英特尔服务器级别CPU发展历程全解析

1、英特尔服务器级别CP侬展历程全解析CNET中国ZOL06年11月14日【原创】作者：中关村在线蔺晓峰成立于1968年的英特尔公司，在1971年发布了世界上第一款商用微处理器4004,经过几十年的磨练逐渐成为全球最大的芯片制造商，同时也是计算机、网络和通信产品的领先制造商。英特尔公司在1993年推出了全新一代的高性能处理器Pentium,由于CPU市场的竞争越来越趋向于激烈化，英特尔公司提出了Pentium商标注册，英特尔公司还替它起了一个相当好听的中文名字“奔腾”。1995年推出第一款PC服务器和工作站专用处理器PentiumPro,自此之后的11年中，处理器从16位到32位再到64位，从单核

2、到双核、四核乃至未来的多核，从150MHz到3GHz以上主频，从X86架构到IA64架构，从奔腾时代到崭新的酷睿时代，从intelinside到Leapahead我们领略到了英特尔领导服务器处理器发展潮流的雄姿与伟略，在英特尔“偏执”推动下，全球计算技术也在不断进步着。1995年秋天PentiumPro处理器1995年秋天，英特尔发布了PentiumPro处理器。已经初步占据了一部分CPU市场的英特尔并没有停下自己的脚步，在其他公司还在不断追赶自己的奔腾之际，又推出了最新一代的第六代X86系列CPUP6。P6只是它的核心架构代号，上市后P6有了一个非常响亮的名字PentimuPro=此款处理器

3、的内部含有高达550万个的晶体管，内部时钟频率为133MHZ,处理速度几乎是PENTIUM的PentiumPro等于是介于Pentium跟PentiumII之间的中央处理器芯片（CPU）,其架构等于是没有MMX的PentiumII。PentiumPro除了内建L2Cache以外，也支持多处理器架构，唯一缺点就是必须要用同一制程的PentiumPro才能使用多处理器架构。从这一代开始（P6）,英特尔也开始将为处理器的核心加入ReducedInstructionSetComputer（RISC,精简指令集）的架构设计，所以以后的英特尔x86处理器虽然是使用复杂指令集（CISC）,但是核心部分开始逐

4、渐采用RISC的架构。GJB0521EXSOOSL2SAIMPentiumPRO是PC服务器用处理器的开端，是英特尔首个专门为32位服务器、工作站设计的处理器，PentiumPro针对32位程序做了最佳化，所以运行16位程序效果反而不佳。后来是PentiumMMX的出现使它黯然失色，而且PentiumPro不支持当时很流行的MMX指令集，但仍然是32位处理器的赢家。以应用在高速辅助设计、机械引擎、科学计算等领域。1998年英特尔发布了PentiumIIXeon（至强）处理器，Xeon是英特尔引入的新品牌，用作取代PentiumProoPentiumIIXeon基于P6架构，使用440Gx（双处

5、理器芯片组）或450NX（四处理器芯片组）。与PentiumII不同，它有一个全速,不在芯片上的L2内存。它使用一个比Slot1更长的插槽Slot2,分别有512KB、1MB、2MBL2,及使用100MHz前端总线。PentiumIIXeon的内部结构包括了：兼容前几代英特尔微处理器结构；奔腾II处理器具有的P6微结构中的双独立总线结构和动态指令执行技术；它的一系列先进的特性加强了服务器平台对其环境的监测和保护能力。这些特性能帮助顾客建立一个健壮的信息技术环境，最大限度地增加系统正常运转时间，并保证服务器获得优化的设置及运行。1998年：PentiumnXeon处理器PentiumnXeon处

6、理器的功能还得到加强，能在具有可扩展性和可维护性的结构中为执行大量计算任务提供更高的性能。为此加入了512K或1M字节的二级高速缓冲存储器，其运行速度与处理器内核相同（450兆赫兹）。这使得向处理器内核传送的数据量达到了前所未有的程度。通过高容量的100兆赫兹的多事务处理系统总线，实现了与系统其它部分的数据共享；而多任务处理系统总线是一项突破性的技术，使系统的其余部分也有可能实现较高的处理速度。PentiumIIXeon处理器不但有更快的速度，更大的缓存，更重要的是可以支持多达4路或者8路的SMP对称多CPU处理功能。这个产品线面向中高端企业级服务器、工作站市场；是英特尔公司进一步区格市场的重

