強(qiáng)5600系列)。

等待了這么久，我們將要為大家介紹的是至強(qiáng)E5-2600系列的最新特點(diǎn)。但是在介紹之前，我們希望大家能夠有點(diǎn)時(shí)間稍微熟悉一下SandyBridge架構(gòu)的特征，這樣可以更好的理解E5-2600系列在雙路應(yīng)用中的特性，及英特爾在實(shí)現(xiàn)多處理器互聯(lián)互通中的努力。以下兩個(gè)文章都是針對(duì)SandyBridge架構(gòu)進(jìn)行的詳細(xì)介紹。

Intel至強(qiáng)Sandy Bridge處理器首發(fā)評(píng)測

不看不知道 一句話解讀SNB平臺(tái)4大革新

如果你能夠很好的理解至強(qiáng)E3的SandyBridge架構(gòu)，那么你可以將至強(qiáng)E5-2600看作是E3的雙路或者威力加強(qiáng)版。我們先來看看下面這個(gè)架構(gòu)圖，圖中標(biāo)紅的部分代表了E5-2600系列的革新之處。

至強(qiáng)E5-2600處理器架構(gòu)介紹

圖中為我們傳達(dá)了4個(gè)重要的信息——8核心、第二條QPI通道、DDR3高頻內(nèi)存的支持、PCI-E 3.0互聯(lián)互通。下面我們就一一來解釋這4個(gè)要素。

8核心處理器——在上一代的Westmere-EP處理器中，某些高端的型號(hào)采用的是6核心架構(gòu)，這也是英特爾在雙路處理器中提供的頂級(jí)核心數(shù)量。當(dāng)然借助于超線程的支持，這個(gè)核心數(shù)量的數(shù)字可以翻一番，但是從物理的角度來說英特爾在E5-2600之前一直是以6核心的產(chǎn)品擔(dān)當(dāng)重任。

如今發(fā)展到了E5-2600系列，處理器的核心增加到了8個(gè)。這個(gè)不僅僅是簡單的數(shù)量提升，要知道在同樣適用SandyBridge架構(gòu)的E3處理器中，核心數(shù)量只有4個(gè)。更多的物理核心可以提供更好的計(jì)算性能，當(dāng)然對(duì)于時(shí)下流行的虛擬化來說，多核心的優(yōu)勢更為明顯(這也是為什么AMD要推出16個(gè)物理核心的Bulldozer)。

第二條QPI通道——同樣對(duì)比上一代的Westmere-EP處理器，英特爾自從在Nehalem-EP中增加了QPI這個(gè)概念之后，一直都是提供了單一的通道(可以雙向傳輸)。而這次在E5-2600中，通道的數(shù)量增加到了2條，而且?guī)捯蔡嵘搅?GT/s，之前是6.4GT/s。換句話說，同樣是基于SandyBridge架構(gòu)，雙路的產(chǎn)品比單路產(chǎn)品增加了更多的處理器互通功能，這會(huì)使得兩個(gè)或多個(gè)處理器之前的協(xié)調(diào)更為順暢，言外之意就是性能也會(huì)隨之提升。

DDR3高頻內(nèi)存的支持——從Nehalem-EP開始，英特爾支持三通道的DDR3內(nèi)存，那時(shí)候的頻率還是1066MHz。到了Westmere-EP這代，三通道的內(nèi)存支持沒有變，但是頻率提升到了1333MHz。如今，至強(qiáng)E5-2600這代產(chǎn)品出現(xiàn)了變化。首先是對(duì)于內(nèi)存頻率的支持達(dá)到了1600MHz，這還不是最重要的——至強(qiáng)E5-2600系列支持4通道內(nèi)存，最大內(nèi)存插槽數(shù)量也從原來的18條增加到了24條。從數(shù)量來說，3*6和4*6的看起來是多了不少，但是能夠?qū)崿F(xiàn)的通道組數(shù)量是相同的。當(dāng)然，在這一代的內(nèi)存上也有了明顯的變化，這一點(diǎn)我們隨后會(huì)提到。

PCI-E 3.0互聯(lián)——英特爾在至強(qiáng)E5處理器中增加了對(duì)于PCI-E 3.0規(guī)范的支持，但是這一代的主板還僅能提供PCI-E 2.0的接口。在可以預(yù)見的下一代IvyBridge處理器中，英特爾將全面支持PCI-E 3.0規(guī)格。這部分我們?cè)诤竺鏁?huì)有詳細(xì)的解釋，這里先給大家留下一個(gè)印象。

剛剛我們看過了至強(qiáng)E5-2600系列處理器的新改進(jìn)，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。我們需要了解的是E5-2600處理器是如何運(yùn)行的，具體來說就是如何與其他的設(shè)備相溝通。這部分我們來看看下面的一張圖。

