處理器史話(huà) | 服務(wù)器CPU市場(chǎng)的戰(zhàn)役， AMD、Intel和ARM的廝殺

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說(shuō)完了個(gè)性鮮明的消費(fèi)類(lèi)電子，接下來(lái)聊一聊通用的“巨無(wú)霸”型 CPU——服務(wù)器 CPU。
服務(wù)器 CPU，顧名思義，就是在服務(wù)器上使用的 CPU。

眾所周知，服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)中的重要設(shè)備，要接受少至幾人、幾十人，或者多至成千上萬(wàn)人的訪問(wèn)，因此，對(duì)服務(wù)器具有大數(shù)據(jù)量的快速吞吐、超強(qiáng)的穩(wěn)定性、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行等嚴(yán)格要求。作為計(jì)算機(jī)“大腦”的 CPU，是衡量服務(wù)器性能的首要指標(biāo)。

關(guān)于服務(wù)器的 CPU 類(lèi)型的區(qū)分，早期延續(xù)了指令系統(tǒng)的方法，通常分為 CISC 型 CPU 和 RISC 型 CPU 兩類(lèi)，后來(lái)又出現(xiàn)了一種 64 位的 VLIW(Very Long Instruction Word 超長(zhǎng)指令集架構(gòu))指令系統(tǒng)的 CPU。

目前，在中高檔服務(wù)器中采用 RISC 指令的 CPU 主要有以下幾類(lèi)：
(1)PowerPC 處理器；
(2)SPARC 處理器；
(3)PA-RISC 處理器；
(4)MIPS 處理器；
(5)Alpha 處理器；

關(guān)于 CISC 和 RISC 的定義及區(qū)分，詳見(jiàn)前文，這里只對(duì) CISC 和 VLIW，做一下對(duì)比，見(jiàn)下表。

關(guān)于 IA-64 的兼容問(wèn)題，Intel 也是煞費(fèi)苦心。初期 Intel 為了 IA-64 處理器能夠更好地運(yùn)行兩個(gè)朝代的軟件，它在 IA-64 處理器上(Itanium、Itanium2 ……)引入了 x86-to-IA-64 的解碼器，這樣就能夠把 x86 指令翻譯為 IA-64 指令。這個(gè)解碼器并不是最有效率的解碼器，也不是運(yùn)行 x86 代碼的最好途徑(最好的途徑是直接在 x86 處理器上運(yùn)行 x86 代碼)，因此 Itanium 和 Itanium2 在運(yùn)行 x86 應(yīng)用程序時(shí)候的性能非常糟糕。這也成為 X86-64 產(chǎn)生的根本原因。

最后值得注意的一點(diǎn)，雖然 CPU 是決定服務(wù)器性能最重要的因素之一，但是如果沒(méi)有其他配件的支持和配合，CPU 也不能發(fā)揮出它應(yīng)有的性能。

那么問(wèn)題來(lái)了，同為 CPU，服務(wù)的 CPU 和普通的 CPU 有哪些不同呢？

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1. 服務(wù)器 CPU 與普通 CPU 的 PK
沒(méi)有對(duì)比就沒(méi)有傷害，請(qǐng)看下面的實(shí)例：
一臺(tái)普通的 P4 3.0 和一臺(tái) DELL 服務(wù)器的 3.0 內(nèi)存都是 2G，主頻相同、內(nèi)存相同，它們的差異在哪里？

答案是整體性能的表現(xiàn)不同，因?yàn)榉?wù)器 CPU 設(shè)計(jì)要求與前者不同，相關(guān)要求及參數(shù)如下表：

服務(wù)器 CPU 與普通 CPU 的設(shè)計(jì)要求對(duì)比表

上表只是設(shè)計(jì)的理念上的不同，那么二者在現(xiàn)實(shí)中的差異如何呢？

根據(jù)應(yīng)用的不同，兩者的差別很大，關(guān)于這一點(diǎn)，有一個(gè)形象的比喻：PC 就相當(dāng)于什么都會(huì)的門(mén)診醫(yī)生，但是醫(yī)術(shù)不是那么精湛，而服務(wù)器就應(yīng)該是某個(gè)方面的專(zhuān)家了，處理能力越出眾，它“專(zhuān)”的就越厲害。