7、要步骤。Xeon主要设计来运行商业软件、因特网服务、公司数据储存、数据归类、数据库、电子，机械的自动化设计等。PentiumIIXeon处理器不但有更快的速度，更大的缓存，更重要的是可以支持多达4路或者8路的SMP对称多CPU处理功能。在PentiumIII发布后不久，英特尔在1999年推出了面向服务器和工作站PentiumIIIXeon处理器，用作取代PentiumIIXeon。除早期的几款型号采用0.25微米技术外，PentiumIIIXeon均采用0.18微米工艺制造，Slot2架构和SECC封装形式，内置32KB一级缓存及256KB/512KB/1MB/2MB二级缓存。PentiumI

8、IIXeon处理器作为PentiumIIXeon的后继者，除了在内核架构上采纳全新设计以外，也继承了PentiumIII处理器新增的70条指令集，以更好执行多媒体、流媒体应用软件。除了面对企业级的市场以外，PentiumIIIXeon加强了电子商务应用与高阶商务计算的能力。在缓存速度与系统总线结构上，也有很多进步，很大程度提升了性能，并为更好的多处理器协同工作进行了设计。1999年：PentiumIIIXeon处理器PentiumIIIXeon处理器共有两个核心版本：Tanner及CascadesTanner与同系列的PentiumIII核心（Katmai）没有分别，同有SSE及一少部份内存控

9、制优化。第一代Casades核心的PentiumIIIXeon处理器与同系列的PentiumIII（Coppermine）同有133MHz的前置总线（外频）、256KB的L2。第二代Casades（或称Casades2MB以分别二者）,有1MB或2MB的L2但只有100MHz的外频。高端的PentiumIIIXeon处理器基本上与低端的PentiumIII处理器一样，不一样的地方就是高端的处理器支持2Mon-dieL2cache以及36位虚拟内存系统，这使得高端系统拥有最高64GB的内存。在采用0.18微米工艺的时候，die尺寸是386mm2（几乎是普通PentiumIII处理器的4倍大小），

10、他们最高能在900MHz的时钟频率下运行，而典型/最大能耗是27W/41W。虽然它们的2Mcache的确增加成本，但高端的Xeon处理器的确很需要这些caches因为可用的内存带宽仅为最高1.6GB/秒。然而，4-wayx86系统上服务器应用程序看起来的确性能有了很大提高,特别是对于那些固定于x86平台上的客户。在4-way以及8-wayPentiumIIIXeon系统的时代，它们是非常受客户欢迎的，因为在大多数时间里比任何RISC类型的替代品都要便宜，高端的PentiumIII产品线或多或少地走到了尽头。在2002年期间，整个Pentium服务器的生产线基本已转向采用基于Pentium4处理

11、器的设计。在Xeon处理器中采用了先进的管理特性：处理器内部采用错误监测和纠正(ECC)机制，可以自动更正单位bit错误，对双位bit错误进行报警，有效地保护重要数据。提供了功能性冗余检测(FRC)以提高关键应用程序的完整性。在同一个系统中可以使用4个PentiumII/III/Xeon处理器进行SMP处理。2001年英特尔公司将Xeon的前面去掉了Pentium的名，发布了Xeon处理器，当然这并不是和x86脱离了关系，而是更加明晰品牌概念。第一代核心使用当时最新的NetBurst架构，名为Foster。跟Pentium4不同，它的主要市场为工作站。2002年，130纳米的Xeon发布本版本

12、核心为Prestoniah它支援英特尔的超线程技术，拥有512KB的L2。同时，新的芯片组E7500支援双管道DDR亦配合此Xeon发布。不久，它的前置总线亦由100MHz400MHzQDR提升至133MHz533MHz。因为本版本的Xeon在效能上非常不错，另一方面，E75XX芯片组又有更大的优势，故顿时成为高销量的服务器及工作站处理器。IntelXeonDP处理器在整个IntelXeon处理器家族中，我们可以见到诸如Xeon、XeonDP和XeonMP这三种叫法，其实这三种叫法仅代表两种不同的至强处理器子系列，Xeon与XeonDP是同一系列，其中的“DP”就是“dualprocessor

13、（双处理），即支持双处理的处理器的意思，在处理器上标注的仅“Xeon”字样；而XeonMP中的“MP”是multiprocessor（多处理），也即支持多处理的处理器意思，在处理器上标注的是完整的“XeonprocessorMP"字样。IntelXeonMP处理器Xeon处理器基于英特尔的NetBurst架构，有更高级的网络功能，及更复杂更卓越的3D图形性能。XeonMP处理器拥有更高的工作频率、内部整合的三级缓存、对未来超线程技术支持。这些使得IntelXeonMP处理器成为目前为止最为强大的服务器“动力核心”。和较早前的Xeon处理器不同的是，XeonMP处理器拥有更高的工作频率

