Компания AMD уже несколько лет кряду демонстрировала на различных форумах и выставках (включая CEBIT и Computex) 64-разрядный процессор под кодовым названием "Hammer". А в апреле нынешнего года эти процессоры наконец вышли на рынок - под брендом Opteron. Для них также был выпущен чипсет AMD 8000.

 

Отметим, что процессоры Opteron - полностью 64-битные. Но при этом они могут одновременно и напрямую выполнять обычный 32-битный x86-код без потери производительности. Компания AMD пошла эволюционным путем, как это было при переходе с 16-битной архитектуры 8086 на 32-битную 80386, назвав свою новую архитектуру "AMD64". Она принципиально отличается от 64-битной архитектуры процессоров Itanium под названием "IA64", способной только эмулировать выполнение миллиардов существующих в мире строк 32-разрядного кода x86, при этом очень значительно теряя в производительности.

 

Зададимся другим вопросом: а что внутри Opteron? Ответ опять несложен - и, да поверят нам читатели, внутри Opteron'а практически "сидит" Athlon XP, но c увеличенной длиной конвейера, усовершенствованной логикой работы предсказания ветвлений и со вдвое большим объемом кэш-памяти (1 Мб). Кроме того, в процессор добавлены 64-битные расширения регистров - таким образом чтобы любые 32-битные приложения могли быть запущенны без каких-либо изменений.

 

Вас постигло некоторое разочарование? Не спешите с выводами - архитектура Opteron кардинально отличается от систем на Athlon XP. В процессор встроен 128-битный контроллер памяти DDR 200/266/333 SDRAM, а для обмена данными с периферией используется 16-битная шина HyperTransport с пропускной способностью 6,4 Гб/с. Шина HyperTransport должна быть уже знакома читателю по не раз уже освещавшемуся в "К+П" чипсету nForce2 от nVidia.

 

Особенность 64-разрядных процессоров Opteron для многопроцессорных систем - наличие трех встроенных шин HyperTransport. Две дополнительные шины HyperTransport служат для обмена данными между процессорами, что позволяет без использования дополнительной логики строить одно-восьмипроцессорные серверные системы. Замечу, что все сказанное справедливо и для будущего десктопного процессора Athlon 64 - с той только разницей, что у него будет всего одна шина HyperTransport и одноканальный контролер памяти.

 

Справедливости ради следует отметить, что используемые решения отнюдь не новы - все они "подсмотрены" в мире мэйнфреймов. Однако стоит отдать должное смелости AMD, благодаря которой мы можем теперь поставить "небольшой" мэйнфрейм у себя на столе.

 

"Зачем нам, полковник, чужая земля?", или Сказание о 64-х битах

 

Для типичных приложений выполняемых на вашем любимом ПК более чем достаточно объема доступной памяти в 2 Гб, да большего и не нужно - такая популярная операционная система как Windows XP позволяет приложением адресовать ровно 2 Гб логического пространства.

 

Приложения, которым необходимы 64 бита, это, прежде всего, большие базы данных и сложные системы проектирования для строителей, инженеров и любопытных ученых, желающих подсчитать вокруг себя все, включая и число звезд в галактике.

 

Одно из основных преимуществ 64-битных технологий применительно к таким приложениям - это использование огромного непрерывного адресного пространства: стандартные 32-битные системы могут напрямую адресовать не более 4 Гб памяти, с 64-мя битами это значение увеличивается до 16 Тб (16384 Гб).

 

Чтобы преодолеть планку в 4 Гб, производители ПО идут на ряд ухищрений. Так, при помощи технологии PAE (Physical Address Extension) Windows 2000 может позволить адресовать приложениям до 8 Гб (Advanced Server) или даже до 64 Гб физической памяти (Data Center Server). Однако это программное решение достаточно медленно и напоминает EMS-технологию адресации памяти в старом добром MS-DOS.

