intel AMD服务器CPU发展简史.docx

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intelAMD服务器CPU发展简史

intel、AMD服务器CPU发展简史

服务器，英文名Server，简而言之，就是在网络环境中，提供给其他客户机访问、下载以及各种服务的计算机。

因此服务器所使用的CPU必须满足巨大的数据计算能力、可靠的稳定性、超长时间运行等苛刻要求。

也有很多人喜欢用普通的CPU来做服务器，实际上这些只能做最为简单的、访问量不高WEB服务器，在我们实际的测试中，效果不堪理想，所以，有这个想法的朋友，要慎重。

在普通台式机领域，我们都知道有intel和amd两家最大的设计生产商，其实在服务器领域也是一样，intel有XEON系列，AMD有opteron系列。

Intel这个品牌，想必大家都知道，但凡听说过电脑的人都知道个那个经典的“INTELINSIDE”的广告，而AMD方面，由于产能不足、广告力度不够等等，我们也只一知半解了。

下面我就来尽我所能，分别介绍一下这两家服务器CPU的发展历程。

CPU都是依靠指令来计算和控制系统，每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。

指令的强弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。

目前服务器领域的CPU一般按照其指令系统来区分，通常有CISC和RISC两种。

CISC是英文ComplexInstructionSetComputer的缩写，翻译成中文就是“复杂指令集” 。

CISC型CPU是指英特尔生产的x86（intelCPU的一种命名规范）系列CPU及其兼容CPU（其他厂商如AMD），它基于PC机（个人电脑）体系结构，而且在桌面体系结构中占据统治地位。

这种CPU一般都是32位的结构，所以我们也把它成为IA-32CPU。

（IA:

IntelArchitecture，Intel架构），现在流行的X86-64（AMD64/EM64T）位则是在IA-32体系上发展而来，向下兼容。

RISC是英文“ReducedInstructionSetComputing”的缩写，中文意思是“精简指令集”RISC架构的CPU主要有：

SUN的SPARC（UltraSPARC）处理器、HP的Alpha处理器、IBM的Power系列处理器。

由于这种处理器指令简单，采用硬布线控制逻辑、处理能力强、速度快一般都应用于UNIX系统的工作站和服务器，市场上也很少见到他们的的踪影（关于更多详细的RISC处理器的信息，我看到一个网页上有详细的总结，在此笔者不在累述，而intel和AMD方面，少有综合的比较，所以，下面花一些时间整理出来，供从业者或者有兴趣的朋友参考）。

SUN的SPARC处理器

我们就先以intel的XEON来进入正题，作为IT业界的老大、英特尔公司于1995年秋天，在Pentium（中文名：

奔腾）MMX的基础上，发布了PentiumPro处理器，它只是为了区别于普通的CPU，形状也不同于Pentium MMX，也采用了不同于PMMX的架构的SLOT2。

PentiumPRO 照片

PentiumPRO是英特尔第一个应用于位32位（当时还是以16位程序为主）服务器、工作站设计的处理器，不过当时的名称并不是XEON，算得上是XEON的前生，它可以应用在高速辅助设计、机械引擎、科学计算等领域。

不过英特尔在PentiumPRO的设计与制造工艺上又达到了新的高度，总共集成了550万个晶体管，并且整合了更高速二级缓存，更均衡的体系架构，更可以通过多路并行计算来提升整体计算性能。

PentiumPro的核心照片

    PentiumPro透露出英特尔对服务器市场的高瞻远瞩，不过作为服务器和工作站CPU的开路先锋，还是有很多值得商榷和改进的地方。

最有趣的一件事情是，PentiumPro运行16位程序的效果还不及同频率Pentium的水平；当然这也不能怪intel，这跟我们现在运行winXP和VISTA是一样的道理，软件的兼容性也很重要。

只是在当时16位程序数量还很多，32位软件还为形成当时的主流。

时隔三年，也就是1998年，当时在中关村属于IT行业的黄金时代。

Intel在奔腾pro的基础上，升级到了奔腾II XEON，这是一个全新的开端，XEON是一个intel全新的名词也是一个全新的开端，当然它是由奔腾II处理器而来，PentiumIIXEOn主要面对中高端企业级服务器、工作站市场；这是英特尔公司进一步区格市场的重要步骤。

