Intel покоряет новые вершины

Сергей Пахомов

Intel Xeon MP

Intel Xeon (Prestonia)

Набор микросхем E7501 (Plumas)

Набор микросхем E7505 (Placer)

Двухпроцессорные платформы

Набор микросхем E7205 (Granite Bay)

Нынешний ноябрь оказался чрезвычайно плодотворным для корпорации Intel. И несмотря на то, что рынок серверных платформ развивается не столь динамично, как рынок платформ для ПК, в ноябре было объявлено о выпуске сразу нескольких серверных процессоров и чипсетов для серверных плат.

Intel Xeon MP

ервым был анонсирован выход трех новых серверных процессоров Intel Xeon MP с кодовым названием Gallatin, предназначенных для построения многопроцессорных серверов с четырьмя и более физическими процессорами.

Семейство процессоров Intel Xeon MP, пополнившееся тремя новыми процессорами, ранее было представлено тремя процессорами под кодовым названием Foster MP, обладавшими тактовыми частотами 1,4, 1,5 и 1,6 ГГц. Эти процессоры выполняются по 0,18-микронному технологическому процессу, имеют кэш второго уровня (L2) размером 256 Кбайт и кэш третьего уровня (L3) размером 512 Кбайт или 1 Мбайт.

Новые серверные процессоры, объявленные 4 ноября 2002 года, отличаются друг от друга тактовой частотой и размером кэша третьего уровня (L3).

Старшая модель нового процессора Intel Xeon MP имеет тактовую частоту 2 ГГц и кэш третьего уровня (L3) 2 Мбайт (2 ГГц/2 Мбайт). Кроме того, одновременно были анонсированы процессоры с тактовой частотой 1,9 ГГц и размером кэша L3 1,5 Мбайт (1,9 ГГц/1,5 Мбайт) и с тактовой частотой 1,5 ГГц и размером кэша L3 1 Мбайт (1,5 ГГц/1 Мбайт).

Все новые процессоры выполнены по 0,13-микронной технологии и имеют кэш второго уровня (L2) 512 Кбайт. В основе процессоров лежит микроархитектура Intel NetBurst. Естественно, что новые процессоры поддерживают технологию Hyper-Threading (табл. 1).

По сравнению с предыдущим поколением процессоров семейства Intel Xeon MP новинки демонстрируют 38%-й прирост производительности на типичных серверных задачах и обладают более широкими возможностями по масштабированию для удовлетворения постоянно растущих требований, предъявляемых к решению уровня предприятия.

Теперь давайте задумаемся над тем, почему в старшей модели процессора частота составляет всего 2 ГГц, а не 2,5 или 2,8 ГГц? Ведь процессоры, производимые по 0,13-микронному технологическому процессору на ядре Northwood, имеют значительно более высокие тактовые частоты. Ответ прост. Процессор Intel Xeon MP имеет кэш третьего уровня (L3), в результате чего общая площадь кристалла увеличивается. Так, новый процессор имеет 240 млн. транзисторов, что в несколько раз (!) выше, чем у процессора Intel Xeon Prestonia (55 млн. транзисторов).

Наличие кэша L3 и соответственно большая площадь кристалла налагают определенные ограничения на высокие тактовые частоты процессора. Прежде всего, чем больше объем кэша L3, тем сложнее синхронизировать его с ядром процессора. Для такой синхронизации при высоких тактовых частотах неизбежно приходится вводить временные задержки, так как, несмотря на то, что сам кэш выполнен на одном кристалле с ядром процессора, он находится в достаточно сложных условиях, поскольку вынужден обрабатывать шину с коллизиями и скоростные запросы от процессора. В этом смысле тактовая частота в 2 ГГц при размере кэша в 2 Мбайт на сегодня может считаться своего рода золотой серединой.

Вторая причина, ограничивающая производство процессоров с более высокими тактовыми частотами и с большим объемом кэша, заключается в том, что с ростом площади кристалла уменьшается процент годных кристаллов в процессе их производства и, следовательно, существенно увеличивается стоимость процессора.