 

Напомним, что для обработки данных, сохранения промежуточных результатов и произведения косвенной адресации любой процессор имеет набор внутренних ячеек памяти с минимальным временем доступа - так называемых регистров. Каждый регистр имеет фиксированную длину - обычно 8, 16, 32 или 64 бита.

 

Так, современные 32-разрядные процессоры Intel Pentium 4 или AMD Athlon XP и даже "старичок" i386 могут складывать два 32-разрядных числа за один такт, в то время как 16-битным процессорам (i286) потребуется, как минимум, вдвое больше времени - из-за того что 32-разрядные значения просто не вмещаются в их регистры и приходится складывать их по частям: сначала старшие 16 бит, за тем младшие 16 бит.

 

Заметим, что все современные 32-битные процессоры имеют 8 регистров общего назначения для хранения обрабатываемых данных. В процессорах же Opteron предусмотрено вдвое больше 64-разрядных регистров (16), что должно значительно увеличить производительность этих процессоров в случае 64-битного кода, так как большее число данных может храниться в самой скоростной памяти процессора - регистрах.

 

Операции с плавающей запятой и потоковые (SIMD) команды (SSE, SSE2) тоже выиграли от использования 64-разрядной архитектуры. 64-битный процессор может напрямую (и, следовательно, намного быстрее) обрабатывать числа с плавающей запятой с двойной точностью, двоичное представление которых занимает как раз 64 бита. Это основная причина, почему во всех тестах на производительность в операциях с плавающей запятой 64-битные процессоры одерживают верх.

 

Читатель может задать вполне резонный вопрос: под какими из существующих ОС работает Opteron? Ответ прост - под всеми 32-битными версиями ОС Windows XP/2000/2003, Unix и т.д., а также под 64-битной версией Linux от SuSe. Компания Microsoft намерена в ближайшее время выпустить вариант ОС Windows 2003 Server под процессоры AMD Opteron.

 

Опора для "Opteron"

 

До сегодня у AMD существовал всего один двухпроцессорный чипсет - AMD-760MP/MPX, который имел давно устаревшую архитектуру: северный и южный мост, объединенные посредством шины PCI. Северный мост AMD-762 поддерживает до двух процессоров AMD с частотой системной шины 200/266 МГц, для чего предусмотрено две физически раздельные FSB для каждого процессора, до 4 Гбайт регистровой DDR 266 SDRAM-памяти, а также порт AGP 4X.

 

С южным мостом AMD-766, к сожалению, не все так хорошо - он поддерживает всего одну 64-битную шину PCI с тактовой частотой 66 МГц и одну 32-битную шину PCI. Все прочие возможности чипсета достаточно стандартны: EIDE-контроллер ATA 33/66/100, поддержка шин LPC (Low Pin Count) и SM-Bus, USB-контроллер на четыре внешних порта.

 

Для построения серверов нового поколения на базе процессоров Opteron AMD разработала очень мощный набор системной логики AMD 8000, который ни в чем не уступает серверной продукции конкурентов и базируется, естественно, на технологии HyperTransport. Набор состоит из трех основных мостов, которые можно комбинировать в различных сочетаниях для создания высокопроизводительных рабочих станций. Архитектуры четырехпроцессорной серверной системы и двухпроцессорной графической станции представлены на .

 

Основой серверных систем является мост AMD 8131 I/O Bus Tunnel. В нем реализован контроллер шины PCI-X для подключения высокоскоростных устройств, таких как гигабитные сетевые и RAID-контроллеры. Контроллер шины PCI-X поддерживает два канала с частотами 133/100/66/33 МГц, а также режим PCI 2.2 66/33 МГц. При этом он оснащен двумя интерфейсами HyperTransport - для подключения процессора и южного моста.

 

Первое соединение имеет 16-битный интерфейс HyperTransport с суммарной полосой пропускания 6,4 Гб/c. Второе соединение обладает 8-битным интерфейсом HyperTransport и суммарной полосой пропускания 3,2 Гб/с.

