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              強勢插入 英特爾至強D處理器解析

              2015-05-12劉斌《微型計算機》2015年5月上

              隨著移動互聯以及云服務的高速發展,對通信運營商和云服務提供商的數據中心提出了更高的要求。一直以來,尋求更低能耗成本和更高效的處理性能成為行業用戶的新需求,所以近期英特爾發布了全新的至強D系列產品。該系列特別針對網絡設備和運營商而設計,實際性能介于至強E5和凌動C2000系列之間,但它的獨特之處在于,這是首款基于至強的SoC芯片,而且采用14nm制程生產,在具備出色低功耗特性的同時,擁有較為不錯的性能表現。

              至強D系列處理器問世

              此次英特爾率先推出的至強D處理器包括兩款產品—D-1540和D-1520,其中D-1540擁有8核心16線程,主頻2.0GHz。D-1520擁有4核8線程,主頻2.2GHz。兩者的TDP功耗均為45W,并且大睿頻均為2.6GHz。

              至強D處理器參數及芯片結構
              至強D處理器參數及芯片結構

              英特爾的處理器發展一直遵循“Tick-Tock”周期,Tick代表全新制程更新,Tock代表微架構更新。英特爾在2013年推出代號“Haswell”全新架構CPU,但仍然基于22nm制程;在2014年將制程繼續推進到14nm,也就是代號“Broadwell”的產品?!癇roadwell”早見于去年9月份推出的Core M系列處理器,在今年的CES上則大放光彩,英特爾共推出了17款Broadwell-U處理器。按照其以往的產品發布進度來看,服務器端的產品基本上會晚于桌面端一代,但3月份就推出的至強D處理器可算是打破了這一規律。這是英特爾首個14nm級的服務器核心,不但幾乎同步采用了先進的制造工藝,讓其TDP功耗僅在20W~45W之間,而且還是首款基于至強的SoC產品。對于同時追求低功耗和性能的運營商和網絡服務商而言,在動態Web服務、專用托管和Web高速緩存為主的超大規模輕量型工作負載,以及公有云、暖存儲等領域都會有它的用武之地。

              真正的至強級內核結構

              至強D處理器設計為高8個Broadwell核心,每個Broadwell內核本身又包含一個32KB數據高速緩存及一個32KB指令高速緩存,還有一個256KB的二級共享高速緩存,以及1.5MB的末級高速緩存(LLC Cache),末級高速緩存總容量為12MB,并且在所有內核之間還可以共享。該核心還支持超線程技術,即可以支持16線程。所以,至強D的核心和其它至強處理器是相同級別的,這在性能方面就比之前針對低功耗服務器市場的凌動C2000系列擁有較大的優勢,而且能夠提供至強級別的功能。
              由于這一代Broadwell主要是更新制造工藝,其內核架構仍然基于Haswell,因此至強D與至強E系列處理器在所有虛擬化技術、功耗管理RAPL、SMBus PACI接口以及平臺存儲擴展等方面均保持相同。

              內存支持能力比凌動C2000強

              在內存控制器方面,它雖然比之前的至強有所縮減,比如只有兩個內存控制器,支持雙通道內存,四個DIMMs,支持伸縮式128GB可尋址內存。但內存支持卻很全面,不但支持DDR3L和新的DDR4內存規格,而且SODIMM、UDIMM、RDIMM等內存種類都支持。

              英特爾D處理器擁有雙內存控制器,支持DDR3L和DDR4內存。
              英特爾D處理器擁有雙內存控制器,支持DDR3L和DDR4內存。

              至強D處理器還支持ECC和非ECC,提供RAS特性,包括一位糾錯和雙位糾錯,同時處理器和DRAM之間具有地址和數據路徑糾錯的特性,并且對于DDR4,至強D處理器還會使用其他技術,通過置亂來減少錯誤率。借助DDR4,目前的DIMM技術可以提供兩種新功能,一種功能是命令地址模仿,它在Haswell和Broadwell至強D處理器系列產品中均提供。除了該功能,所有的DDR4 DIMM還支持適當的CRC檢查,旨在防止寫入時出現的錯誤傳播到磁盤,這一功能也在至強D處理器上被使用,以提高使用DDR4技術的容錯率。此外,英特爾還在至強D處理器的PCI-E I/O子系統中添加了ECRC保護,支持對CRC包進行微處理,我們可以將包中的CRC信息從設備上直接傳送至根組件(Root Complex),而且它會隨CRC全程全面保護PCI-E數據以上傳的方式通過I/O子系統。

              至強D處理器為SoC產品,集內核、網絡控制器、南橋于一體。
              至強D處理器為SoC產品,集內核、網絡控制器、南橋于一體。

              不過在這一代產品上,英特爾并未部署和驗證某些更高級的特性,如英特爾高端產品上的鏡像和備用特性。

              至強D的內存控制器仍然是服務器級的,叫做本地代理內存控制器復合體HAMC。它通過雙向環形總線連接高速緩存和內核部分。連接了8個Broadwell內核及8個末級高速緩存片。該環形總線是一種并行架構,每個內核搭配一個高速緩存片,形成一種物理組織。同時,LLC末級緩存在所有內核間共享,每個高速緩存代表一個獨立的處理管道。在這一特定配置中,末級高速緩存支持一次處理多達8個并發請求。并且,整個處理過程是處于智能調控狀態,在正常情況下,所有8個內核可以訪問整個高速緩存、分布式高速緩存及末級高速緩存,并且動態調配內核訪問高速緩存區??梢垣@得較高的命中率,并直接通過用于連接內核及內存系統的高帶寬傳輸環將數據返回至內核。

              至強D處理器采用了智能緩存調控機制
              至強D處理器采用了智能緩存調控機制

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