Xeon主要设计来运行商业软件、因特网服务、公司数据储存、数据归类、数据库、电子，机械的自动化设计等。

PentiumIIXeon处理器不但有更快的速度，更大的缓存，更重要的是可以支持多达4路或者8路的SMP对称多CPU处理功能。

也就是说，在一个主板上，可以同时并行运算4－8个的CPU，到此，intel完成了桌面CPU和服务器CPU格局的划分，为日后服务器的发展，奠定了基础

 当时PII采用的是SLOT1架构，而至强平台则采用了SLOT2架构，两者并不兼容。

进入PentiumIII时代后，服务器的概念更加深入人心，人们为了增强其服务器CPU的强大性能，可以轻松地选择IntelBX芯片组的主板，配合两颗PIII处理器来获得性能的大幅度提升。

那时的处理器和芯片组都是支持双路并行处理，也就是SMP（对称多处理器）系统。

从这个时候，SMP架构就成了逐渐成为服务器的基本指导思想，不过后来我们通常使用的都是基于双路CPU的服务器体统，多路的由于价格原因，并不常见。

1999年，英特尔发布了PentiumIIIXeon处理器。

奔腾3代的时候，核心基本上采用铜矿或者图拉丁，他们的频率一样，二级缓存大小也一样，图拉丁P3和铜矿P3外频一样，二级缓存大小相同（都是256K，512K的是P3-S），但是图拉丁P3不支持双路处理器并行工作模式而铜矿P3支持；图拉丁P3的二级缓存延迟时间为1而铜矿P3为0；虽然图拉丁P3在某些方面仍然不如铜矿P3，因此虽然带有先进的数据预读取技术，在主频相近的情况下，也不过是个平手。

    P3-S虽然也是采用了图拉丁的核心，但是却具备了铜矿和图拉丁几乎所有优点，并且二级从256M升级到了512M倍，很大的提升了性能，其此性能当然是P3时代的佼佼者，理所当然，做服务器CPU的核心，落在P3—S的肩上。

这就是我们所说的奔腾IIIXEON，它借用了PentiumIII处理器新增的70条指令集，以便更好的执行多媒体、流媒体应用软件，提高了电子商务应用与高阶商务计算的能力。

除此之外，奔腾IIIXEON开始向多元发展，分为高端和底端，并重新为多CPU协同计算进行了设计。

不过底端XEOn只用了256M的二级缓存，所以在实际使用的的效果并不理想，也不支持SMP，而高端Xeon还是具有以前的特征，支持更大的缓存和多处理器。

PentiumIIIXeon

  作为笔者，我也曾经能力的想找一个奔腾IIIXEOn核心的照片，但是很遗憾。

2001年5月，intel发布了Xeon处理器。

Intel为了将Xeon的品牌概念更加明确话，市场定位更加精准，去掉了一贯使用的的Pentium的名号。

Xeon处理器的市场定位也更加瞄准高性能、均衡负载、高强度科学计算、多路对称处理等特性，而这些是都是台式电脑的Pentium品牌系列所不具备的。

虽然Xeon处理器还是采用和Pentium4处理器的一样的Willamette核心（但是在服务器领域，我们却称之为Foster），而且同样是64位的数据带宽，但由于XEON利用了与显卡AGP 4X相同的原理－－“四倍速”技术，因此XEOnFSB有了巨大的提升，和PentiumIIIXeon处理器相比较，有了30%到90%左右的性能提升。

这为服务器和工作站提供了强劲的动力，

最初发布的Foster核心处理器具有三款：

1.4GHz、1.5GHz和1.7GHz，都是内置256KB二级缓存，采用Socket603接口，支持400MHz总线，而新款的Foster处理器并不是支持多CPU版本，它只能支持单CPU或者双CPU工作。

同年第四季度，Intel共推出了4款Xeon处理器：

列表如下

4款Xeon处理器分别是2GHz/2.4/02.66/2.80，前端总线也将从400MHz过渡到533MHz。

新推出的Xeon处理器使用的都是0.13微米的制造技术，512KB的L2缓存，并支持双处理器并行操作。

这个时期，XEON的产品线还是比较单一的，只有4个提供给我们

XEON照片

F

oster核心照片

英特尔开发了全新的NetBurst架构，具有更高级的网络功能，及更复杂更卓越的3D图形性能，另一方面，支持至强的芯片组也在并行运算、支持高性能I/O子系统（如SCSI磁盘阵列、双千兆网络接口）、PCI总线分段等方面更好地支持服务器端的运算。

在Intel大力推动P4架构后，更加的细分了CPU市场定位，INTEL在其桌面平台CPU中去掉了SMP的支持，使得Pentium4在整个系统中只能安装一个物理CPU，而Xeon的接口也与台式P4完全不同，两者不能混用，并依照支持并行的数量分为支持两路的XeonDP和支持4路以上的XeonMP，MP比DP拥有更大的缓存，处理能力也更强。