Есть и еще одна причина, не позволяющая значительно увеличивать тактовую частоту процессора при такой площади кристалла. Речь идет о теплорассеивании. Увеличение тактовой частоты до 3 ГГц при данной площади кристалла сделает неизбежным перегрев процессора, поскольку для таких тактовых частот потребуются более высокие токи питания и соответственно возрастет потребляемая мощность.

Если с процессором Intel Xeon MP 2 ГГц/2 Мбайт все более-менее понятно, то с процессором Intel Xeon MP 1,5 ГГц/1 Мбайт могут возникнуть вопросы. Действительно, зачем потребовалось производить такой процессор, если уже существуют процессоры Intel Xeon MP (Foster MP) с тактовыми частотами 1,4; 1,5 и 1,6 ГГц и кэшем L3 размером 512 Кбайт/

1 Мбайт, выполняемые по 0,18-микронному технологическому процессу?

Дело в том, что все новые процессоры Intel Xeon MP 2 ГГц/2 Мбайт, Intel Xeon MP 1,9 ГГц/1,5 Мбайт и Intel Xeon MP 1,5 ГГц/1 Мбайт производятся по одной и той же технологии. И выпуск младшей модели процессора позволяет производить минимум работы по разделению получаемых в производстве процессоров кристаллов. То есть в процессе производства отбираются кристаллы, которые послужат основой для высокочастотных процессоров, а остальные кристаллы с практически 100%-ным выходом могут служить основой для низкочастотных процессоров.

Intel Xeon (Prestonia)

торой новинкой в области серверных процессоров стало обновление модельного ряда процессоров Intel Xeon, известных под кодовым названием Prestonia. Модельный ряд процессоров Intel Xeon для построения двухпроцессорных серверов до этого включал процессоры с тактовыми частотами 1,8 ГГц; 2,0; 2,2 и 2,4 ГГц. Все процессоры данного модельного ряда выполняются по 0,13-микронному технологическому процессу, имеют кэш второго уровня 512 Кбайт и в своей основе построены на ядре Northwood. Кроме того, предыдущее поколение процессоров Intel Xeon поддерживало 400-мегагерцевую системную шину.

Новые процессоры Intel Xeon имеют тактовые частоты 2,0 ГГц; 2,4; 2,66 и 2,8 ГГц, но в отличие от предыдущего поколения процессоров поддерживают 533-мегагерцевую шину. Во всем остальном характеристики новых и старых процессоров совпадают. Таким образом, новые процессоры поддерживают технологию Hyper-Threading и выполнены на основе микроархитектуры Intel NetBurst с кэш-памятью второго уровня (L2) 512 Кбайт.

Набор микросхем E7501 (Plumas)

дновременно с новыми процессорами Intel Xeon (Prestonia) корпорация Intel выпустила новый набор микросхем (чипсет) для поддержки этих процессоров. Речь идет о чипсете Intel E7501, известном под кодовым названием Plumas (рис. 1).

Данный чипсет является логическим продолжением чипсета Intel E7500. Фактически между новой и предыдущей версиями чипсета имеется лишь два существенных различия. Так, новый чипсет поддерживает системную шину c тактовой частотой 533 МГц и двухканальную память DDR266. (Напомним, что чипсет E7500 поддерживал системную шину c тактовой частотой 400 МГц и двухканальную память DDR200.)

Набор микросхем E7501 состоит из концентратора управления памятью MCH, который обеспечивает взаимодействие с двухканальной памятью DDR200/266. Память работает на эффективной частоте 133 МГц и обеспечивает максимальную пропускную способность 4,266 Гбайт/с. Это позволяет согласовать пропускную способность процессорной шины с пропускной способностью канала памяти. Память DDR266, используемая в серверных платформах нового поколения, поддерживает коррекцию ошибок ECC. Всего же новый набор микросхем E7501 позволяет задействовать до 16 Гбайт памяти при использовании четырех DIMM-модулей на каждый канал памяти.

