服务器CPU架构-RISC篇

服务器CPU架构

 

一、SUN SPARC
二、IBM PowerPC
三、Intel Itanium
四、SGI MIPS
五、Compaq Digital Alpha
六、HP PA-RISC
七、AMD SledgeHammer

 

服务器用处理器几乎都是清一色的RISC（精简指令集）架构，用在高端的工作站或服务器中。

 

据市场分析机构IDC报告，2000年的美国服务器市场，Sun荣居榜首，IBM屈居老二，Compaq名列第三。随着Intel与AMD纷纷介入这块获利市场，使高端服务器市场形成百花齐放、百家争鸣的新格局。下面我们就来认识这些真正的服务器CPU。 

一、SUN SPARC   Sun是世界上第一个将RISC架构给以量产的厂商。为了推动SPARC成为业界标准，并提高全球广泛供应来源，SUN也授权多家半导体厂生产自己的SPARC芯片。SPARC的性能超强，价格也较高，公认在UNIX上的表现杰出。   早期的RISC处理器也是32位，直到六年多前的Alpha诞生后，才把RISC推进64位。就SUN的SPARC而言，其64位处理器是1995年的SPARC-v9架构，产品则称为Ultra SPARC。目前最高端的SPARC产品是64位的Ultra SPARC III，采用了Uptime Bus的技术。Ultra SPARC III的工作频率有900MHz、750MHz和600MHz三种。与以前的UltraSPARC II相比，UltraSPARC III运行程序的速度要快一倍。近几年来，Intel进军高端市场的企图明显，一些拥有RISC处理器大厂已逐渐向Intel的IA-64方向发展，而SUN仍坚持发展自己的Ultra SPARC处理器，成为阻挡Intel来犯的中流砥柱。Sun公司还将在今年推出基于MAJC架构设计的1.2GHz的Ultra Space 4处理器，它将是Sun公司在高端服务器市场竞争中的希望所在。  

 

二、IBM PowerPC   虽然RISC这个名词是80年初由柏克莱大学Patterson教授所创造并率先使用，并成为后来的统称。其实RISC的真正先驱，是70年代就悄悄展开实验计划的蓝色巨人IBM公司。IBM于1975年开始进行一项801计划，希望设计出新的计算机架构。但是801计划最终并没有成功的产品推出，不过，IBM另一条与801平行的发展线，在80年代中期成为America计划，这个计划就成功地发展出新的架构产品，它就是1990年出现的Power架构，IBM并以此建构了RS6000处理器与工作站产品。1991年，IBM再推出第二代的Power架构，并与Motorola、Apple共组一个"PowerPC"联盟，发展新的PowerPC处理器架构。这个PowerPC架构就是以IBM的Power架构为基础。   1992年，IBM发表第一颗PowerPC处理器PowerPC-601，它是一颗32位的RISC架构处理器，Apple旋即进行架构更替，采用PowerPC-601作为新一代Mac电脑的核心处理器。随后，IBM又陆续发表了603、604等系列的PowerPC处理器，目前最新版是PowerPC 750（G3实际上就是PowerPC 750的商标）和740系列。另外，新一代64位Power 4（G4）处理器也已推出。

 

三、Intel Itanium   Intel公司于3月29日公布了IA-64结构的Intel Itanium（安腾）的软硬件开发状况。Itanium最早的芯片（即所谓的First Silicon）是在1999年8月完成加工的，并在紧接着于8月底举行的IDF上进行Windows和Linux的启动演示，但其进程不能称之为顺利。几度历经出货延期的磨难，现在Intel终于决定在2001年6月30日之前一定推出配备Itanium的服务器和工作站。   以服务器及工作站为基础的Intel Itanium处理器要在性能上战胜竞争对手RISC处理器，关键在于运用创新的合并功能EPIC（Explicitly Parallel Instruction Computing：明确平等指令运算）。IA-64结构是基础于EPIC（明确平行指令计算机），EPIC的性能超过了RISC和CISC，它可与具智能编辑器的大型处理源媲美，将平行指令明确通知处理器。测试结果显示，Itanium已超过单一RISC处理器的速度，英特尔表示，Itanium正式投产时，其工作计算频率可达每秒20亿，与Sun Ultra SPARC III比较快足十倍。Intel除了Itanium处理器外，新一代IA-64架构的McKinley处理器也将亮相。  

