小型机技术基础概述及各厂家小型机介绍

小型机技术基础概述目录小型机历史及定义各厂商小型机内部构造小型机体系结构小型机分区技术介绍小型机CPU介绍小型机操作系统小型机与x86服务器对比第一代计算机和大型机世界上第一台现代电子计算机“埃尼阿克”(ENIAC)，长30.48米，宽1米，高2.4米，占地面积约170平方米，30个操作台，重达30英吨，耗电量150千瓦，每秒执行5000次加法或400次乘法。1964年，IBM推出了划时代的大型机System360，System360成为第一部具有硬件扩充弹性化的特点的大型主机。小型机名字由来1965年DEC公司的PDP-8的小型计算机发布上市，此时伦敦街头正流行“迷你裙”，因此这款当时小巧玲珑的机器被称为“Minicomputer”，产品一经推出，由于其小巧的外形和具有竞争力的价格受到市场青睐，并引发了当时计算机市场的小型化革命，小型机的名字由此而来。小型机定位目前市场上按体系架构分类，服务器可分为：X86服务器、小型机、大型机大型机小型机X86服务器厂商：IBM厂商：IBM、HP、Oracle、浪潮厂商：浪潮、Dell、联想、曙光、华为等单机性能出货量小型机定义小型机泛指各个计算机厂商生产的基于RISC（ReducedInstructionSetComputer精简指令集）或者EPIC技术的CPU，运行UNIX一类操作系统（每个厂商都有自己“改良版”的UNIX）的服务器，此类服务器一般用于商业领域计算、处理的应用。CPU操作系统厂商目录小型机历史及定义各厂商小型机内部构造小型机体系结构小型机分区技术介绍小型机CPU介绍小型机操作系统小型机与x86服务器对比各厂家小型机产品小型机属于中高端服务器产品，有研发能力的各大厂商为维持在服务器市场的战略地位都会推出自己的小型机产品，目前拥有小型机产品的厂商主要有IBM、HP、Oracle和富士通及中国浪潮小型机采用的是主机/哑终端模式,并且各家厂商均有各自的体系结构,彼此互不兼容。各厂家小型机产品线中端高端低端超低端>250万15-25万25-50万50-100万100-250万超高端K1910K1930K1950P780P770P760P750P740P730P720P710K1产品线IBMPowerSuperdome2Rx9900SD