Концентратор управления памятью MCH может быть связан с тремя мостами подсистемы ввода-вывода P64H2 по высокоскоростным шинам Intel Hub Interface (HI 2.0). Архитектура и протокол этого интерфейса имеют пропускную способность 1,066 Гбайт/с (16-бит, 66 МГц, частота 8х). Таким образом, общая пропускная способность подсистемы ввода-вывода составляет 3,2 Гбайт/с.

Каждый мост подсистемы ввода-вывода P64H2 поддерживает двойные интерфейсы PCI, совместимые с PCI-X. Сегменты PCI-X независимы, и каждый из них поддерживает от одного до четырех слотов PCI и/или down device. Все сегменты PCI-X имеют 64-разрядную ширину, могут работать на частотах 66-133 МГц и поддерживают функцию горячей замены. Причем если используется частота 66 МГц, то допустимо использование четырех PCI-слотов, а для частоты 133 МГц — только одного PCI-слота. Таким образом, при использовании всех трех мостов P64H2 максимально возможно получить до двенадцати 66-мегагерцевых 64-битных или шесть 133-мегагерцевых 64-битных PCI-слотов на шести независимых PCI-сегментах.

Естественно, что в наборе микросхем E7501 имеется и традиционный хаб ввода-вывода ICH3-S (Мост I/O), обеспечивающий поддержку стандартных функций южного моста. Связь ICH3 с MCH осуществляется по интерфейсу HI 1.5.

Серверные платформы на базе новых процессоров Intel Xeon и набора микросхем E7501 будут оснащаться двухпортовыми гигабитными сетевыми адаптерами Intel 82546EB Gigabit Ethernet, реализованными на одной микросхеме, и гигабитными сетевыми адаптерами Intel 82545EM, которые подключаются к мостам P64H2 в качестве down device и поддерживают шину PCI-X. Кроме того, для ускорения доступа к хранилищам данных путем расширения пропускной способности каналов, обеспечивающих этот доступ, серверы могут оснащаться процессором ввода-вывода Intel IOP321 на базе технологии Intel XScale.

Набор микросхем E7505 (Placer)

оворя о новом поколении чипсетов Intel, отпочковавшихся от E7500, нельзя не отметить и еще два чипсета: Intel E7505 под кодовым названием Placer и Intel E7205 под кодовым названием Granite Bay. Собственно, сами чипсеты не являются серверными и в этом смысле несколько выходят за рамки излагаемого здесь материала. Однако, учитывая, что в основе всех новых чипсетов — один общий корень, мы решили описать их в рамках этой статьи.

Чипсет Intel E7505 (Placer) (рис. 2) позиционируется как чипсет для двухпроцессорных высокопроизводительных рабочих станций. На наш взгляд, это прекрасная основа для построения мощных графических станций. Чипсет поддерживает два процессора Intel Xeon (Prestonia), системную шину c тактовой частотой 533 МГц и двухканальную память DDR266. В этом смысле чипсет напоминает серверный вариант E7501. Однако есть и отличия. Прежде всего вместо хаба ввода-вывода ICH3-S используется традиционный для современных ПК хаб ICH4 с поддержкой шести портов USB 2.0.

Второе отличие — это наличие шины AGP8x/4x с пропускной способностью 2,1 Гбайт/с. Именно это обстоятельство позволяет позиционировать эту модель как чипсет для высокопроизводительных ПК и делает нерациональным его использование в серверах. Шина AGP 8x в данном случае вводится вместо двух мостов P64H2, то есть в чипсете E7505 оставлен только один P64H2-мост.

Двухпроцессорные платформы

аряду с новыми процессорами Intel Xeon и чипсетами E7501 и E7505 компания Intel анонсировала и соответствующие двухпроцессорные платформы (табл. 2).