關(guān)于這個(gè)“專(zhuān)”字的理解，可以從硬件和軟件兩方面來(lái)看。

首先從硬件上看，詳細(xì)的數(shù)據(jù)如下：

服務(wù)器 CPU 與普通 CPU 的硬件參數(shù)對(duì)比表

接下來(lái)說(shuō)說(shuō)軟件，軟件就主要指操作系統(tǒng)，比如熟悉的 NT，2000 SERVER，2003 SERVER，LINUX，SOLRAIS 和 UNIX 等等，都是專(zhuān)門(mén)針對(duì)服務(wù)器設(shè)計(jì)的。

不過(guò)，CPU 的性能主要靠主板和內(nèi)存才能完全發(fā)揮出來(lái)，因此服務(wù)器 CPU 與普通 CPU 不要混用，這是由于先天性的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，很多家用電腦的主板是不適合服務(wù)器 CPU 使用的，即使可以用，很多時(shí)候也無(wú)法保證發(fā)揮出其性能優(yōu)勢(shì)。畢竟尺有所短寸有所長(zhǎng)，兩者定位與設(shè)計(jì)不同。

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2. AMD、Intel 和 ARM 在微服務(wù)器市場(chǎng)的廝殺
目前，全球領(lǐng)先的微服務(wù)器 CPU 生產(chǎn)廠商有三大巨頭，分別是 AMD、Intel 和 ARM，它們各自在服務(wù)器處理器領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)，那么到底誰(shuí)稱(chēng)得上是這個(gè)行業(yè)的第一呢？

看到這里，讀者也許會(huì)提出疑問(wèn)：關(guān)于服務(wù)器的 CPU，為什么不提 IBM 呢？

這里不回答，看看前文就知道了。

（1）三大巨頭的技術(shù) PK 之路
下面，擺事實(shí)，列數(shù)據(jù)，請(qǐng)看上述三大巨頭在服務(wù)器方面的發(fā)展簡(jiǎn)歷：

芯片廠商在服務(wù)器 CPU 方面的技術(shù)發(fā)展歷程

　
從以上的服務(wù)器 CPU 發(fā)展歷程，可以清晰的看到，長(zhǎng)期以來(lái)，服務(wù)器處理器領(lǐng)域都是 Intel 和 AMD 二分天下，從普通的 PC 機(jī)到服務(wù)器，他們一直是“最佳”競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。但隨著服務(wù)器的不斷發(fā)展，低功耗，高性能的微服務(wù)器逐漸成為新的發(fā)展方向，作為后起之秀的 ARM 服務(wù)器處理器，大有后來(lái)者居上的趨勢(shì)。ARM 架構(gòu)相比 Intel 的 X86 架構(gòu)也有其優(yōu)勢(shì)，那就是功耗相比后者要低的多，而能耗正成為數(shù)據(jù)中心的一大成本，低功耗的特點(diǎn)讓 ARM 架構(gòu)在數(shù)據(jù)中心中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

不過(guò) Intel 和 AMD 都在向微處理器領(lǐng)域發(fā)展。

早在 2012 年底，Intel 發(fā)布了最新的 Atom S 系列的服務(wù)器芯片，此次發(fā)布的 Atom S1200 處理器中，功耗最低只有 6W。Intel 表示，采用該芯片，設(shè)備制造商可設(shè)計(jì)出高密度、低功耗的微型服務(wù)器產(chǎn)品，應(yīng)用在網(wǎng)站代管、內(nèi)容服務(wù)，或是網(wǎng)站前端服務(wù)器上，或是應(yīng)用在需要大量部署服務(wù)器，需要高密度服務(wù)器節(jié)點(diǎn)、降低耗電量的數(shù)據(jù)中心。