至強(qiáng)E5-2600處理器是如何運(yùn)行的

首先來解釋一個(gè)名詞——Romley。Romley是本次至強(qiáng)E5處理器的平臺(tái)名稱，是圍繞著至強(qiáng)E5處理器而開發(fā)的芯片組、主板以及相關(guān)技術(shù)組成的解決方案平臺(tái)。因此，這里我們就可以看到這個(gè)平臺(tái)在運(yùn)行中的一些特性。

基本上處理器部分包括了我們剛剛介紹的內(nèi)容，我們可以從圖示中清楚的看到處理器所提供的40條PCI-E 3.0通道之外，在第二顆處理器上還有1條PCI-E 2.0的通道(黃色部分)，第一顆處理器有粉色部分都與芯片組相連。

另外我們看到了兩個(gè)英特爾一直力推的內(nèi)容，Node Manager節(jié)點(diǎn)管理器和Data Center Manager數(shù)據(jù)中心管理軟件。今年開始DELL在自家的服務(wù)器軟件中使用節(jié)點(diǎn)管理器功能，這也是為數(shù)不多使用這個(gè)功能的廠商。

剛剛我們看到的還是以處理器為主，包括如何與外部互通的內(nèi)容。那么處理器內(nèi)部是如何通信的呢?這里我們就不得不提及它的核內(nèi)與核外架構(gòu)。

至強(qiáng)E5-2600處理器核內(nèi)與核外架構(gòu)

這里我們又看到了“圓環(huán)套圓環(huán)”的設(shè)計(jì)，也就是從SandyBridge開始的環(huán)形總線。與至強(qiáng)E3所提供的類似，這次的環(huán)形總線還是分為內(nèi)外兩條，在核心數(shù)量上增加到了8個(gè)。圖中剪刀的部分就是至強(qiáng)E5相比E3來說增加的4個(gè)核心。

和E3處理器類似，Ring Bus環(huán)形總線更能夠較好的展示出Sandy Bridge的真實(shí)性能。通過上圖大家可以看到，Ring Bus環(huán)形總線連接各個(gè)CPU核心、LLC緩存(L3緩存)、融合進(jìn)去的GPU以及System Agent(系統(tǒng)北橋)等部分。

Ring Bus環(huán)形總線由四條獨(dú)立的環(huán)組成，分別是數(shù)據(jù)環(huán)Data Ring、請(qǐng)求環(huán)Request Ring、響應(yīng)環(huán)Acknowledge Ring和偵聽環(huán)Snoop Ring。借助于環(huán)形總線，CPU與GPU可以共享LLC緩存，將大幅度提升GPU性能。

在這個(gè)環(huán)形總線上，分布著多個(gè)Ring Stop，也就是俗稱的“站臺(tái)”。這個(gè)“站臺(tái)”在每個(gè)CPU/LLC塊上具有兩個(gè)連接點(diǎn)。環(huán)形總線的存在，可以大大減少核心訪問三級(jí)緩存的周期。在以往的產(chǎn)品中，多個(gè)核心共享一個(gè)三級(jí)緩存，需要訪問的話必須先經(jīng)過流水線發(fā)送請(qǐng)求，在進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序之后才能進(jìn)行。新的環(huán)形總線將三級(jí)緩存分割成了若干部分，借助于每個(gè)站臺(tái)，核心可以快速的訪問LLC。

在至強(qiáng)E5中，還沿用了SandyBridge架構(gòu)的256位指令集。這部分其實(shí)在單路至強(qiáng)E3中就已經(jīng)談過，相比原來的128位指令集來說，256位指令集在性能上更為出色。有關(guān)這部分的內(nèi)容我們可以看看E3處理器中是如何介紹的。

256bit指令集，讓好事變得更好

Sandy Bridge的AVX將向量化寬度擴(kuò)展到了256位，原有的16個(gè)128位XMM寄存器擴(kuò)充為256位的YMM寄存　　器，可以同時(shí)處理8個(gè)單精度浮點(diǎn)數(shù)和4個(gè)雙精度浮點(diǎn)數(shù)。換句話說，Sandy Bridge的浮點(diǎn)吞吐能力可以達(dá)到前代的兩倍。不過現(xiàn)在，AVX的256位向量還僅僅能夠支持浮點(diǎn)運(yùn)算。不過AVX的特別之處在于，它可以應(yīng)用128位的SIMD整數(shù)和SIMD浮點(diǎn)路徑。

AVX指令集是和Sandy Bridge微架構(gòu)緊密結(jié)合的，因此，微架構(gòu)的浮點(diǎn)寄存器也要從128位擴(kuò)展到256位，此外，Load單元也要適應(yīng)一次載入256位的能力，Sandy Bridge沒有直接擴(kuò)展原有Load單元的位寬，而是通過增加了一個(gè)Load單元來達(dá)到256bit Load的能力。