28sRx9800HP动能系列Rx2800i4CAMPSPARCT5-2

SPARCT5-8/M10-4S

SPARCT5-4/M10

OracleT5浪潮国产小型机产品线旗舰型32路256核核心型

32路128核灵动型8路64核K1950K1930K1910

整机RAS特性增强

计算性能提升K1产品线实现关键应用主机高中低端市场全面覆盖K1910——灵动迅捷，关键应用系统的高效整合平台K1930——坚若磐石，关键应用系统的护航基石K1950——卓越超群，关键应用系统的最佳部署平台配合K-UX、K-DB，满足全部关键行业客户需求下一代千核级关键应用主机小型机构成-天梭K1系统浪潮天梭K1系统采用模块化设计，包括计算模块、互连模块、管理模块等，其中计算模块为主要模块，包含CPU、内存等部件，互联模块用于各个计算模块的连接计算模块互连模块管理模块散热模块I/O模块电源模块各个模块小型机构成-天梭K1系统计算模块内部结构浪潮天梭K1系统硬件系统互连拓扑如右图所示：主要由8个计算模块和4个NR板组成，每个计算板上两个NC芯片，每个NC芯片有4个高速NI端口，每个NI端口的速率达到8.5GB/s，16个NC和4个NR实现全互连。小型机构成-天梭K1系统计算模块内部结构计算模块为系统提供强大的计算能力，以及多种设备接口，是系统的核心模块小型机构成-天梭K1系统K2芯片国际先进的自主知识产权的处理器协同芯片16端口的高阶交叉开关实现32路系统的单级网路跳步连接通过高带宽冗余链路分别与各处理模块相连,构成多平面网络结构中国成为世界上第三个掌握此核心技术的国家小型机产品——IBM篇小型机构成-IBM770IBM小型机770由四个4U机架服务器组成，多个节点服务器之间通过SMPFlex线缆按照一定的规则顺序连接起来。小型机构成-IBM770每个4U机架式服务器包括一个Power7处理器卡，封装了两个Power7芯片插槽和16个DDR3内存插槽。小型机产品-HP篇小型机构成-HPSuperDome2惠普的小型机SuperDome2定位为关键业务服务器，为刀片架构，主要由I/O扩展柜、刀片机箱和存储单元三部分组成。每个刀片机箱可插8个刀片，每个刀片可支持两颗安腾CPU。小型机构成-HPSuperDome2以下为Superdome2刀片上的主要组成单元。其中每个CPU通过4颗MemoryBuffer（内存缓冲）芯片连接到16个DDR3-RDIMM（RegisteredECC）内存插槽。2颗Itanium处理器与sx3000Agent芯片组之间的连接，是通过每个CPU提供的3条QPI来实现的。小型机构成-HPSuperDome2小型机产品——Oracle篇小型机构成-OracleT5系列服务器Oracle的T5系列处理器，其中T5代表此类服务器所用CPU为T5系列处理器，T5-x中的x代表CPU数量。OracleT5-1B、T5-2、T5-4、T5-8系列处理器小型机构成-OracleT5系列服务器Oracle系列服务器支持1/2/4/8颗CPU互联，其中两颗T5CPU处理器互联如下图。本章小结总而言之，小型机有着有普通服务器不一样的内部构造，这是由于各厂商为提高小型机的整机性能和高可靠性而进行整体优化的结果。目录小型机历史及定义各厂商小型机内部构造小型机体系结构小型机CPU介绍小型机分区技术介绍小型机操作系统小型机与x86服务器对比小型机体系结构SMP结构：目前IBMPOWER系列处理器采用的是SMP结构，在CPU设计、操作系统架构等方面进行优化，可实现最大32路CPU互联。NUMA结构：目前浪潮天梭K1系统及惠普的SuperDome2采用的是NUMA结构。CPU直连：OracleT5系列小型机采用的体系结构天梭

K1P795Superdome2SPARCM6-32FujitsuM10服务器体系架构-SMP

SMP(SymmetricMultiProcessing)：全称是对称多处理技术，是指在一个计算机上汇集了一组处理器(多CPU),各CPU之间共享内存子系统以及总线结构。服务器体系架构-SMPSMP(SymmetricMultiProcessing)，并行处理技术，应用比较广泛，单处理器很难满足实际应用需求，厂商开始采用对称多处理来解决问题，常规的是4-8个CPU。CPU内部必须内置APIC单元。相同的产品型号，同样类型的CPU核心尽可能保持相同的产品序列编号SMP架构遵循的基本规则完全相同的运行频率SMP体系结构适用性扩展方面可用性方面可用性较差能承担一般性系统业务，在对应核心业务时，难以保障用户投资扩展能力有限每个CPU通过相同的内存总线访问，造成内存访问冲突，降低CPU效率NUMA体系结构介绍