Atom S1200 系列處理器

2013 年 9 月，Intel 推出低功耗 Atom 服務(wù)器芯片——代號(hào)“Avoton”，作為 Atom C2000 產(chǎn)品家族中的一員，Avoton 芯片將主要應(yīng)用于高密度服務(wù)器。而作為第一代 Atom S1200 代號(hào)“Centerton”服務(wù)器芯片的后續(xù)產(chǎn)品，相比此前的架構(gòu)有了重大的改進(jìn)。
此后，各大廠商紛紛應(yīng)對(duì)，向 Intel 的低功耗服務(wù)器 CPU 發(fā)起挑戰(zhàn)，最“激動(dòng)”的莫過(guò)于老對(duì)手 AMD。2016 年 1 月，AMD 新的 Seattle 服務(wù)器芯片開(kāi)始出貨，它是該公司的第一款 ARM 架構(gòu)處理器， AMD 希望用 ARM 架構(gòu)服務(wù)器處理器挑戰(zhàn) Intel 的統(tǒng)治地位。

AMD 的第一款 ARM 架構(gòu)服務(wù)器 CPU

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（2）三大 CPU 廠商的優(yōu)勢(shì)對(duì)比
如今在處理器市場(chǎng)，三家可謂都如坐針氈，一個(gè)是想進(jìn)入企業(yè)級(jí)領(lǐng)域的新興 ARM，另兩個(gè)是一直的統(tǒng)治者，三者之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，但是他們的競(jìng)爭(zhēng)是不可避免的，但有競(jìng)爭(zhēng)就有失敗，下面分三個(gè)方面來(lái)看一下各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

硬件支持
硬件支持是一個(gè)處理器成功非常重要的條件，英特爾和 AMD 在企業(yè)級(jí)處理器方面有很多合作伙伴，而 ARM 雖然發(fā)展勢(shì)頭正猛，但是其在企業(yè)級(jí)領(lǐng)域方面并沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，其缺少與 OEM 廠商或 ODM 廠商，但其在去年拉攏了 AMD 也許對(duì) ARM 會(huì)有所幫助。

軟件支持
軟件對(duì)處理器同樣非常重要，這方面跟硬件方面的情況差不多，ARM 在軟件方面支持缺少相應(yīng)的廠商，其支持者主要是開(kāi)源方面的一些廠商，但是英特爾和 AMD 在這方面已經(jīng)非常完善。

經(jīng)驗(yàn)
ARM 在處理器市場(chǎng)也有著非常多的經(jīng)驗(yàn)，而且其特殊的商業(yè)模式讓其在市場(chǎng)上的合作伙伴非常多，但是在面對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面，顯然英特爾更有經(jīng)驗(yàn)，而且英特爾可以說(shuō)屢戰(zhàn)屢勝。AMD 則要稍遜。

3. 國(guó)產(chǎn) CPU 當(dāng)自強(qiáng)
在低功耗 CPU 處理器方面，中國(guó)也不甘示弱，取得了令世界矚目的成績(jī)。

2016 年 6 月，華為采用自主架構(gòu)的 ARM 架構(gòu)服務(wù)器芯片已經(jīng)研發(fā)成功，被命名為 TAISHAN ARM 服務(wù)器芯片，這意味著其在服務(wù)器芯片市場(chǎng)終于要大干一場(chǎng)。

華為 TAISHAN ARM 服務(wù)器芯片

2016 年 8 月 23 日，由中國(guó)天津飛騰信息技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)的一款代號(hào)為 FT－2000／64 的 64 核中央處理器及其服務(wù)器樣機(jī)，在硅谷舉行的一場(chǎng)國(guó)際研討會(huì)上首次公開(kāi)亮相，連續(xù) 3 天的展示吸引了國(guó)際同行關(guān)注。

FT－2000／64 處理器采用“進(jìn)階精簡(jiǎn)指令集機(jī)器”（ARM）架構(gòu)，兼容 64 位指令集，集成 64 個(gè)飛騰公司自主設(shè)計(jì)的處理器核心，核心頻率 2.0 千兆赫茲，浮點(diǎn)運(yùn)算的峰值速度為每秒 5120 億次。