Prestonia是Xeon处理器的第二代核心，采用和上一代同样的架构，它同第一代的Foster核心之间的最主要的区别就是增加了对Hyper-Threading（超线程）的支持。

二级缓存同为前者为512KB。

Prestonia核心处理器也采用了先进的0.13微机制造工艺。

Hyperthreading早先称为Jackson技术。

Jackson技术能够将同时多线程技术（SMT）加入到CPU核心内部当中来。

实际上，单CPU的限制之处在于它只能在同一时刻处理一条单线程指令，而SMT技术能够使得CPU在同一时刻能处理更多的指令。

如果能够在硬件范围上实现单周期处理多线程数据的话，将大大增加CPU的工作效率（每块处理器可以同时进行多个进程以上的处理）。

 2004年6月30日，Intel发布了最先支持IA-32E的处理器—代号为“Nocona”的64位Xeon处理器（即Prescott核心的XeonDP），这是第一个64位至强处理器核心，采用90nm工艺制程，具有800MHz前端总线技术，（比较以前的FSB533MHz大幅提升），16KBL1缓存、1MBL2缓存和12KBuOpsTrace，支持超线程和SEE-3技术。

CPU起跳频率为2.8GHz，同时还有3GHz、3.2GHz、3.4GHz和3.6GHz型号的产品问世。

Nocona使用604针PPGA封装，与533MHz主频Xeon处理器所用的处理器插座一样，它支持IntelSpeedstep技术、Hyperthreading以及ExtendedMemory64技术。

Nocona引入了一项称为DBS的节电技术。

通过DBS，CPU能够在空闲时自动降低处理器的倍频、前端总线频率和电压，这样就降低了机器空闲时浪费的功耗。

与AMD的Opteron不同，Nocona内部仍然没有集成内存控制器，其MCH仍集成在北桥芯片E7525上，这就意味着Nocona在多路处理时，两颗并行处理器必须共享内存带宽。

2005年2月，intel正式推出了Irwindale核心的Xeon产品，前端总线、HyperThreadingII、增强型Speedstep、EDB以及EM64T都和Nocona完全一致。

该核心与Nocona核心最大的不同就是二级缓存进升级到2MB，频率由3.0G开始起跳。

不过由于二级缓存的加大，工艺也没得得到改进，导致该处理器的功率和发热量均大大高于Nocona。

同年10月，英特尔凭借自己长久以来在封装技术上的优势，发布了其首枚双核心XeonDP（PaxvilleDP）。

这款全新的处理器将可以帮助提高多线程服务器应用的性能并缩短响应时间。

PaxvilleDP是将两颗2MB二级缓存的“Irwindale”至强DP处理器，封装在一颗CPU中。

这款全新双核至强处理器拥有2.80GHz的运行速度和800MHz系统总线，每个内核独享2MB二级高速缓存。

由于每个内核都配置了高速缓存，所以系统总线上的数据量将大为减少，并使每个内核都可以更快地存取数据。

此外，它还采用了英特尔64位内存扩展技术、超线程（HT）技术。

在2006年以前的服务器和工作站平台处理器，无论是Xeon、XeonMP还是DP，都是直接采用频率标注的方法。

问题是在处理器的核心类型、前端总线频率、二级缓存和三级缓存容量、所支持的特性等等方面都不相同的情况下，只凭借标注的频率根本就无法区分不同型号的处理器。

例如Xeon2.0GHz就有Foster和Prestonia两种核心类型，基于此，intel抛弃了传统的对XEON 以频率来命名的方式，采取了对服务器和工作站平台上采用处理器使用数字编号。

还记得笔者以intel经销商的身份参加了intel在2006年5月23日在深圳五洲宾馆举行春季英特尔深圳信息技术峰会（深圳IDF）。

在这次双核至强服务器平台发布会上，INTEL一口气发布了2款不同核心的双核至强处理器：

除了使用上一代核心的EON5000系列之外、布了基于最新的“Woodcrest”核心的5100系列。

会上INTEL详细阐述了INTEL 双核至强的技术规格。

新的双核至强架构和老一代处理器的根本不同之处，使用了全新架构core，到此，intel彻底的放弃了使用多年的NetBurst架构，XEON5100系列立的FSB达到1066而老一代的是共享800MFSB，这样可以使得性能提高2倍到3倍。