在進(jìn)行新性能擴(kuò)展的同時(shí)，AVX指令集的出現(xiàn)對(duì)于原有的X86指令集也進(jìn)行了優(yōu)化與重新組合——這主要源于AVX指令集新的操作碼編碼方式。AVX指令集的編碼方式叫做VEX(Vector Extension)，其主要用途是縮短指令長度，降低無謂的代碼冗余，并且也降低了對(duì)解碼器的壓力，實(shí)現(xiàn)的方式也很特別——壓縮各式各樣的Prefix前綴，集中到一個(gè)比較固定的字段中，從而達(dá)到了精簡指令集的目的。

剛剛我們?cè)诮榻BE5-2600的時(shí)候，曾經(jīng)提到過它的2個(gè)重大改進(jìn)，就是雙QPI通道和PCI-E 3.0支持。下面，我們就來詳細(xì)介紹一下這兩部分內(nèi)容是怎么回事兒。

雙QPI通道示意圖

這里我們看到的是兩個(gè)QPI管理模塊。通過這兩個(gè)模塊，我們可以看到數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了同時(shí)互通，QPI具備了20條通道，同時(shí)可以動(dòng)態(tài)分配10條通道。QPI通過環(huán)形總線與外界互通，達(dá)到了傳輸指令和數(shù)據(jù)的目的。

PCI-E 3.0示意圖

我們可以看到，處理器的核外結(jié)構(gòu)部分提供了PCI-E 3.0的功能，而相比上一代的PCI-E 2.0來說，它可以實(shí)現(xiàn)帶寬數(shù)量的雙倍提升，從4GT/s提升到8GT/s。更重要的是，這些通道之間可以隨意組合，我們看到在PCI-E 3.0提供的40個(gè)通道中，每16個(gè)通道可以實(shí)現(xiàn)2個(gè)X8或者4個(gè)X4功能，這樣對(duì)于有效分配帶寬非常有幫助，因?yàn)椴⒎撬械脑O(shè)備都需要X16通道才能支持。

由此看來，PCI-E 3.0提供了一種靈活的模式，大大增加了帶寬的利用率。同時(shí)我們?cè)谶@里也看到了PCI-E 2.0的身影，作為低速通道，它更大的作用的我實(shí)現(xiàn)一種補(bǔ)充，而且也只有X4一種規(guī)格。

剛剛我們介紹了許多處理器相關(guān)的內(nèi)容，現(xiàn)在我們將視角轉(zhuǎn)移到芯片組上來，看看SandyBridge的芯片組有哪些變化。這次至強(qiáng)E5-2600搭載的芯片組名稱為C600。

Intel C600芯片組示意圖

我們來看看C600芯片組的支持設(shè)備圖。首先我們發(fā)現(xiàn)，它通過PCI-E 2.0與處理器相連，這一點(diǎn)我們?cè)趧偛诺?頁的時(shí)候已經(jīng)提到了。其次就是我們看到了PCI-E 2.0的字樣，同樣這也是作為PCI-E 3.0的補(bǔ)充而存在的。但究竟你所連接的設(shè)備是使用了PCI-E 3.0還是2.0，比如說你連接了一塊SAS卡，這個(gè)只能依據(jù)主板型號(hào)的不同而判定了。

除了上面介紹的2內(nèi)容之外，還有一個(gè)內(nèi)容也是要注意的。在磁盤方面，C600芯片組提供了SATA接口下3Gbps和6Gbps兩種磁盤的支持，但是板載的SAS接口卻只能支持到最大8個(gè)3Gbps接口。如今許多SAS磁盤都是基于6Gbps接口的，也就是說用戶需要使用額外的陣列卡才行。

Intel提供的官方主板設(shè)計(jì)圖

從這個(gè)圖上我們可以更好的落實(shí)剛剛說到的C600芯片組功能。值得一提的是這種雙處理器并排的設(shè)計(jì)，這是Intel所一直強(qiáng)調(diào)的，因?yàn)檫@樣才能保證在數(shù)據(jù)中心的環(huán)境中，兩款處理器收到的散熱效果相同。以往的前后設(shè)計(jì)做不到這一點(diǎn)，因此也被Intel全面的廢棄了。

雖然沒有提供SAS 6Gbps的支持，但是本次發(fā)布的E5-2600系列在磁盤方面也有獨(dú)到之處。它有一個(gè)名為Data Direct I/O的特色技術(shù)(以下簡稱為DDIO)，這項(xiàng)技術(shù)可以幫助處理器更快速、更智能的選擇最短路線來讀寫數(shù)據(jù)，從而提升I/O性能。

通過進(jìn)出兩個(gè)方向的對(duì)比，我們驚奇的發(fā)現(xiàn)如今數(shù)據(jù)的讀寫已經(jīng)不需要像以前那樣經(jīng)過內(nèi)存才能完成。從LLC可以直接傳輸?shù)胶诵闹?，這樣就節(jié)省了繁瑣的操作步驟，提供了更短的相應(yīng)時(shí)間。之前需要4-5步的操作如今可以簡化到3步完成，流水線少了一環(huán)，自然也更加快捷。