FT－2000／64 服務(wù)器 CPU

FT2000，它最早亮相于 2015 年的 HotChips 大會(huì)，代號(hào)“火星”，定位于高性能服務(wù)器、行業(yè)業(yè)務(wù)主機(jī)等?；鹦翘幚砥鞑捎?28 納米生產(chǎn)工藝，主頻為 1.5GHz～2.0GHz，功耗 100W~120W。

FT2000 之所以引人注目還因?yàn)樵谛阅芊矫?，其公布?Spec 2006 測(cè)試中，成績(jī)?yōu)檎麛?shù) 672，浮點(diǎn) 585，足以和 Xeon E5－2699v3 相媲美，這也是國(guó)產(chǎn)服務(wù)器芯片第一次在性能上追平 Intel。

又是一場(chǎng)關(guān)于 CPU 的混戰(zhàn)，那么服務(wù)器類(lèi) CPU 將來(lái)的發(fā)展如何？誰(shuí)將成為服務(wù)器 CPU 的霸主？一切交給時(shí)間吧。

與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，未經(jīng)允許，不得轉(zhuǎn)載！

系列匯總：

之一：第一款處理器之謎

之二：處理器的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代：8 位處理器的恩怨與紛爭(zhēng)（上）

之三：處理器的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代：8 位處理器的恩怨與紛爭(zhēng)（下）

之四：處理器的三國(guó)時(shí)代：蘋(píng)果攪動(dòng) MCU 江湖

之五：處理器的三國(guó)時(shí)代：DR 公司盛氣凌人，IBM 轉(zhuǎn)身成就微軟

之六：32 位處理器的攻“芯”計(jì)：英特爾如何稱(chēng)霸 PC 江湖？

之七：AMD 稱(chēng)霸 PC 處理器市場(chǎng)的“曇花一現(xiàn)”

之八：CPU 兩大陣營(yíng)對(duì)擂，X86 構(gòu)架讓英特爾如日中天

之九：你知道 X86 構(gòu)架，你知道 SH 構(gòu)架嗎？

之十：SuperH 系列處理器：昔日惠普 Jornada PDA 的“核芯”

之十一：MIPS 構(gòu)架：曾經(jīng)是英特爾的“眼中釘”

之十二：MIPS 構(gòu)架之：我和龍芯有個(gè)約會(huì)

之十三：ARM 架構(gòu)：有處理器之處，皆有 ARM

之十四：ARM 和英特爾還有一場(chǎng)“硬仗”要打！

之十五：PowerPC 架構(gòu)：IBM 的一座金礦

之十六：PowerPC 和它的“前輩們”：曾經(jīng)那么風(fēng)華絕代

之十七：PowerPC 和它的“前輩們”：一代更比一代強(qiáng)

之十八：當(dāng) Power 架構(gòu)的發(fā)展之路遭遇“滑鐵盧”

之十九：開(kāi)啟多核時(shí)代的 Yonah：它是英特爾酷睿 core 的開(kāi)發(fā)代號(hào)

之二十：除了 Core iX 系列，你未曾注意的架構(gòu)還有這些！

之二十一：處理器廠商的絕密武器之工藝之爭(zhēng)

之二十二：CPU 的主頻、倍頻、超頻，不是頻率越高速度就越快

之二十三：這張漫畫(huà)告訴你，為什么雙核 CPU 能打敗四核 CPU？

之二十四：核”與“線(xiàn)程”對(duì) CPU 工作效率的貢獻(xiàn)，各有千秋

之二十五：英特爾和 AMD 在“核戰(zhàn)場(chǎng)”上的殊死搏斗

之二十六：多核 MCU 的出路在哪里？

之二十七：多核異構(gòu)新方向，ARM 與 Intel 在手持設(shè)備市場(chǎng)的“廝殺”

之二十八：大小核的發(fā)展：大四核？小四核？這款 CPU 到底是幾個(gè)核？

之二十九：大小核（big.LITTLE）架構(gòu)的前世今生

之三十：從 PC 到手機(jī)，處理器的舞臺(tái)大轉(zhuǎn)移

之三十一：CPU 的新戰(zhàn)場(chǎng) -- 從 PC 領(lǐng)域殺到手機(jī)