NUMA(Non-UniformMemoryAccess)：为了突破SMP在扩展能力上的限制，来构建大型系统，NUMA技术顺势而生。NUMA（非一致性访问存储架构）由多个CPU模块组成，每个CPU模块由多个CPU组成，并且具有独立的本地内存、I/O槽口80末-90初90年代2000年20002001至今Cray推出Cray6400Compaq推出GS320HP推出SuperdomeINSPUR推出K1Sequent提出定义IBM推出NUMA-QNUMA体系结构介绍——发展历程NUMA体系结构介绍访问速度：本地节点>邻居节点>远端节点远端节点邻居节点本地节点对于某个节点中的所有CPU，此节点称为本地节点与本地节点相邻的节点称为邻居节点非本地节点或邻居节点的节点，称为远端节点NUMA具有多个节点(Node)，每个节点可以拥有多个CPU(每个CPU可以具有多个核或线程)。节点可分为本地节点(LocalNode)、邻居节点(NeighbourNode)和远端节点(RemoteNode)三种类型。具有多个CPU模块，每个模块又几个CPU组成，分别有独立的内存、I/O、总线NUMA系统既能访问本地内存又可以访问远程内存。良好的伸缩性NUMA体系结构特点摆脱超大总线对多处理器的束缚，增强单一操作系统可管理的处理器、内存和I/O插槽让处理器快速的访问在同一单元的内存NUMA体系结构优点提供内存互联的硬件系统在保持系统规模高扩展的前提下，实现处理器带宽与网络带宽相对平衡，并同时保持较低的互连网络平均延迟。NUMA体系结构优点NUMA系统的带宽较宽，适合多线程、多事务的并发处理模式高负荷下，保障系统高性能、稳定性、可靠性银行设备税控设备互联网站机场进出港系统证卷交易其他设备和终端存储系统存储系统存储系统关键应用主机电信通讯设备NUMA体系结构优点性能SMPNUMA操作性★★★★★★★稳定性★★★★★★★★安全性★★★★★★★★可扩展性★★★★★★★开放性★★★★★★★灵活性★★★★★★★可维护性★★★★★★★NUMA结构与SMP结构对比目录小型机历史及定义各厂商小型机内部构造小型机体系结构小型机分区技术介绍小型机CPU介绍小型机操作系统小型机与x86服务器对比分区概念所谓分区,就是将一台物理上的服务器划分为多台机器来使用的技术，可分为物理分区、虚拟分区。在小型机分区技术里：物理分区可分为固定式分区、静态分区以及动态分区三种虚拟分区可分为逻辑分区、微分区。APP1HW1OS1APP2APPn…虚拟分区APP3HW3OS3APP1HW1OS1APP1HW1OS1物理分区OS2OSnIBMPOWER服务器应用模式SystemP服务器在一般的计算环境中，都是以虚拟化的方式出现。HMC(HardwareManagementConsole，硬件管理控制台)和IVM(IntegratedVirtualizationManager，集成虚拟化管理器)、SystemsDirector