如今節(jié)能是大家都在談?wù)摰脑掝}，而且數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的能耗是巨大的，因此在這一代的至強(qiáng)E5-2600系列中特別談到了如何節(jié)能的問題。我們先來看看Intel自己有什么兼顧性能和節(jié)能的解決辦法。

動(dòng)態(tài)調(diào)整性能

在E5-2600系列中，英特爾提出了一個(gè)觀點(diǎn)，就是如何使得兼顧性能的同時(shí)保證節(jié)能。這里有一個(gè)動(dòng)態(tài)開關(guān)的概念。我們看到圖中的3條線，綠色代表了最佳性能、藍(lán)色代表了均衡性能(提供動(dòng)態(tài)開關(guān))，而黃色代表了均衡性能(不提供動(dòng)態(tài)開關(guān))。

在開啟了動(dòng)態(tài)開關(guān)之后，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)之前處于下風(fēng)的均衡性能會(huì)有一個(gè)明顯的提升，其吞吐量最終與最佳性能重合了。也就是說動(dòng)態(tài)開關(guān)可以保證服務(wù)器即便在非最高性能運(yùn)行的情況下，還可以實(shí)現(xiàn)高可用性，這在之前是沒有的，也是一個(gè)新的突破。

LR內(nèi)存運(yùn)行示意圖

另外一個(gè)是又第三方內(nèi)存廠商提供的。如今在強(qiáng)調(diào)虛擬化的同時(shí)，用戶也在不斷增加內(nèi)存，這勢必對(duì)服務(wù)器來說也是不小的能耗負(fù)擔(dān)。LR內(nèi)存的出現(xiàn)就是為了解決這一問題，它本身是低能耗的內(nèi)存，而且相比傳統(tǒng)的R-ECC內(nèi)存來說我們可以明顯的看到它通過一個(gè)緩存芯片實(shí)現(xiàn)了更快速的數(shù)據(jù)讀寫方式，這也是它性能提升的原因所在。

LR內(nèi)存

提升了性能而又降低了功耗，這似乎是LR內(nèi)存最大的作用。事實(shí)上，LR內(nèi)存還可以實(shí)現(xiàn)非常大的存儲(chǔ)容量，在雙路平臺(tái)中它可以實(shí)現(xiàn)最大384GB的容量，四路平臺(tái)中這個(gè)數(shù)據(jù)將翻倍，達(dá)到768GB。

如今三星就已經(jīng)推出了這種規(guī)格的內(nèi)存，但是價(jià)位如何還是要等待市場的檢驗(yàn)。

終于到了該揭曉一切內(nèi)容的時(shí)候了。我們之前談了那么多E5-2600的特征，無非都是紙上談兵，畢竟大家沒有親眼看到這款處理器。現(xiàn)在我們就將介紹Intel送測的工程樣機(jī)，它所搭載的正是目前高端的E5-2690處理器，我們一起來先睹為快吧。

Intel送測工程樣機(jī)正面

Intel送測工程樣機(jī)背面

Intel送測工程樣機(jī)

前置接口

我們本次拿到的是Intel送測工程樣機(jī)，因此在造型上與零售的服務(wù)器相比還有一定差距。這款機(jī)器是雙路2U設(shè)計(jì)，使用了2.5英寸硬盤。但是我們測試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)只有內(nèi)置的一塊SSD 710可以使用，因此前置的硬盤就沒用到。

機(jī)身內(nèi)部設(shè)計(jì)

5個(gè)散熱風(fēng)扇

我們看到機(jī)身內(nèi)部設(shè)計(jì)非常寬敞，也正是我們剛剛介紹的那款S2600GZ主板。它一共提供了24條DDR3內(nèi)存插槽，包括了板載4個(gè)千兆網(wǎng)絡(luò)接口和外接的2個(gè)萬兆網(wǎng)絡(luò)接口。

讓我們激動(dòng)不已的至強(qiáng)E5-2690處理器終于要登場了。

LGA2011接口

至強(qiáng)E5-2690處理器，主頻為2.9GHz，工程樣品

CPU-Z識(shí)別信息

我們使用了最新版的CPU-z 1.59來識(shí)別這款處理器，顯示為至強(qiáng)E5-2690處理器，主頻為2.9GHz，三級(jí)緩存為20MB，采用了32nm工藝，8核心16線程。TDP為135W，是E5系列處理器中最高的。

服務(wù)器所使用的是三星8GB DDR3 1600內(nèi)存，共16根，總?cè)萘繛?28GB

測試平臺(tái)使用的硬盤，SSD 710企業(yè)級(jí)產(chǎn)品，200GB容量

服務(wù)器使用的萬兆網(wǎng)卡，來自Intel的82599芯片

服務(wù)器提供的電源，最大功率為750W，兩塊做了冗余

基本上，我們對(duì)于Intel送測工程樣機(jī)的介紹就到這里了。下面我們將通過與上一代Westmere-EP處理器的對(duì)比，看看至強(qiáng)E5-2690處理器的優(yōu)勢在哪，也從側(cè)面印證一下剛剛我們介紹的那些新功能是否有突破。