14、（其时钟频率是一年前发布的900MHzPIIIXeon芯片的两倍）、内部整合的三级缓存、还有对未来Hyper-Threading（超线程）技术的支持。这些都使得IntelXeonMP处理器成为目前为止最为强大的服务器”动力核心"。XeonMP与带2MBLevel2缓存的PentiumIIIXeon相比，可将系统运行性能提高40%。自从AMD公司在2003年4月率先推出了Opteron芯片，打破了低端32位和高端64位之间互不兼容的尴尬局面后，在业内引起了一定轰动。一方面，促使了一些厂商与AMD的合作，以便及时推出相关产品；另一方面，大家把眼睛盯在了英特尔的身上，静观势态发展。而此时的

15、英特尔公司却像姜太公钓鱼一样，不紧不慢，稳坐钓鱼台，也许他胸中自有成竹，不害怕这场IT革命风暴的到来，也许他想在吊吊大家的胃口的同时，也关注一下究竟这个产品是否真正有它的市场所在。直至一年之后的2005年，英特尔公司的32位和64位兼容的Nocona新至强处理器才展露头脚，让大家看到了它的面目。Nocona处理器采用90纳米制程技术，主频高达3.60GHz,它整合DemandBasedSwitching以及EnhancedIntelSpeedSte鼓术，能机动调整功率并降低处理器的耗电需求。2005年：Nocona至强处理器Nocona新至强处理器是一款32、64位计算的混合模式计算平台。它最

16、显著特性就是在支持32位应用程序的同时，也能运行64位应用程序。因此Nocona新至强处理器能够兼容当前市场上所有的基于16位和32位软件，同时对64位架构下开发的应用软件也能够完全兼容。从内存寻址来说，打破了以往纯32位架构最大232字节寻址能力的极限，最高可实现近4.5TB的寻址能力，如此大量的内存足以满足当前高端工作站、网络服务器、数据服务器的处理需求以及未来软件应用的需求；从技术角度来看，Nocona新至强处理器比传统的32位增加了8组寄存器，可减少CPU对L1、L2缓存以及内存的访问次数，从而提高CPU的工作速度；再加上英特尔处理器既有的耗电低、体积小、辐射少、兼容性强等特点，促成了

17、Nocona新至强处理器在计算平台上无可比拟的优势，可为诸如媒体和游戏等应用带来出色的系统响应能力。2005年，英特尔发布了“Irwindale”核心的至强处理器,这款产品与英特尔Pentium4600系列处理器的架构有些类似，“Irwindale”Xeon处理器采用了90nm制程，其时钟频率在3.0GHz至3.6GHz之间，其最大的特点就是英特尔在这款Xeon处理器上设计有2MB的二级缓存，比“Nocona"”核心的Xeon处理器多了1MB°“Irwindale”核心的Xeon处理器支持SSE,SSE-2,SSE-3采用了IntelEM64T技术，并且支持Hyper-Th

18、reading技术，从这些技术特征上我们不难看出，Irwindale”核心的Xeon处理器的性能应该是不错的中关村在线2005年：Irwindale核心至强Irwindale核心是Nocona核心的升级版本，将2级缓存增大1倍，升级为2MB。这也是区分两种单核至强的最简单方法，目前市售的至强大部分为Irwindale。该核心的主流至强处理器功耗为110W,3.0GHz低电压LV版本功耗最低，仅为55W。它们同样采用Socket-604设计，同样拥有800MHzFSB,这样新的Xeon处理器将可以运行在目前市面上主流的英特尔E7520/7525/7320Xeon主板上面。英特尔凭借自己长久以来在

19、封装技术上的领先优势，在2005年10月10日，发布了其首枚双核心XeonDP(PaxvilleDP)。这款全新的处理器将可以帮助提高多线程服务器应用的性能并缩短响应时间。2005年10月10日：PaxvilleDP双核处理器PaxvilleDP是将两颗2MB二级缓存的“Irwindale”至强DP处理器，封装在一颗CPU中，这样的做法与早期的PentiumD处理器如出一辙。这款全新双核至强处理器拥有2.80GHz的运行速度和800MHz系统总线，每个内核独享2MB二级高速缓存。由于每个内核都配置了高速缓存，所以系统总线上的数据量将大为减少，并使每个内核都可以更快地存取数据。止匕外，它还采用了