 

Кроме того, для построения рабочих станций на базе процессоров Opteron вместо AMD 8131 I/O Bus Tunnel может использоваться графический мост AMD Graphics Tunnel, поддерживающий интерфейс AGP 3.0. Так что у любителей Quake III есть повод для апгрейда :-)

 

AMD 8111 I/O Hub - по сути своей напоминает обычный южный мост. Его основные характеристики:

  • 8-битный интерфейс HyperTransport с суммарной полосой пропускания 800 Mб/c;
  • до восьми соединений PCI в режиме "мастер";
  • двухканальный EIDE-контроллер ATA 33/66/100/133;
  • интегрированный 10/100 Мбит/с сетевой интерфейс;
  • шесть портов USB 2.0;
  • программный модем и шестиканальный аудиоинтерфейс стандарта AC 97.

К недостаткам южного моста можно отнести отсутствие встроенного контроллера Serial ATA.

 

Примером серверной системной платы на базе набора логики AMD 8000 (AMD 8131 + AMD 8111) является девайс K8D Master , выпускаемый небезызвестной компанией Microstar Internatinal - MSI. Именно эта плата участвовала в тестировании, о котором пойдет речь ниже.

 

"Второе дыхание" AMD или Реванш Itanium 2?

 

Рассмотрение вопроса о том, "кто на свете всех быстрее", начнем с анализа результатов теста SiSoft Sandra 2003, а именно - подтеста производительности процессора (ALU) и сопроцессора (FPU) (см. CPU Benchmark в таблице 1).

 

AMD Opteron 1,6 ГГц по производительности в операциях с плавающей запятой вдвое уступал Intel Xeon 2,8 ГГц - однако следует учитывать одну особенность данного теста: если бы режим HyperThreading у Xeon был бы выключен, результаты оказались бы примерно равными. В целочисленных операциях отрыв Xeon составляет 30%.

 

Следует отметить, что производительность AMD Opteron 1,6 ГГц в арифметических операциях практически соответствует таковой для AMD Athlon MP2000+ (реальная тактовая частота - 1,6 ГГц), что еще раз подтверждает практическую идентичность их архитектуры.

 

Тест памяти Memory Benchmark отдал пальму первенства DDR-контролеру от AMD - он выигрывает по скорости работы у Intel Xeon практически 30%. Ну и чипсет i7501 показал здесь себя очень неплохо - он отстает от системы со встроенным в процессор контролером DDR-памяти всего на 30%.

 

Теперь посмотрим, как эти системы проявят себя в тесте ServerBench, имитирующем работу реальных приложений "клиент-сервер" (см. таблицу 1). Здесь впереди оказалась система на базе процессора Opteron, ее отрыв от ближайшего конкурента достаточно велик - 50%, и это при меньшей на 75% тактовой частоте, чем у Xeon.

 

В этом случае выиграть Opteron'у помогли вдвое больший, по сравнению с Xeon, объем кэша второго уровня, а также более быстрая работа с оперативной памяти. Но главная причина - лучшая, по сравнению с классической архитектурой системы Intel, организация мультипроцессорности в AMD Opteron. Так, если при установке второго процессора у Intel-системы производительность в тесте ServerBench увеличивается в 1,5 раза, то у AMD - практически вдвое. Здесь-то и сыграла свою роль более совершенная архитектура AMD Opteron.

 

Кроме того, для сравнения мы привели результаты тестирования системы на процессорах Athlon MP 2800+, имеющих объем кэш-памяти второго уровня 512 Кб и реальную тактовую частоту 2,13 ГГц. Как видно из таблицы, они показывают производительность, практически равную производительности процессора Xeon 2,8 ГГц и, естественно, проигрывают Opteron 1,6 ГГц.

 

В тесте WebBench, имитирующем доступ клиентов к веб-серверу по защищенному SSL-соединению, процессор Opteron вновь впереди, но с менее значительным отрывом (10%) - сказывается большая чистая вычислительная мощь Xeon.