從規(guī)格上我們可以看出幾個(gè)變化。首先是至強(qiáng)E5-2690處理器的主頻只有2.9GHz，而對(duì)比的產(chǎn)品X5680有3.3GHz，這會(huì)對(duì)測試成績有一定影響，畢竟主頻還是很關(guān)鍵的。其次就是在三級(jí)緩存方面，E5-2680的緩存為20MB，而上一代的X5680只有12MB，差距還是挺大的。其他兩者都差不多，我們也選擇了同樣的軟件系統(tǒng)，看看兩者之間的性能差異。

對(duì)于性能方面的考察，我們主要分為子系統(tǒng)測試和應(yīng)用性能測試。在子系統(tǒng)測試中我們按處理器、以及磁盤等各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行了分項(xiàng)測試，當(dāng)然各子系統(tǒng)的測試成績也是相輔相成，也需要其它子系統(tǒng)的支持，并非是完全獨(dú)立的，只是對(duì)考察的子系統(tǒng)有所偏重而已。

處理器子系統(tǒng)測試

對(duì)服務(wù)器處理器子系統(tǒng)的考察，我們主要采用的是業(yè)界公認(rèn)的SPEC 2006測試，該項(xiàng)測試通過對(duì)數(shù)十個(gè)典型應(yīng)用程序的運(yùn)行，來測試系統(tǒng)處理器子系統(tǒng)在應(yīng)用中的整、浮點(diǎn)運(yùn)算效率。SPEC 2006測試具有很好的開放性，因此在業(yè)界為廣大用戶所接受，可以利用這一公開的測試結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)間運(yùn)算性能的比較。CPUCPU

此外SiSoftware Sandra也有測試子項(xiàng)可用于處理器運(yùn)算性能測試，其結(jié)果通常以每秒完成的指令數(shù)來表現(xiàn)。也可以用作不同處理器間運(yùn)算效率的比較。

SPEC CPU 2006 v1.1

SPEC是標(biāo)準(zhǔn)性能評(píng)估公司(Standard Performance Evaluation Corporation)的簡稱。SPEC是由計(jì)算機(jī)廠商、系統(tǒng)集成商、大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、咨詢等多家公司組成的非營利性組織，這個(gè)組織的目標(biāo)是建立、維護(hù)一套用于評(píng)估計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。

SPEC CPU 2006是SPEC組織推出的CPU子系統(tǒng)評(píng)估軟件最新版，我們之前使用的是SPEC CPU 2000。和上一個(gè)版本一樣，SPEC CPU 2006包括了CINT2006和CFP2006兩個(gè)子項(xiàng)目，前者用于測量和對(duì)比整數(shù)性能，后者則用于測量和對(duì)比浮點(diǎn)性能，SPEC CPU 2006中對(duì)SPEC CPU 2000中的一些測試進(jìn)行了升級(jí)，并拋棄/加入了一些測試，因此兩個(gè)版本測試得分并沒有可比較性。

SPEC CPU測試中，測試系統(tǒng)的處理器、子系統(tǒng)和使用到的編譯器(SPEC CPU提供的是源代碼，并且允許測試用戶進(jìn)行一定的編譯優(yōu)化)都會(huì)影響最終的測試性能，而I/O(磁盤)、網(wǎng)絡(luò)、和圖形子系統(tǒng)對(duì)于SPEC CPU2006的影響非常的小。操作系統(tǒng)內(nèi)存

SPECfp測試過程中同時(shí)執(zhí)行多個(gè)實(shí)例(instance)，測量系統(tǒng)執(zhí)行計(jì)算密集型浮點(diǎn)操作的能力，比如CAD/CAM、科學(xué)計(jì)算等方面應(yīng)用可以參考這個(gè)結(jié)果。SPECint測試過程中同時(shí)執(zhí)行多個(gè)實(shí)例(instances)，然后測試系統(tǒng)同時(shí)執(zhí)行多個(gè)計(jì)算密集型整數(shù)操作的能力，可以很好的反映諸如數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、電子郵件服務(wù)器和Web服務(wù)器等基于整數(shù)應(yīng)用的多處理器系統(tǒng)的性能。

我們?cè)诒粶y服務(wù)器中安裝了Intel C++ 11.1.034 Compiler、Intel Fortran 11.1.034 Compiler這兩款SPEC CPU 2006必需的編譯器，通過最新出現(xiàn)的QxS編譯參數(shù)，Intel Compiler 10版本開始支持對(duì)Intel SSE4指令集進(jìn)行優(yōu)化(假如只支持SSE3，則使用QxT編譯參數(shù))。我們另外安裝了Microsoft Visual Studio 2005 SP1提供必要的庫文件。按照SPEC的要求我們根據(jù)自己的情況編輯了新的Config文件，使用了較多的編譯選項(xiàng)。我們根據(jù)被測系統(tǒng)選擇實(shí)際可同時(shí)處理的線程數(shù)量，最后得到SPEC rate base測試結(jié)果(基于base標(biāo)準(zhǔn)編譯，SPEC base rate測試代表系統(tǒng)同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)的能力)。