 

四、SGI MIPS   MIPS处理器是RISC架构的开山鼻祖，SGI在并购MIPS后，将MIPS处理器分成两个市场进攻：一方面强调高性能，继续向高端方向发展；另一方面着重高产量，转向市场庞大的嵌入式及消费电子产品领域。其实SGI只负责处理器的研发设计，产品的生产与销售是授权其它半导体大厂进行。   目前最高端的MIPS处理器是R10000，用在SGI公司的全系列产品，包括从单一处理器的O2工作站，直到高达128颗处理器的Origin高端服务器等。SGI的专长是图形运算，拥有很强的系统I/O及内存总线，MIPS处理器并不单独强调时钟频率，而是着重整体性能的提升。SGI MIPS处理器主要运行在自身的64位操作系统IRIX（与UNIX同一族系的操作系统）；此外，MIPS也作为一些掌上电脑的处理器，因此也可以运行在Windows CE上。为了能够继续在高端市场站稳脚跟，SGI不得不全力以赴发展更先进的MIPS处理器，包括R12000与R14000等。  

 

五、Compaq Digital Alpha   Alpha处理器原先是DEC公司的产品，后来被Compaq归入旗下，而Compaq又与Digital进行合并。Alpha最早在1992年现身市场，领先其它RISC处理器厂商达二、三年之久。在Alpha推出时，当时的个人电脑正从386时代转移到486而已。Alpha的最大特色其实是在时钟速度上取得领先地位，例如，1995年推出300MHz的Alpha 21164就是当时时钟速度最快的CPU。   Alpha 21164是Alpha的第二代处理器，它有两种版本，一种是原本的21164，另一种则是去掉部份Cache的21164PC，希望进攻较低端的市场。此外，1998年初DEC发表了第三代的Alpha 21264。Alpha可以运行在UNIX、OpenVMS，以及Windows NT中，这是Alpha跟其它几个RISC处理器比较不同的地方。未来Compaq Digital Alpha将会开发出Alpha 21364与EV8处理器。 

 

六、HP PA-RISC   HP也有自己的RISC处理器，称为PA-RISC（精准架构的RISC）。PA-RISC于1986年现身，HP也是当时全球第一家将系统架构全面由CISC移转到RISC的计算机厂商，随后HP就荣登市场销售第一的宝座。   目前PA-RISC处理器的版本是PA-8200，主要用在HP的企业服务器（例如最高端的HP9000系列）。在PA-8200之后，HP还将推出PA-8500与PA-8700处理器。HP PA-RISC把Alpha当成性能表现的主要对手，例如PA-8500的对手就锁定Alpha-21264。惠普在产品上采取双向并进策略，为了两种芯片都能用在电脑上，一边发展PA-RISC 8700，一边与Intel共同开发IA-64处理器。IA-64融合了x86与RISC架构，x86源自Intel本身的架构，而RISC部份就是HP的PA-RISC架构。 

 

七、AMD SledgeHammer处理器   由于Intel和IBM策略联盟，提前在64位处理器、高端服务器市场卡位，这招策略迫使AMD也要加把劲。AMD准备发布下一代x86-64架构SledgeHammer处理器。AMD的这款64位处理器将针对服务器和高端应用程序。AMD准备发布两种SledgeHammer处理器：即用于1~2个CPU服务器的ClawHammer芯片和用于3~4个CPU服务器SledgeHammer芯片。AMD准备用他们来与英特尔的Itanium相抗衡。AMD公司计划在2002年第一季度推出ClawHammer和SledgeHammer处理器的工业样品，并将在同年第二季度投入批量生产。如果AMD公司这两种芯片的研制和生产比较顺利，AMD将有能力在从桌面电脑、笔记本电脑到企业服务器的所有市场与Intel公司展开竞争。