 

Теперь прейдем к "сладкому" и рассмотрим результаты тестирования процессоров AMD Opteron 244 (1,8 ГГц) и Intel Xeon 3,06 ГГц под 32-х и 64-х битными версиями OC Suse Linux Enterprise Server (таблица 2), проводившегося нашими коллегами с сайта www.tomshardware.com.

 

Результаты тестирования производительности при работе с популярной базой данных MySQL оказались достаточно неожиданными: двухпроцессорные системы на Opteron 244 (1,8 ГГц) и Intel Xeon 3,06 ГГц в среднем показывают примерно одинаковую производительность в 32-битном режиме (с небольшим превосходством Opteron 244). При переводе же Opteron 244 в 64-битный режим тот отрывается от противника практически на 50%. То есть перевод Opteron'а в 64-битный режим оказался практически равным добавлению в 32-разрядную систему еще двух процессоров (!).

 

Тестирование указанных систем в режиме файл-сервера с помощью утилиты T-Bench опять показало, что Opteron 244 (1,8 ГГц) и Intel Xeon 3,06 ГГц в 32-битном режиме приблизительно равны, а перевод Opteron 244 в 64-битный режим позволяет ему оторваться от конкурента почти на 25% - отличный результат.

 

Как видно, компании AMD с ее процессорами Opteron удалось на некоторое время "затмить" по производительности системы на базе Xeon DP и стать очень серьезными конкурентом Intel.

 

Все это время от "короля серверов" ждали ответного хода - и он последовал: не прошло и пяти месяцев с момента объявления Opteron, как компания Intel решила выпустить "бюджетный" вариант процессора Itanium 2, оснащенный 1,5 Мб L3-кэша, для двухпроцессорных систем c тактовыми частотами 1,0 и 1,4 ГГц.

 

В таблице 3 приводятся показатели производительности двухпроцессорных систем в тестaх SPECint и SPECfp, демонстрирующих производительность в целочисленных операциях и операциях с плавающей точкой. Интересно, что производительность самого "быстрого" на сегодня Opteron 246 (2,0 ГГц) в SPECint равна таковой для Intel Itanium 2 1,5 ГГц, в тесте же SPECfp он немного (на 12%) проигрывает.

 

Таким образом, баланс сил в "серверном мире" снова восстановлен. Однако основной козырной картой Opteron'а является естественная поддержка 32-битных приложений, чего нет у Itanium 2, который может лишь выполнять их в режиме эмуляции - и при этом значительно падает производительность.

 

Так что, как видим, компании AMD удалось создать двухпроцессорную систему, имеющую, благодаря прогрессивной архитектуре, прекрасные скоростные показатели работы с памятью и высокую степень масштабируемости. Что позволяет в ряде серверных приложений, интенсивно использующих операции ввода-вывода, выигрывать у аналогов на базе процессоров Intel Xeon. Особенно это заметно при работе в 64-битном режиме - у Opteron'а словно открывается "второе дыхание".

 

 

Как мы тестировали


Для тестирования были использованы пакеты ServerBench 4.1 и WebBench 5.0.

 

ServerBench 4.1 предназначен для тестирования серверов в режиме имитации работы приложений типа "клиент-сервер", например MS SQL-сервер.

 

Пакет оценивает производительность сервера, используя результаты измерения времени обработки запросов, посылаемых клиентами. Каждый клиент фиксирует время ожидания отклика на свой запрос, а также сколько всего транзакций выполнил сервер в ходе тестирования. По этим данным вычисляется производительность сервера, измеряемая в количестве транзакций в секунду (transactions per second, TPS).

 

Программа теоретически поддерживает до 1000 клиентов, но для тестирования достаточно использовать 16. Столь малое количество клиентов объясняется тем, что каждый из них в "стрессовом" режиме может полностью нагрузить сервер. Работая в таком режиме, каждый клиент эмулирует работу нескольких десятков реальных машин.