和其它測試部件不同，SPEC CPU 2006需要大量的系統(tǒng)物理內(nèi)存，我們的SPEC測試在64位的Windows Server 2008 R2 下完成，對(duì)于每個(gè)運(yùn)算核心，最低配置1.5GB內(nèi)存。

內(nèi)存子系統(tǒng)測試

對(duì)于內(nèi)存子系統(tǒng)的考察，也是利用SiSoftware Sandra來實(shí)現(xiàn)，在該軟件中有相應(yīng)組件可進(jìn)行內(nèi)存帶寬、內(nèi)存延遲等方面的測試。

SiSoftware Sandra v2012

SiSoftware Sandra是一款可運(yùn)行在32bit和64bit Windows上的分析軟件，這款軟件可以對(duì)于系統(tǒng)進(jìn)行方便、快捷的基準(zhǔn)測試，還可以用于查看系統(tǒng)的軟件、硬件等信息。從2007開始，Sandra的Arithmetic benchmarks增加了對(duì)SSE3&SSE4 SSE4的支持，在Multi-Media benchmark中增加了對(duì)于SSE4的支持，另外還升級(jí)了File System benchmark和Removable Storage benchmark兩個(gè)子項(xiàng)目。對(duì)于新的硬件的支持當(dāng)然也是該軟件每次升級(jí)的重要內(nèi)容之一，SiSoftware Sandra 2012對(duì)NUMA架構(gòu)以及最新的Windows 7/Windows Server 2008 R2提供了更好的支持，此外測試項(xiàng)目和測試結(jié)果也有了略微的變化。SiSoftware Sandra所有的基準(zhǔn)測試都針對(duì)SMP和SMT進(jìn)行了優(yōu)化，最高可支持32/64路平臺(tái)。操作系統(tǒng)

之前在介紹處理器規(guī)格的時(shí)候，我們看到了部分CPU-z軟件的截圖，現(xiàn)在我們來一起了解一下軟件給出的系統(tǒng)詳細(xì)信息。

E5-2690處理器介紹，剛剛講過了

處理器緩存介紹，三級(jí)緩存增加到了20MB，上一代的Westmere是12MB

主板信息，顯然軟件還是有點(diǎn)問題，認(rèn)出的是X79，這是消費(fèi)類的主板型號(hào)(后面倒是有C600的字樣)

內(nèi)存識(shí)別，這里可以看到系統(tǒng)的128GB內(nèi)存，而且很明顯的看到四通道的字樣

24條內(nèi)存插槽

AIDA64是一款測試軟硬件系統(tǒng)信息的工具，它可以詳細(xì)的顯示出PC的每一個(gè)方面的信息。AIDA64不僅提供了諸如協(xié)助超頻，硬件偵錯(cuò)，壓力測試和傳感器監(jiān)測等多種功能，而且還可以對(duì)處理器，系統(tǒng)內(nèi)存和磁盤驅(qū)動(dòng)器的性能進(jìn)行全面評(píng)估。

測試的顯示器屏幕太小了，沒有完整的32個(gè)處理器核心(包括超線程)圖片

內(nèi)存的識(shí)別也有些問題，比實(shí)際的小了點(diǎn)，軟件誤差，哎呀

SiSoftware Sandra軟件我們常用的處理器計(jì)算性能測試軟件。在至強(qiáng)E3新出現(xiàn)的時(shí)候，我們將這款軟件升級(jí)到了2011版本。而如今，這款軟件最新的版本是2012，也只有此版本可以更好的支持至強(qiáng)E5處理器。雖然是Lite版本，但是對(duì)于我們的測試來說并無大礙。

結(jié)果真是讓人大吃一驚。在運(yùn)算性能上E5-2690以壓倒式的優(yōu)勢取得領(lǐng)先，成績甚至是上一代產(chǎn)品的一倍以上。當(dāng)然這僅僅是指計(jì)算性能，在多媒體方面，成績則病沒有那么夸張，但是據(jù)大多數(shù)項(xiàng)目都有40%以上的優(yōu)勢，這個(gè)成績是我們必須肯定的，也就是說新架構(gòu)的確帶來了不同的效果。

看過了計(jì)算性能，我們?cè)賮砜磧?nèi)存與緩存的性能。內(nèi)存方面我們知道，除了處理器內(nèi)部的改進(jìn)之外，就是內(nèi)存升級(jí)到了4通道，支持DDR3 1600;緩存方面就是從8MB提升到了20MB。這些提升有多大的變化?看看就知道了。