在CPU处理能力越来越强大的今天，共享前端总线越来越难满足CPU的需要，AMD在2年前，就甚至彻底放弃了传统的前端总线架构。

INTEL这次，将前端总线的架构做了一次重大的改变，不再像以往那样，通过单纯的提高频率来提高带宽，而是将前端总线和CPU的数目挂钩，每个CPU都可以有自己独立的前端总线，彻底改良了共享前端总线的弊端。

XEON5000系列系列均为双核心，也就是AMD所说的伪双核，主频从2.50GHz到3.73GHz，所有处理器采用65纳米制造工艺，均支持FB-DIMM内存，英特尔虚拟化技术、超线程（HT）技术、增强型英特尔SpeedStep动态节能技术（其中5063、5060不支持）、英特尔64位内存扩展技术、英特尔病毒防护技术。

这些处理器均配置了4MBL2缓存，其中每个核心独享2MBL2缓存，其前端总线为1066MHz或者667MHz，可以提供8.5GB/s或者5.3GB/s的传输带宽。

采用65nm工艺的双核心XeonDempsey使用LGA771接口。

＝

XEON5110

W

oodcrest核心照片

Woodcrest采用英特尔先进的65纳米制程技术，加上最优化的Core微架构设计，与前代产品相比，不仅耗电量降低40%，性能则大幅提升135%，在这个时候提出了一个新的名词：

功耗比。

所有Woodcrest皆内含4MB共享型高速二级缓存，功耗方面除5160型号为80瓦以外，其余全部为65瓦；另外，在系统总线（FSB）上，四款2GHz及以上频率版本为1333MHz，其余两款低频版本为1066MHz。

另有一款低功耗产品XEON5148LV，频率为2.33GHz/4MBL2Cache/1333MHzFSB，但最高功耗只有40W，是正常型号的一半，并完全支持援IntelEM64T、IntelExecuteDisableBit、IntelVirtualizationTechnology功能及Demand-BasedSwitching功能。

无论是XEON5000，还是XEON5100，都是使用了相同的主板平台，INTEL5000系列芯片组提供了良好的兼容支持。

由于上代Netburst架构的Xeon处理器无论性能和价格均不及对手AMDOpteron产品，令对手于服务器处理器市占不断上升，尤其是入门级服务器市场更为明显，因此Intel决定Intel为了打压其对手，也看到了底端服务器的巨大市场，9月，发布了单路服务器处理器，冠以全新的名称intel XEON3000系列，取代早期的intel7230芯片组所支持的一系列CPU。

当然，XEON3000需要一个全新的主板芯片组那支持，那就是intel3000芯片组，不过从成品的主板形状和规格来看，这和intel7230的主板基本上没有什么大的差异，intel3000主板也向上兼容。

IntelXEON3000，采用Conroe核心，最初发布的只有4个型号，包括Xeon3040（1.86GHz/2MBL2/1066MHzFSB）、3050（2.13GHz/2MBL2/1066MHzFSB）、3060（2.4GHz/4MBL2/1066MHzFSB）及3070（2.67GHz/4MBL2/1066MHzFSB），同样为1066MHzFSB，65奈米制程，处理器接采用Socket775，而非服务器常用的Socket771，支持IntelVirtualization技术、EIST省电功能、IntelEM64T技术、ExecuteDisableBit技术。

次年1月intel再次发布了同样以Conroe为核心的core架构的XEON3200系列，设频率分别为2.4GHz（X3220）和2.13GHz（X3210），具有1066MHz前端总线（FSB）和8MB二级高速缓存（4MBx2）。

   2007年04月9**，intel发布了XEON5300系列的XEON四核心CPU，用一句简单的话来讲，这是XEON5100的升级版本，是由两颗“Woodcrest”Xeon5100系列处理器的核心（DIE），封装到一个处理器基板（Socket）上，所以在除了两倍（8M）于后者的2级缓存之外的其他技术指标上也是建立在CORE架构上的。

同样的1333MHz的前端总线，同样的65nm工艺，同样的处理器还支持英特尔宽位动态执行技术、英特尔高级智能高速缓存、英特尔智能内存访问、英特尔智能功率管理等一系列的新技术。

其中包含4种不同的具体型号，它们是“2.66GHz的XeonX5355、2.33GHz的XeonE5345、1.86GHz的XeonE5320、1.60GHz的XeonE5310”。

XEON5320

同年11月，英特尔发布了代号为Harpertown（Penryn架构处理器衍生产品）的XEON5400系列的处理器，这些产品采用了更先进的45纳米生产工艺，其中最复杂的一款拥有8.2亿个晶体管，频率从2GHz到3.2GHz不等，缓存达到12M，最高FSB是1600Mhz。

英特尔上一代产品主要采用65纳米生产工艺，最复杂的一款处理器拥有5.82亿个晶体管。

随着生产工艺的不断提升，英特尔可以在处理器上部署更多晶体管，从而提升处理器性能，并降低生产成本。

这完全符合了摩尔定律：

IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍.