为实现服务器的虚拟化提供了强有力的支持。通过HMC管理服务器通过IVM管理服务器通过Director管理服务器POWERSystem分区技术——LPAR、DLPAR、VPAR逻辑分区（LPAR）就是将单台服务器划分成多个逻辑服务器，彼此运行独立的应用程序。每个LPAR拥有自己的CPU、内存和I/O设备分配。此类分区是在固件级别而不是在物理资源级别进行的。每个LPAR包含自己的操作系统。然而，逻辑分区也有些限制，如要增加或删除资源，必须停止逻辑分区的运行，然后重新引导分区。动态逻辑分区(DLPAR)则允许在不中断应用操作的情况下，增加或减少分区占用的资源，为计算环境提供了很大的灵活性。微分区也是一种逻辑分区，是在Power5及以后处理上使用的技术，它对CPU的划分粒度更细了，每颗CPU可以等分成多个具有相同处理能力的EntitleUnit，而每个分区最少可以分配0.1个EntitleUnit。使用微分区技术对CPU资源的划分更加灵活了，提高了CPU资源的利用率。POWER系统管理程序(Hypervisor)控制分配物理处理器资源给每个共享的处理器分区。LPAR的问题UnassignedondemandresourcesHypervisorLinuxpartitionsIBMiAIXV5.3partitionsVirtualStorageVirtualI/OServerWorkloadmanagementandprovisioningVirtualNetworksVirtualProcessorsAIXV6partitionsVEnetVSCSIIVM**LinuxKernelsAIXKernelsVirtualNetwork/StorageAIX/WPARSKernelsSLIC逻辑分区/微分区的原理和问题IBM的虚拟化在系统最底层使用Hypervisor实现分区资源的划分，一个mini的AIX操作系统，逻辑分区下，其CPU/内存资源在一个资源池中进行分配，而IO板卡和内置存储资源也需要统一由Hypervisor进行管理。因此，从体系架构上无法做到真正的分区之间的电气隔离，在分区的安全性和稳定性上存在风险。因一个分区的故障导致整机宕机的情况在电信、银行行业中也有发生。微分区的部署模式下，需要额外使用1-2个逻辑分区安装VIOS(虚拟IO服务器)，用于处理微分区之间的IO资源的共享使用，但内存/CPU资源由Hypervisor统一管理调配，如果用于存储VIOS核心的内存出现物理故障，有很大可能导致VIOS分区宕机，从而导致所有微分区的IO出现故障而宕机。单点故障风险非电气隔离，分区故障容易引起整机宕机浪潮天梭K1系统分区技术硬件分区：浪潮天梭K1系统可选择硬件分区技术，单一分区（节点）装载单一操作系统，各个分区拥有独自的资源。应用容器：浪潮天梭K1系统可以实现在同一操作系统内将不同应用隔离起来，实现不同应用之间的隔离。APP1HW1OS1APP3HW3OS3APP1HW1OS1硬件分区APP1HW1OS1APP2APPn…应用容器硬件分区、应用容器技术优势最高级别可靠性：分区与分区之间完全电气隔离，一个分区出现的软件或者资源故障对其他分区没有任何影响，最高级别的可靠性。降低总体拥有成本：分区的功能降低了总体拥有成本。硬件分区应用容器一定级别的可靠性：实现在同一操作系统上不同应用的隔离。更高程度的灵活性：硬件资源可被所有应用程序共享，资源配置更灵活。目录小型机历史及定义各厂商小型机内部构造小型机体系结构及分区技术小型机CPU介绍小型机操作系统小型机与x86服务器对比复杂指令集-----CISC(ComplexInstructionSetComputer）X86系统IA-32、EM64T、AMD64精简指令集----RISC（ReducedInstructionSetComputing）Power、SPARC处理器（IBM、oracle小型机）专用平台、专用系统大型应用后台密集集中处理显式并行指令集----EPIC(ExplicitlyParallelInstructionComputers）IA-64安腾处理器（Hpsuperdome、浪潮K1关键应用计算机）大型应用后台密集集中处理专用平台、专用系统CPU指令集分类CPU指令集比较比较内容RISC/EPICCISC指令系统简单、精简复杂、庞大指令数目通常小于100通常大于200指令格式通常小于4通常大于4寻址方式通常小于4通常大于4指令字长等长不固定各种指令使用频率相对平均相差较大各种指令执行时间绝大多数在一个周期内完成相差较大优化编译实现易实现相对困难如今CISC和RISC/EPIC指令集之间也相互学习，CISC指令也不随意增加，大部分指令也能在一个时钟周期内完成。RISC也设计了一些复杂的指令，允许在更多时钟周期内完成。各厂商小型机CPU浪潮和惠普使用的为Intel的安腾系列CPUIBM主要为POWER系列CPUOracle主要为SPARC的T系列和M系列CPU安腾CPU产品定位及应用场景分析Intel安腾系列处理器的市场定位是在于企业级服务器与高效能运算系统。面向商业智能分析、数据库、大型内存应用、云计算等最繁重的应用领域。商业智能分析数据库云计算大型内存应用安腾CPU产品亮点关键业务顶级计算能力针对UNIX与大型主机系统优化设计采用安腾CPU的UNIX操作系统运行数据库、数据仓库、大型ERP等应用测试，证实了安腾CPU的超级计算能力关键数据终极保护安腾CPU集成了多种容错技术，处理器可自动检测并从多种错误中恢复另外安腾CPU在设计过程中始终将错误预防放在首要位置，很多错误在电路设计层面就被避免安腾CPU具有一系列的RAS特性，保证了数据完整性功耗智能管理Intel独有的睿频加速技术提供了先进的功耗监控和管理功能，最大化平衡了处理器性能和功耗支持内存动态时钟，降低了系统功耗IntelItanium9500:迄今为止最出色的Intel处理器CommonEnterpriseBenchmarks相对于9300系列处理器有了巨大提升整体性能提高2.4倍2倍的核数，2倍的指令吞吐量主频提升40%，I/O速率提升33%功耗降低8%，待机功耗降低80%关键创新技术Intel指令重试Intel®