內(nèi)存部分總體看起來與上一代的差別不大，只是借助于緩存的優(yōu)勢的確能夠降低一些延遲，另外緩存的測試成績也有了近一倍的提升。

CineBench是基于Cinem4D工業(yè)三維設(shè)計(jì)軟件引擎的測試軟件，用來測試對(duì)象在進(jìn)行三維設(shè)計(jì)時(shí)的性能，它可以同時(shí)測試處理器子系統(tǒng)、內(nèi)存子系統(tǒng)以及顯示子系統(tǒng)，我們的平臺(tái)偏向于服務(wù)器多一些，因此就只有前兩個(gè)的成績具有意義。和大多數(shù)工業(yè)設(shè)計(jì)軟件一樣，CineBench可以完善地支持多核/多處理器，它的顯示子系統(tǒng)測試基于OpenGL。

值得一提的是，原來的CineBench R10已經(jīng)不能再適應(yīng)如今的測試需要，因?yàn)镽10只能支持24個(gè)處理器核心。如今的核心數(shù)量為32個(gè)(算上超線程)，所以只有R11.5能夠支持最多48個(gè)核心。

Westmere-EP測試成績

SandyBridge-EP測試成績

測試成績不可同日而語。在至強(qiáng)X5680中，單核心成績只有1.02，這次提升到了1.50;多核心成績?yōu)?4.58，這次提升到了24.70。不過MP成績沒有太多的變化，這是又架構(gòu)來決定的。總體說來，提升幅度在50%以上，性能很可觀。

SPEC是標(biāo)準(zhǔn)性能評(píng)估公司(Standard Performance Evaluation Corporation)的簡稱。SPEC是由計(jì)算機(jī)廠商、系統(tǒng)集成商、大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、咨詢等多家公司組成的非營利性組織，這個(gè)組織的目標(biāo)是建立、維護(hù)一套用于評(píng)估計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。

SPEC 2006是SPEC組織推出的一套子系統(tǒng)評(píng)估軟件，它包括CINT2006和CFP2006兩個(gè)子項(xiàng)目，前者用于測量和對(duì)比整數(shù)性能，而后者則用于測量和對(duì)比浮點(diǎn)性能。計(jì)算系統(tǒng)中的處理器、和編譯器都會(huì)影響最終的測試性能，而I/O(磁盤)、網(wǎng)絡(luò)、和圖形子系統(tǒng)對(duì)于SPEC CPU2006的影響比較小。操作系統(tǒng)內(nèi)存CPUCPU

SPECfp測試過程中同時(shí)執(zhí)行多個(gè)實(shí)例(instance)，測量系統(tǒng)執(zhí)行計(jì)算密集型浮點(diǎn)操作的能力，比如CAD/CAM、DCC以及科學(xué)計(jì)算等方面應(yīng)用可以參考這個(gè)結(jié)果。SPECint測試過程中同時(shí)執(zhí)行多個(gè)實(shí)例(instances)，然后測試系統(tǒng)同時(shí)執(zhí)行多個(gè)計(jì)算密集型整數(shù)操作的能力，可以很好的反映諸如數(shù)據(jù)庫、電子郵件和Web服務(wù)器等基于整數(shù)應(yīng)用的多處理器系統(tǒng)的性能。服務(wù)器服務(wù)器

為了運(yùn)行SPEC CPU 2006測試，我們統(tǒng)一安裝了Windows Server 2008 Enterprise x64 Edition SP1，在主流的x64處理器下，原生64應(yīng)用要比32位下快。我們還安裝了Visual Studio 2005 SP1、 C++/Fortran Compiler 10.0.025編譯器，對(duì)于支持SSE3指令集的處理器，我們使用了QxO編譯指令進(jìn)行了優(yōu)化。編譯時(shí)未使用SmartHeap商業(yè)優(yōu)化庫。Intel操作系統(tǒng)

SPEC測試代表了絕大多CPU密集型的運(yùn)算，包括編程語言、壓縮、人工智能、基因序列搜索、視頻壓縮及各種力學(xué)的計(jì)算等，包含了多種科學(xué)計(jì)算，可以用來衡量系統(tǒng)執(zhí)行這些任務(wù)的快慢。SPEC base測試包括浮點(diǎn)(fp)與整數(shù)運(yùn)算(int)兩部分。

整數(shù)運(yùn)算主要包含編譯、壓縮、人工智能、視頻壓縮轉(zhuǎn)換、XML處理等，此外，各種日常操作也主要是基于整數(shù)操作。SPEC CPU 2006的整數(shù)運(yùn)算包含了400.perlbench PERL編程語言、401.bzip2 壓縮、403.gcc C編譯器、429.mcf　組合優(yōu)化、445.gobmk 人工智能：圍棋、456.hmmer 基因序列搜索、458.sjeng 人工智能：國際象棋、462.libquantum 物理：計(jì)算、464.h264ref 視頻壓縮、471.omnetpp 離散事件仿真、473.astar 尋路算法、483.xalancbmk XML處理共12項(xiàng)。量子