20、英特尔64位内存扩展技术、超线程（HT）技术、英特尔病毒防护技术、按需配电等。基于这些处理器的服务器非常适合用于诸如网络服务器、基础设施和电子邮件等应用。英特尔在最短时间内造就了“PaxvilleDP”处理器，也为其在双核服务器处理器领域层层递进的产品线下出了第一步“棋子”。2005年11月2日，双内核英特尔至强7000系列处理器（原代号"PaxvilleMP”）发布，其主频为3.0GHz,并带有667MHz双独立系统总线。该全新处理器将适用于采用英特尔E8500芯片组的现有平台，此芯片组专为双内核而设计。英特尔至强7000系列处理器将全新水平的双核企业级性能引入了4路及更多路服务器

21、，每个内核带有2MB二级高速缓存。由于配置了4枚处理器，基于这些处理器的多路平台能够同时处理多达16个操作系统线程，与之相比，前代多路平台只能处理8个线程。该平台还将包含一个双独立系统总线、DDR2内存、PCIExpress内存RAID和I/O技术。初步的测试结果显示，它可以提供比前代产品高60%的性能。这些服务器平台适合于中级企业应用，如数据库、金融服务和供应链管理等。2005年11月2日：英特尔志强处理器7000系列至强7000系列处理器是第一款硬件支持虚拟化的英特尔处理器。英特尔公司宣称，随着至强7000系列的发布，在TPC-C最新公布的性能指标评测中，采用此全新处理器的四路服务器的性能

22、测试结果将再创新纪录。2006年3月14日，英特尔发布了全新的双核心XeonLV低电压版本，核心Sossamad。Sossamar®基于CoreDuo处理器技术，支援当时Xeon拥有的技术，VirtualizationTechnology,667MHz前置总线，双核心处理器只有32位元。SossamanProcessor65nmproui&EWcbnologyIhstoffer4improvedperlcnmanc«ov«rcurreflrgeneralonintelPwnHum®胡proce$qr$*时cwFeatures-OuaiProces

23、sor*DurICortt36bitmtmoryaddressing.FSBMdre早，fl«dSSparity,mullThreadingsupport-2M8L2cachaInitialfrequencyprojected就-23GHz*667MHiFSBforDPvia3*ICBdctal灯chainedThermalandMtqhanil：- Tjmax100*C- TDP:31wandI6w(LV)SKU零avairabte- PassivecooFing(wllbsyslcmtin)solutionwillbeavailablePackage:jiFCPGAwllhIPD

24、*g1f|。pinm#pEihancedfr»telSpe«dS帕由BtechncFogy(GflyMrvJMc3)Schtduilo:ZOLCOM.CN中关村在线Vali出Hk>nandLeaderAccountCustomerNomlnatians：题则Launch:Est.Q1*QEintgl.2006年3月14日：Sossaman核心双核XeonLV处理器英特尔公司针对服务器、储存及电信设备市场推出新方案，能在空间与电力受限的环境中发挥更高的性能。这是第一款结合双核心技术以及英特尔创新功耗管理功能的低电压IntelXeon处理器（代号：Sossaman）能提升

25、最佳化电源使用的价格/性能比，每瓦性能比之前推出的IntelXeon处理器与平台提升2至4倍。Sossaman®基于CoreDuo处理器技术，支援当时Xeon拥有的技术，VirtualizationTechnology,667MHz前置总线，双核心处理器只有32位元。此次新推出的低电压双核心IntelXeon处理器总耗电量约为31瓦，能够满足高运算密度与电源最佳化等方面的建置需求，其中包括1U机箱与刀片服务器、SAN与NAS解决方案、以及网络基础建设设备。新款处理器在因应像高性能运算与金融服务等各种多重线程、多任务作业应用的需求方面，有相当优异的表现。2006年5月23日，英特尔发布

26、了其65纳米的双核心Xeon（Dempsey核心），并命名为DualCoreXeon5000系列。这是英特尔第一款采用65nm工艺制造的至强处理器，除了制造工艺外，与之前的至强处理器相比主要有以下两点不同。采用1066MHz前端总线，是先进的新一代服务器Bensley平台支持的第一款处理器。这也是由于性能有赖于频率，功耗过高、散热困难的NetBurst架构的终结产品。除了支援多处理器外，其他跟其桌面版本Presler一样。本系列时脉由2.67至3.73GHz不等5030-5080，拥有667MHz或1066MHz的前置总线，4MBL2每核心2MB。本系列的Xeon使用全新的接口SocketJ,

27、或称LGA7712006年5月23日：Dempsey核心Xeon5000系列Dempsey处理器的5000系列采用的是Netburst架构，NetBurst作为IntelPentium系列的第四代接班人，一路走过了0.18pm和0.13仙m制程，把芯片带入到90nm制程的“纳米”时代。然而，随着65nm制程的横空出世，以及双核、多核服务器成为主流，NetBurst也逐渐地完成了自身提升主频的历史使命。英特尔以新低价位推出的基于Netburst微架构的5000系列，已经为高价值的服务器和工作站市场，带来了更高性能和更低功耗的创新表现。Dempsey核心Xeon5000由于采用了全新的65nm工艺

