AMD巴塞羅那 真四核改變游戲規則

    2003年，AMD公司歷史性地推出集成內存控制器的的皓龍（Opteron）系列服務器處理器，改變了x86服務器處理器市場上英特爾一家獨大的局面，迅速從幾乎為零到占據了20％多的市場份額；而將在9月10日面世的“巴塞羅那”四核處理器，將再次改變x86服務器市場上的游戲規則。AMD對此信心十足，并認為巴塞羅那對行業的影響會比AMD原來預期的更大。先不論巴塞羅那是否影響到了整個行業，但它起碼影響到了英特爾：對巴塞羅那，英特爾如臨大敵，將原定9月11日發布的四核四路至強7300匆忙改到了9月6日，這也從一個側面證實了巴塞羅那的分量。

    實際上，全球服務器市場對x86服務器處理器的認可度都在不斷提升，需求也在不斷加大。從各種第三方的數據可以看出，近幾年以來，x86服務器市場在不斷擴大，而傳統的RISC服務器市場則是穩中有降。隨著x86服務器在性能上的不斷提升，例如虛擬化技術也在x86平臺上逐漸成熟，這些都加強了x86服務器在企業IT基礎架構當中的地位。x86服務器不再是以往僅能勝任文件服務器、Web服務器的低檔產品，甚至已經進入了企業的關鍵應用。相應地，AMD的巴塞羅那處理器由于在性能、虛擬化、投資保護以及能耗等四個方面的優勢，更令用戶期待。

    真四核帶來超強性能

    與競爭對手的處理器相比，巴塞羅那處理器沿用了帶來成功的直連架構，使內存帶寬可達傳統“前端總線+北橋”架構的兩倍多，內存響應時延僅為傳統架構的一半。同時，由于集成了DDR2內存控制器，也使內存延遲達到最低。不僅如此，直連架構也使皓龍處理器有了更好的升級擴展能力，I/O帶寬、內存容量能夠與處理器數目同步增長，從而搭建一個平衡的系統。作為對比，傳統的“前端總線+北橋”的架構在升級了處理器數目之后，就不得不放棄前端總線和內存速度。

    巴塞羅那的內存控制器就采用了雙72位總線，內存傳輸帶寬達到了10.7 GB/s，3個HyperTranport傳輸總線達到了24GB/s的傳輸速率。根據第三方的數據測試，在兩路平臺上，真四核皓龍處理器提供的內存帶寬比對手的四核處理器內存帶寬高124％。不僅如此，巴塞羅那采用了真四核設計，即四個處理器都能夠共享緩存，相互之間直接溝通而無需總線，這就極大地提高了巴塞羅那的效率。競爭產品采用了多芯片封裝設計(MCM) 來代替真四核的設計，從而受限于前端總線，使處理器的整體效能打了折扣。

    此外，AMD的智能緩存技術也為巴塞羅那增色不少。巴塞羅那設計了三級緩存，其中所有的4個核共享2MB的三級緩存，每個核都有自己的一級、二級緩存。由于一級緩存的容量往往很小，因此在執行應用時經常會用到二級或者更高級的緩存。如果當一個內核運行一個大的工作負載占用了所有的三級緩存并需要訪問主內存時，保有一級和二級緩存的其他內核還可以執行更小的應用，也保證了Barcelona處理器能夠提供更好的并發能力。作為對比，英特爾的四核處理器是每兩個內核共享二級緩存，這就導致一個處理器的大工作負載占用所有的二級緩存且訪問主內存時，另一個處理器將處于完全不能工作的狀態。

    領先的硬件虛擬化設計

    VMware上市后收到投資者的熱捧，讓EMC收獲頗豐，高揚的股價昭示著x86架構上虛擬化技術的廣泛應用。根據分析公司的統計，北美地區現在有25％的用戶開始采用虛擬化技術，而這個數字將在明年達到70％。因此，提供更好的虛擬化支持對用戶有極大的幫助。根據第三方的統計，得益于皓龍處理器的直連架構，早先的雙核皓龍在虛擬化性能上就比競爭對手的同檔次產品高出很多：在支持20臺虛擬機時，皓龍服務器的Web服務提高2倍以上、文件和打印服務性能提高50%以上、功耗降低15%、CPU余量多14%。而在真四核皓龍里，這一優勢得到進一步增強。