超线程技术,增强的双域多线程支持Intel®Itanium处理器新指令增强的企业级表现534bundle,12-wideissuepipelineIntelItanium处理器新指令自适应预加载8核心总共54MB高速缓存Intel超线程技术，双域多线程支持

12345678MemIntALUFPBrNop线程并行核心并行内存并行指令并行Itanium9500无处不在的并行技术高端的可伸缩性54大量的内存访问64b可寻址能力

50b物理寻址目录一致性

目录缓存有效的可伸缩性Itanium9500支持大型企业系统领先的系统可用性55增加或减少系统容量高效的CPU,IOH,Memory维修和升级ElectricallyIsolatedPartitions硬件分区热插拔动态容量改变业务连续性永不停顿+

-世界级的RAS56更完整的错误处理-HW/SW恢复机制缓存线路错误预测处理扩大保护-增加误差修正功能重试指令自动恢复正常错误检测错误修正Intel指令重试技术端到端的错误检测Intel缓存安全技术完整的固件错误处理-MACItaniumRAS有助于提供不间断的弹性00011011Intel指令重试技术指令重试特性可显著改善系统的可用性在不同阶段能够侦测到更多的错误在指令缓存池里的错误的指令会被重新执行以使系统从严重错误中恢复过来57Intel指令重现技术能够避免系统宕机和数据崩溃指令缓存池重试路径增强的Intel超线程技术

支持双域多线程可显著增强处理器性能最小化了传统安腾多线程实现过程中线程转换的成本并行指令的执行最大化提高了指令执行的效率58后端前端InstructionBuffer

特有的EPIC架构增加了整体指吞吐率指令缓存池Poulson的架构和新指令为安腾计算的未来打下基础安腾CPU的新指令IndividualPoulsonCoreBuffersFloatingPointExecutionIntegerExecution1stlevelCache1stlevelCacheBranchPredictInterfaceLogic1stlevelCacheMid-LevelInst.Cache

PipeLineControlMid-LevelDataCacheInstructionQueuesBuffersIntegerRegisterFloatingPtRFBRCTL线程控制hint@priority整数运算mpy4mpyshl4clz扩展软件预取ifetch.count扩展的据访问提示movdahrPoulson继承并优化了以往安腾系列CPU的代码，没有重新编译新指令简化了常见任务和分支操作帮助未来安腾性能更上一层楼59Intel睿频加速技术不断提升Core0Core1Core7Core0Core1Core7FrequencyAllcores

operateat

ratedfrequencyAllcores

operateathigherfrequency8CTurboNormal……Core0Core1Core7Core0Core1Core3Core5Core6ActivityLevelAllcoresoperateat

highestactivitylevelIndependentcorecontrolforhighestoverallperformanceOptimizingvaryingdemandsNormal…Core2Core4Core7智能睿频加速技术普通的睿频加速Itanium®9300Itanium®