28、制造，至强5000系列较英特尔上一代双核至强产品（Paxville）性能有所提升。而在功耗方面，尽管采用了最先进的65纳米工艺进行制造，但是顶级的3.73GHz、前端总线1066MHz高性能版本的Dempsey功耗仍高达130W,仅次于采用第一款采用双核的Paxville至强处理器的135W。采用双核心、65nm工艺、每个核心拥有2MB独立二级缓存的Dempsey,基本上可以看做可以双路运行的Presler核心的PentiumD。2006年6月26日，英特尔发布了基于酷睿微体系架构的至强5100系列双核处理器。至强5100系列双核处理器的研发代号是“Woodcrest',是英特尔推出的

29、革命性的“酷睿（Core）”微体系架构的第一款处理器，甚至早于桌面级的“扣肉（Conroe）”。当然,这种“早产”与竞争对手的皓龙处理器不无关系。官关村在线ZOLXOMjCN2006年6月26日：至强5100处理器该处理器与至强5000系歹相同65nm制造工艺、双独立总线，LGA771接口。但是采用了两个可以共享的4MB缓存，以及高达1333MHz的前端总线，当然还有“酷睿”微体系架构的5大法宝：宽位动态执行、智能功率特性、先进缓存管理、智能内存访问还有高级数字媒体增强。至强处理器5100系列作为基于英特尔酷睿微体系构架的第一款处理器，是英特尔未来服务器、移动和桌面产品构架统一的首发，它充分地

30、体现了酷睿微体系构架在性能和能耗方面的优势。酷睿微体系架构提升了新处理器的性能，同时也是冠以IntelCore2Duo处理器品牌的移动和桌面广品的设计基础。由于架构的全面升级，至强5100不再以高频率引领性能，即使是最高等级的至强5180的频率也只有3.0GHz,但是性能却可以让英特尔重新开始当一个领跑者。英特尔公司在8月29日发布了其最后一款Netburst处理器TulsaXeonMP7100系列，Tulsa主要用于四路及以上服务器系统中，本款TulsaXeonMP处理器是采用IntelNetBurst架构的最后一种芯片，而并非是基于其最新推出的Bensley平台。但是英特尔认为，MP系列X

31、eon处理器开发时期相对更长，所以延用NetBurst平台,但是从客户应用角度上说，其性能可以提升70%,性能/功耗比提升3倍，以及更佳的稳定性和兼容性，更实用的VT虚拟技术。TrulandTheMPConsolidationPlatformIntelVirlualizatiotiTechnologyLeadershipRAS2H'O6TulsaProcessor1.6MBSharedOn-dieCacheCacheReliabilityAdvancements2006年8月29日：Tulsa核心XeonMP7100处理器Tulsa核心XeonMP7100处理器将替代现在基于Paxvi

32、lleMP核心的7000系列处理器，二者之间的主要差别在于完成了由90nm向65nm制造工艺的过渡，从而改善了产品的性能和功耗水平。与PaxvilleMP相比，Tulsa的性能提升了1倍，每瓦性能比提升近2倍。7100系列服务器内部结构Tulsa完全兼容于英特尔的另两款芯片：PotomacMP,PaxvilleMP,保护用户和协作厂商的投资；另外这二款产品采用90纳米工艺，而Tulsa则为65纳米工艺；65纳米技术可在同样大小的表面放入更多晶体管，晶体管的增加，也让Tulsa得以具备更大的缓冲内存，拥有16MBL3缓存。英特尔在9月底发布至强3000系列处理器，专门面向中小型企业领域。此系列服

33、务器是与酷睿2双内核台式机处理器是近亲，在低端服务器中使用。2006年9月：至强3000系列处理器双核英特尔至强3000系列处理器基于英特尔酷睿微体系结构，由高性能的Core2Duo芯片组成，并采用Intel64架构和高达1066MHz的前端总线，与PentiumD等采用NetBurst架构的处理器相比，它在性能和效能比方面要胜出一筹。这些平台可为当前的商业应用提供出色的性能，能够运行广泛的32位和64位应用，并提供充足的未来扩展空间。新的处理器将取代目前用于小企业入门级服务器的奔腾D处理器。随着双核英特尔至强3000系列处理器的推出，英特尔首次把全部服务器处理器命名为Xeon一个品牌，从而使企业能够更加方便地从一系列业经验证的企业级处理器和平台中做