    在巴塞羅那中，AMD提供了Device Exclusion Vector（DEV）等新技術。DEV技術允許Hypervisor創建保護域，使得設備在未經授權的情況下不能訪問內存頁面，從而提高虛擬化安全性。AMD還在Barcelona中提供了帶標簽的 TLB（地址轉換后備緩沖器），使虛擬機之間的切換無需每次都刷新TLB，從而提高了虛擬化性能。需要指出的是，TLB是CPU中的一個表，用于存儲最近使用的從虛擬到物理內存翻譯記錄。

    此外，巴塞羅那還提供了快速虛擬索引（Rapid Virtualization Indexing）技術，可以在硬件中完成內存查詢，減少Hypervisor對虛擬機的干預，并縮短Hypervisor切換時間?？梢哉f，更好的虛擬化架構為巴塞羅那提供了更好的擴展性、更低的成本，使工作負載增加時，性能同步提升。

    精細控制帶來能耗優勢

    隨著能源費用的高漲，客戶對高能效性表現的處理器也越來越重視，AMD也據此提出了每瓦性能的理念。在功耗方面，巴塞羅那并不僅僅是簡單地保證了四核與雙核功耗相同，實現了每個處理器內核的功耗降低一半，還進一步對Barcelona在各種環境下的表現進行了優化。例如，AMD CoolCore技術可以自動關閉處于空閑狀態的邏輯區塊，還能夠實現內存控制器讀或者寫功能的分別關閉，加上Barcelona處理器可以支持獨立動態核心技術，每個內核都可以根據自己的負載情況決定當前的主頻，從而降低了能源消耗。

    在新的巴塞羅那處理器當中，AMD還設計了雙重動態電源管理功能，為處理器內核和內存控制器分別設立了電源供應，從而使內存控制器能夠以更高的頻率工作，提供更大的帶寬。在I/O方面，巴塞羅那處理器還采用了基于AMD內存優化器技術的獨立內存控制器，能夠以雙倍訪問內存，提高內存帶寬。

    平滑升級保護用戶投資

    AMD在設計時首先考慮的就是一致的平臺和路線圖。AMD曾表示，“客戶肯定會關心平臺和產品路線圖，因為客戶今天和明天所用的產品就是由此而來。所以，AMD的設計目標就是盡可能少地改變后臺，盡力降低轉換成本，并且為AMD的處理器提供平滑的升級路線。”因此，AMD在設計產品時的一個重要目標就是確保用戶的無縫升級。AMD公司的客戶不想有一個“非常不連貫的升級路徑”，即那種需要改變芯片組或者供應商的方式。顯然，這種改變會帶風險和更高的成本。更重要的是，這會造成售后服務上的困難。

    四核巴塞羅那由于功耗與上一代雙核處理器一樣，而且在電氣特性和插槽上均沒有改變，這就使用戶可以通過升級BIOS的方式將現有的平臺升級為四核處理器平臺。這種做法也獲得了OEM的一致贊賞，曙光公司表示，將把旗下的皓龍服務器全線升級到四核巴塞羅那處理器。

    可以說，隨著數據中心對虛擬化、能耗等方面的重視，能夠平滑升級的巴塞羅那處理器成為了數據中心的非常好的選擇。因為，真四核皓龍具備的優勢主要是在保證了平臺一致性（插槽、電氣特性均不變）的前提下，采用真四核架構和增強的核心技術，實現了前所未有的x86平臺上的虛擬化特性、吞吐能力和內存帶寬。從而讓業界和用戶們認識到：要獲得性能的大幅提升，有時候并不用重新采購一整套硬件系統，而可以簡單到換一換處理器就可以。未來的游戲規則，將因巴塞羅那的出現而不同<