9500智能睿频加速技术提供更加细粒度的性能优化，能够使任意指定的核心的性能最优Itanium关键价值总结61世界领先的系统弹性可扩展的性能系统级别创新Intel指令重试技术,端到端错误检测和固件错误处理支持硬件分区的先进的虚拟化技术基于内置冗余的自动错误检测和恢复技术的soft-Error保护Itanium9500系列高达2.4倍的性能提升先进的EPIC架构支持大内存寻址(50/64PA/VA)可伸缩性的节点控制世界领先的Unix平台先进的系统提供无缝的故障迁移和系统重新配置集成管理和固件故障预测分析和根源分析支持安腾9500提供企业级的性能和系统弹性安腾CPU配置主推及注意事项对于K1930950，由于每节点有四颗CPU，因此在配置CPU时以四颗为单位。K1910支持9500系列处理器，支持2路、4路、6路、8路配置，2路配置时只支持6个PCIE插槽。9300和9500系列处理器中，主推9500系列处理器，9500系列处理器中，9540性价比最高，主推9540CPU，对于主频和性能要求较高的应用，推荐9560CPU。POWER7(+)处理器POWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CachePOWER7COREL2CacheL3CacheandChipInterconnectMC1MC0LocalSMPLinksRemoteSMP&I/OLinksFASTL3REGIONL1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1L1POWER7+处理器的性能扩展到了新的水平，最高提供64个4.4GHz核心处理器，或在单系统中提供128个3.7GHz的核心处理器速度，以便在企业基础架构中支持最高要求的应用程序，包括新兴的公有或私有云环境POWER8处理器POWER8

处理器使用IBM

22纳米绝缘硅(SOI)技术。每个处理器芯片649平方毫米,包含42亿个晶体管。POWER8处理器的增强功能:POWER8内存控制器支持DDR3芯片和DDR4内存内存缓冲区，提升内存交换效率。每个内存板CDIMM提供16

MB

L4缓存芯片，降低了本地访问内存的内存延迟，L4缓存的对POWER8处理器上运行的应用程序完全透明。每个POWER8处理器最大支持128

MB的L4缓存。

支持硬件事务内存。支持芯片上的加速器，包括加密，压缩以及随机数加速器。

自适应电源管理。PowerCPUPOWER是Performance

Optimization

With

Enhanced

RISC的缩写CategoryPower7Power7+Power8工艺45nm32nm22nm核数888每核线程448核心面积567mm2567mm2650mm2二级缓存256Kpercore256Kpercore512Kpercore三级缓存4MBpercore10MBpercore8MBpercore主频MaxCore:3.92GHzTurboCore:4.14GHz4.42GHz4GHz左右SPARCT5CPU相对于SPARCT4的40nm工艺，8核心以及3.0GHz，4MB三级缓存等关键特性，新的SPARCT5采用了28nm工艺制造，乱序双发射架构，16级整数流水线，16个浮点单元，16个加密单元，拥有多达16个S3核心，每个核心都支持1-8路动态同步多线程(最多128线程)，主频也高达3.6GHz。缓存方面，每核心搭配16KB四路关联指令和数据缓存、128KB二级缓存(总计2MB)，所有核心共享8MB三级缓存。SPARCCPUCategoryT4T5SPARC64X工艺40nm28nm28nm核数81616每核线程482核心面积567mm2567mm2567mm2二级缓存128Kpercore128Kpercore1.5Mpercore三级缓存512KBpercore512KBpercore0主频3.0GHz3.6GHz3.0GHzSPARC全称为“可扩充处理器架构”（ScalableProcessorARChitecture）RAS是什么?68有一种关于RAS的定义:Reliability服务器出现错误或者缺陷的频率Availability系统或者应用的性能受到错误或缺陷的影响Serviceability错误和错误造成的影响及时传递给用户或者服务以及错误在不影响业务的情况下被修复的效率SEVERITYFREQUENCYTechnologySelectionDesignQualityProductTestBurn-InRecoveryDesignSparingConcurrentMaintenanceScheduledMaintenanceUnscheduledMaintenanceMinimizeRepairActionDurationMinimizeImpactofRepairActionMinimizeNumberofRepairActionsRAS是为了最小化停机时间各厂商RAS对比类别RAS特性K1HPPower8OracleM6CPU缓存奇偶/ECC校验（Cacheparity/ECC）●●●○数据总线错误CRC/ECC校验（DatabuserrorCRC/ECC）●●●●增强型MCA错误处理（EnhancedMCAerrorhandling）●●○○动态处理器恢复（Dynamicprocessorresiliency）●●●X指令重试（Instructionretry）●●●X片内传感器&温控（Built-insensors&thermalcontrol）●●●X坏数据隔离（Baddatacontainment）●●●X缓存行删除（Cachelinedeletion）●●●●主动管理技术（activemanagementtechnology）●●XX内存数据总线CRC/ECC保护（DatabusCRCorECCprotection）●●●●回写技术（Scrubbing）●●●●Chipspare/advancedECC/Chipkill/SDDC●●●●Double-Chipspare/DDDC●●●X地址/控制总线奇偶保护（Address/controlbusparityprotection）●●X●系统N+N电源冗余（N+Npower）●●●●热插拔冗余风扇（Hot-swapredundantfans）●●●●电器隔离分区（Electricallyisolatedpartitions）●●X●冗余I/O通道（RedundantI/Opaths）●●○○热插拔PCIe卡(Hot-swapPCIe