 

Мы использовали стандартный тест sys_60.tst, который анализирует работу системы в целом и включает тест процессора, дисковый тест и тест сетевой подсистемы в режиме, соответствующем работе типичных приложений баз данных. В тесте для каждого клиента на сервере создавались файлы данных по 64 Мб - то есть для 16 клиентов создается 16 сегментов данных по 64 Мб, и все основные операции производятся именно с этими данными. Все сегменты данных были созданы на логическом диске сервера с файловой системой NTFS.

 

Пакет WebBench 5.0 в целом схож с ServerBench, но в нем обращения клиентов происходят не к SQL-базе данных, а к реально "запущенному" IIS-серверу с установленным типовым веб-сайтом. Для того чтобы создать достаточную нагрузку на вычислительную подсистему сервера, используется выполнение CGI-скриптов и шифрование всего веб-трафика по протоколу SSL - длина используемого ключа 48 бит (к сожалению, 128-битные ключи доступны только в версии для американского рынка).

 

Для оценки влияния на производительность системы таких параметров, как скорость работы процессора и сопроцессора, а также пропускной способности ОЗУ, использовался пакет SiSoft Sandra 2003 sp1.

 

В состав тестовой системы входило два процессора AMD Opteron 242 (тактовая частота 1,6 ГГц), системная плата MSI K8D Master, 2 Гб регистровой памяти (четыре модуля DDR 333 512 Мб), жесткий диск Ultra 320 SCSI-диска Seagate серии Сheetah на 15000 об/мин объемом 18 Гб и со средним временем доступа 5,8 мс, подключенный к Ultra 320 SCSI SCSI-контроллеру Adaptec.

 

Для сравнения мы использовали аналогичную систему на двух Intel Xeon 2,8 ГГц (Socket 604, FSB 533 МГц) с включенной функцией HyperThreading и на системной плате также от Intel на чипсете i7501, оснащенным двухканальным контроллером памяти DDR333.

 

Для проведения тестирования была использована коммутируемая сеть Giabit Ethernet, состоящая из рабочих станций с операционной системой Microsoft Windows XP и тестовых систем с операционной системой Microsoft Windows 2003 Advanced Server. В качестве рабочих станций использовались компьютеры Pentium IV 3,06 ГГц, на них были установлены сетевые адаптеры Intel PRO 1000 T.

2004.04.30
19.03.2009
В IV квартале 2008 г. украинский рынок серверов по сравнению с аналогичным периодом прошлого года сократился в денежном выражении на 34% – до $30 млн (в ценах для конечных пользователей), а за весь календарный год – более чем на 5%, до 132 млн долл.


12.03.2009
4 марта в Киеве компания Telco провела конференцию "Инновационные телекоммуникации", посвященную новым эффективным телекоммуникационным технологиям для решения задач современного бизнеса.


05.03.2009
25 февраля в Киеве компания IBM, при информационной поддержке "1С" и Canonical, провела конференцию "Как сохранить деньги в условиях кризиса?"


26.02.2009
18-19 февраля в Киеве прошел юбилейный съезд ИТ-директоров Украины. Участниками данного мероприятия стали ИТ-директора, ИТ-менеджеры, поставщики ИТ-решений из Киева, Николаева, Днепропетровска, Чернигова и других городов Украины...


19.02.2009
10 февраля в Киеве состоялась пресс-конференция, посвященная итогам деятельности компании "DiaWest – Комп’ютерний світ" в 2008 году.


12.02.2009
С 5 февраля 2009 г. в Киеве начали работу учебные курсы по использованию услуг "электронного предприятия/ учреждения" на базе сети информационно-маркетинговых центров (ИМЦ).


04.02.2009
29 января 2009 года в редакции еженедельника "Computer World/Украина" состоялось награждение победителей акции "Оформи подписку – получи приз!".


29.01.2009
22 января в Киеве компания "МУК" и представительство компании Cisco в Украине провели семинар для партнеров "Обзор продуктов и решений Cisco Small Business"

 

 
 
Copyright © 1997-2008 ИД "Комиздат".