Первые три платформы (SE7501WV2, SE7501HG2 и SE7501BR2) построены на чипсете E7501 и предназначены для двухпроцессорных серверов. Платформа SE7501WV2 может устанавливаться в корпус высотой либо 1 U, либо 2 U. Для корпуса высотой 1 U в сервере доступно два PCI-X-слота, а для корпуса высотой 2 U — шесть PCI-X-слотов. Кроме того, данная платформа поддерживает до 12 Гбайт DDR266 двухканальной памяти, имеет двуxпортовый гигабитный сетевой адаптер Intel 82546EB Gigabit Ethernet, а также двухканальный SCSI Ultra320-контроллер.

Платформы SE7501HG2 и SE7501BR2 предназначены для установки в пьедестальный корпус или в корпус высотой 5 U, рассчитанный для установки в 19-дюймовую стойку. Различия между платформами заключаются в том, что в SE7501HG2 имеется шесть PCI-X-слотов, а в SE7501BR2 — пять PCI-X-слотов. Кроме того, в платформе в SE7501HG2 возможно установить 12 Гбайт DDR266-памяти, а в SE7501BR2 — только 8 Гбайт. Еще одно различие заключается в том, что в платформе SE7501HG2, как и в SE7501WV2, имеется двуxпортовый гигабитный сетевой адаптер Intel 82546EB Gigabit Ethernet, а в платформе SE7501BR2 интегрированы однопортовый гигабитный сетевой адаптер Intel 82545EM и однопортовый адаптер 10/100Base-TX. Ну и последнее незначительное различие заключается в том, что в платформе SE7501HG2 реализован двухканальный Ultra320 SCSI-контроллер, а в платформе SE7501WV2 — одноканальный контроллер.

Платформа SE7501VB2 построена на чипсете Intel E7505, то есть является основой для построения высокопроизводительных рабочих станций. В платформе имеется пять доступных PCI-X-слотов и поддерживается до 8 Гбайт DDR266-памяти.

Имеется однопортовый гигабитный сетевой адаптер Intel 82545EM и однопортовый адаптер 10/100Base-TX. SCSI-контроллер в системе не интегрирован, однако имеется Serial ATA-контроллер для поддержки новых IDE-дисков.

Набор микросхем E7205 (Granite Bay)

ще один чипсет, который также происходит от E7500, — это долгожданный E7205, или Granite Bay (рис. 3). Чипсет рассчитан на однопроцессорные чипсеты на базе процессора Intel Pentium 4. В данном случае в качестве концентратора управления памятью MCH используется чип, который обеспечивает взаимодействие с двухканальной памятью DDR200/266, а также максимальную пропускную способность 4,266 Гбайт/с. Кроме того, чипсет (правда, пока неофициально) поддерживает память DDR333.

Частота процессорной шины составляет 533 МГц, а ее пропускная способность — соответственно 4,266 Гбайт/с. Концентратор MCH поддерживает порт AGP 8x/4x — прежде этого не делал ни один из чипсетов для процессоров Intel Pentium 4.

Концентратор управления памятью MCH связан по схеме «точка–точка» (peer-to-peer) по специальной шине Hub Link с пропускной способностью

266 Мбайт/с с хабом ввода-вывода ICH4.

Хаб ввода-вывода ICH4 поддерживает шесть PCI-слотов (32-бит/33 МГц), интегрированный 10/100Base-TX Ethernet-контроллер, двухканальный IDE ATA100-контроллер. Кроме того, как уже отмечалось, поддерживается до шести портов USB 2.0, цифровой контроллер AC’97 (шесть каналов, 20-битный AC-link-интерфейс).

В заключение отметим, что, учитывая поддержку двухканальной памяти и шины AGP 8x, чипсет Granite Bay можно рассматривать как в высшей степени достойного конкурента чипсету nVIDIA nForce2 SSP для процессоров AMD.

КомпьютерПресс 12'2002