cards)●●●○容错I/O（Fault-tolerantI/Ofabric）●●X●目录小型机历史及定义各厂商小型机内部构造小型机体系结构及分区技术小型机CPU介绍小型机操作系统小型机与x86服务器对比UNIX操作系统诞生于60年代末期的Bell实验室美国电话电报公司(AT&T)在70年代中期开始发行UNIX的非商业许可证从70年代末开始在市场上出现了不同的UNIX商品化版本UNIX历史Unix是什么？Unix：一个强大的多用户、多任务操作系统，支持多种处理器架构，属于交互式分时操作系统。目前它的商标权由国际开放标准组织所拥有，只有符合单一UNIX规范的UNIX系统才能使用UNIX这个名称，否则只能称为类UNIX（UNIX-like）。multi-user：多用户（允许多个用户同时使用计算机的能力）multi-processor：多任务（为每个用户同时执行多个任务的能力）分时操作系统：（UNIX系统就采用剥夺式动态优先的CPU调度）：分时操作系统将CPU时间划分为多个时间片,每个用户一次只能运行一个时间片，时间片一到就让出处理机供其他用户程序使用。由于CPU速度很快，而时间片相对较短（为毫级），所以，每个用户在自己的终端上操作时感觉不到其他用户的存在，就象他在独占整个计算机系统一样）Unix操作系统的组成应用程序Shell内核硬件Unix操作系统主要分成三个主要部分操作系统的核心，直接控制着计算机的各种资源，能有效地管理硬件设备、内存空间和进程等，使得用户程序不受错综复杂的硬件事件细节的影响。Unix内核与用户之间的接口，是Unix的命令解释器。目前常见的Shell有BourneShell（sh）、KornShell（ksh）、CShell（csh）、Bourne-againShell（bash）UNIX提供了很多工具软件和应用程序供用户使用，包括各种开发工具，编译器，网络通讯处理程序等，所有应用程序都在Shell的管理和控制下为用户服务UNIX内核体系结构74库函数用户程序核心层用户层文件子系统进程间通信进程调度存储管理进程控制子系统高速缓存字符设备块设备设备驱动程序系统调用接口硬件控制硬件核心层硬件层整个UNIX系统可分成两大部分：1.由用户程序和系统提供的服务构成的所谓核外程序，形成了良好的系统环境；2.操作系统，又称为核心，其中两个主要的部分是文件子系统和进程控制子系统。进程控制子系统负责进程的创建、结束、同步、通信和进程调度以及存储器的管理。

文件子系统用于有效地管理系统中的所有文件、并提供高速缓冲机制。

核外程序通过引用两组被明确定义的系统调用与核心交往：1）一组用于与文件子系统的交互作用；2）另一组则用于与进程控制子系统的交互作用。

UnixBECDA技术成熟，可靠性高可移植性好网络和数据库功能强大开放性，安全机制完善良好的开发环境Unix特点Unix是目前性能最高、稳定性最好的操作系统主流操作系统