SPEC CPU 2006整數(shù)測試成績

浮點(diǎn)運(yùn)算包括的全部都是科學(xué)運(yùn)算，科學(xué)運(yùn)算需要用到大量的高精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，如410.bwaves 流體力學(xué)、416.gamess 化學(xué)、433.milc 量子力學(xué)、434.zeusmp 物理：計(jì)算流體力學(xué)、435.gromacs 生物化學(xué)/分子力學(xué)、436.cactusADM 物理：廣義相對(duì)論、437.leslie3d 流體力學(xué)、444.namd 生物/分子、447.dealII 有限元分析、450.soplex 線形編程、優(yōu)化、453.povray 影像光線追蹤、454.calculix 結(jié)構(gòu)力學(xué)、459.GemsFDTD 計(jì)算電磁學(xué)、465.tonto 量子化學(xué)、470.lbm 流體力學(xué)、481.wrf 天氣預(yù)報(bào)、482.sphinx3 語音識(shí)別共17項(xiàng)測試。量子

SPEC CPU 2006浮點(diǎn)運(yùn)算測試成績

首先說明一個(gè)問題，就是我們對(duì)比所使用的至強(qiáng)X5680處理器是一款主頻在3.33GHz的產(chǎn)品，而對(duì)比的E5-2690主頻只有2.9GHz。我們知道，在SPEC CPU測試中，主頻會(huì)起到很大的作用，因此有必要說明一下。

即便主頻占優(yōu)，但是我們看到在整數(shù)運(yùn)算中X5680全面落敗，多數(shù)項(xiàng)目落后在60%以上，部分項(xiàng)目只有E5-2690的30-40%。這也從側(cè)面說明了E5-2690在架構(gòu)上的先進(jìn)性，即便不依靠主頻還是可以取勝。浮點(diǎn)運(yùn)算的成績中，X5680憑借主頻取得了部分項(xiàng)目的領(lǐng)先優(yōu)勢，但是整體還是不敵E5-2690，差距還是很明顯的。

我們利用Aitek AWE2101數(shù)字功率計(jì)和配套的軟件測試了整個(gè)服務(wù)器平臺(tái)在幾種不同的狀態(tài)下的功耗，AWE2101是一個(gè)高精度的數(shù)字功耗測試儀，主要包括如下項(xiàng)目：

P1：連接但不開機(jī)狀態(tài)電源

P2：系統(tǒng)啟動(dòng)完畢，5分鐘內(nèi)無動(dòng)作，但不休眠

P3：系統(tǒng)啟動(dòng)完畢，處理器滿載、磁盤以最大吞吐量工作

5位數(shù)字精度

在圖上我們終于看到了至強(qiáng)X5680的領(lǐng)先狀態(tài)，只是這種領(lǐng)先并非是好事情，這里的成績應(yīng)該是越低越好。同時(shí)需要說明的是，至強(qiáng)X5680的TDP為130W，而E5-2690的TDP為135W，還要高出一點(diǎn)點(diǎn)。但是實(shí)際測試的成績，在空載方面兩者差不多，但是峰值功率有了非常明顯的差距。測試顯示，至強(qiáng)E5-2690平臺(tái)相比上一代要節(jié)約最大20%以上的能耗，這個(gè)數(shù)字非常驚人。

測試到了這里，也就接近尾聲了。對(duì)于英特爾這款剛剛推出的E5-2600系列處理器來說，這個(gè)測試僅僅是一個(gè)開始，未來我們將會(huì)看到來自各個(gè)服務(wù)器廠商的產(chǎn)品，到那時(shí)我們將更為深入的了解到E5-2600的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。

從更新?lián)Q代的角度來說，E5-2600無疑是一款成功的服務(wù)器。在進(jìn)行了架構(gòu)革新之后，它的身上已經(jīng)完全看不到Westmere的影子，取而代之的是全新的SandyBridge系列。而相比小兄弟E3處理器來說，至強(qiáng)E5更重要的是在雙路互聯(lián)上發(fā)生了變化，這種變化為處理器提供了新的動(dòng)力。當(dāng)然，核心數(shù)量的增加也是必須的，它也是衡量處理器能力的一個(gè)重要硬件指標(biāo)。

從對(duì)比上我們可以看出，至強(qiáng)E5-2690相比上一代的X5680來說在性能上有了明顯的進(jìn)步，這些進(jìn)步帶來的提升是巨大的，部分項(xiàng)目翻了幾番，普通的項(xiàng)目也有60%以上的提升。對(duì)于應(yīng)用來說，更快速的相應(yīng)時(shí)間、更強(qiáng)大的動(dòng)力性能和更低的功耗則是我們希望看到的，英特爾的確給了我們這些新的驚喜。

至強(qiáng)E5，他來了，這或許是英特爾2012年為我們提供的最好的一份禮物。如果將英特爾比作一個(gè)大人，將新推出的E5-2690比作嬰兒的話，我就會(huì)說——僅以此文，獻(xiàn)給那剛剛出生的孩子，祝你健康成長。

tangrong