HPHP-unixIBMAIXOraclesolarisUNIX种类K-UX浪潮K-UX操作系统国内唯一通过Unix03标准认证的操作系统国内唯一通过国家信息系统安全等级保护三级认证的Unix系统所有通过UNIX标准认证的操作系统列表IBMIBMAIX5L/6HPHP-UX11iOracleOracleSolaris10/11FCSAppleMacOSX10.8浪潮InspurK-UX2.0中国操作系统发展道路中的里程碑D最小保护C1任意的信息保护C2控制的访问保护B1层次化的信息保护B2结构化的保护B3安全领域A1验证的信息保护任意策略任意及强策略SingleLevelSecurityMultilevelSecurity强化审计追踪要求事项系统结构要求事项的强化强力的系统结构要求事项用户和数据的分离追踪登录

&审计数据级别可信赖的安全功能的分离设备

级别防伪造

NTCBDescriptiveFormalTop-LevelSpecification定型的安全模块验证强化入侵测试强化形象管理强化安全隧道安全的发布非定型验证安全性(低)(高)

TCSEC(TrustedComputerSystemEvaluationCriteria:美国防部系统安全测评标准)商用操作系统－进口安全操作系统－贸易壁垒等级保护1－5级操作系统安全分级K-UX操作系统容错机制智能故障管理系统K-UX操作系统架构故障探测器硬件抽象层动态伸缩路径冗余驱动程序层内核功能层应用支撑层驱动程序虚拟运行环境内核多副本动态探针进程冗余轻量级应用容器异构一致性驱动程序虚拟运行环境为设备驱动提供隔离运行环境，从根本上解决了不良驱动对系统的潜在威胁操作系统核心级进程同步高可用机制，失效切换时间缩短至微秒级内核多副本技术保证操作系统核心状态意外改变时系统稳定运行浪潮K-UX操作系统在硬件抽象层、驱动程序层、内核功能层和应用支撑层具备了多种有效的容错特性，实现了完备的整体容错机制，全面支撑核心关键应用内核多副本与共享库多副本技术面向体系结构的创新优化，解决节点间访存效率不一致引发的性能问题在各节点建立核心及共享库副本，保证应用程序总是访问本地的操作系统内核及共享库，显著提高系统整体性能多级调度域，多副本，DMA局部化等优化技术提升系统性能近270%以性能基准测试LMbench为例：每秒调用SysCall约

21000

次，库函数约9000

次使用多副本技术后该应用每秒减少近30000

次远程内存访问，提升性能近

160%技术突破——K-UX操作系统容错机制内核级进程冗余技术将现有高可用系统的失效切换时间由分钟级大幅缩短至微秒级识别关键应用，透明地构造进程冗余特定同步点对比主进程与冗余进程的执行状态和数据，精确维护其一致性技术突破——K-UX操作系统容错机制驱动程序虚拟运行环境为设备驱动提供隔离运行环境，从根本上解决了不良驱动对系统的潜在威胁在驱动程序和操作系统内核间构建驱动隔离层，对内核区域进行严格的访问控制支持驱动程序故障检测及恢复，能够自动识别和重新初始化失效的驱动模块技术突破——K-UX操作系统容错机制进程管理子系统进程:执行中的程序.包括处理器状态,资源集，核心内部数据,内存地址空间及映射以及执行线程.进程管理:向应用程序提供虚拟的CPU资源.对应用而言,如同其独占处理器;对用户而言,如同多个程序并行执行.内核中的进程管理包括进程调度,负载均衡及进程间通信CPUSET：提供多种功能，可以用来设置进程的与CPU的绑定关系，迁移进程至指定的CPU上执行，指定一个程序在某个CPU上运行等。故障管理子系统FaultManagerSystem（简称FMS）：提供了一套完整灵活的体系结构，用于错误检测，自动诊断，代理响应（包括隔离、恢复和修复），拥有结构化的事件驱动机制，实现预测性自我修复能力。FMS实现对系统组件（包括CPU，内存和I/O子系统）有效管理，当检测到错误后，能够及时诊断并处理。从而，保证系统可以在出现某些底层故障的情况下继续运行。事件库规则库事件1规则C事件2规则D