 同时，又发布了intel XEON3000系列的高频处理器Xeon3085、Xeon3075和Xeon3065三种，其前端总线频率由1066MHz提升至1333MHz，处理器配备了4MB二级缓存，功耗TDP65W。

到此，intel完成了对AMD从入门级的底端到高端市场的全面围剿。

2008年即将过去，作为IT业界的老大，intel，会在明年有什么样的动作呢。

笔者刚刚去了intel深圳办事处，根据消息来源，intel将会在2009年的3月春季发布会上，推出XEON 5500系列的服务器处理器，也会有L、E、X三个版本，当然L是底功耗版，在XEON5500的CPU中，intel也集成了内存控制器，CPU将直接和内存进行数据的交换，大大的节省了时间，不过这样做，导致了CPU将不再会灵活的支持内存的更替。

至于会不会象以前一样底至于40W呢？

而最高功耗，将到达130W。

在机箱方面，现在使用的机箱不再适合，将会有个较大的变化。

单路服务器方面，intel将会9月发布采用I7核心，再加上一些新技术的或者是XEON3300系列吧，作为现在单路XEON3200的延续，我们拭目以待。

如果只有intel一家生产CPU，那么我们是不是还停留在奔腾IV的年代呢，这个不成立的假设，没有人知道结果。

作为CPU的后期之秀――AMD，看到了服务器的巨大市场，于是对服务器市场发出了强大的进攻。

以至于我们用到了越来越具有性价比的处理器，这方面，我们得感谢AMD作出的突出共享，呵呵。

在服务器领域，AMD起步较晚，在二十一世纪的第二个年头，AMD计划向服务器市场进军，抡起了砸向其对手的钉锤（Sledgehammer）,经过2年的研发，于2003年上半年发布了皓龙Opteron处理器，SledgeHammer是AMD第一个应用于服务器CPU的核心，基于0.13微米制造工艺，具有128KB一级缓存和1MB二级缓存，接口为Socket940形式，HyperTransport总线为800MHz，提供了对双通道DDR内存（必须为ECCRegisteredDDR内存）的支持，支持SMP多处理器并行工作模式，这个时候的处理器包括双路的opteron244.、opteron246、opteron248，多路的opteron848等单核心处理器。

Opteron248

2004年，AMD发布了第一个使用90nm制造工艺的Troy（特洛伊）核心、它是在Sledgehammer基础上增添了多项新技术而来的，通常为940针脚，拥有128K一级缓存和1MB（1,024KB）二级缓存。

同样使用200MHz外频，支持1GHyperTransprot总线，集成了内存控制器，支持双通道DDR400内存，并且可以支持ECC内存。

此外，Troy核心还提供了对SSE-3的支持，产品有opteron245－254。

同时，还有支持4路以上的800系列核心叫做Athens（雅典）。

作为Sledgehammer接班人，代号为Venus（威纳斯和）SanDi××（圣地亚哥）核心都是在上一代Manchester的基础上演变而来，而后者主要针对高端桌面市场，他们同为同为0.09微米工艺制造，外频为200MHz，一级缓存为128KB，二级缓存为1MB，支持SSE、SSE2、SSE3多媒体指令集和X86-64运算指令集。

单路opteron处理器采用了Socket939接口，包括了opteron144，opteron146，opteron150，opteron154.和最高频单路的opteron154

作为早期的AMD进军服务器市场的皓龙产品，由于生产工艺的影响，在频率上远不及intel同时期的，但是AMD凭借先进的设立理念，采用了直连架构，也就是在opteron处理器上集成了内存控制器，减少CPU访问内存数据的时间，从而在处理性能上和intel不分伯仲。

从而挖掘到了服务器市场的一桶金。

次年下半年，AMD发布了代号为Denmark（丹麦，采用Socket939）支持AMD64位技术，依支持的串接处理器颗数，有支持单颗架构、的Opteron165（1.8GHz）、170（2GHz）、175（2.2GHz）以及180（2.4GHz）；支持双颗架构代号为Italy（意大利、940接口）的Opteron260（1.6GHz）、265（1.8GHz）、270（2GHz）、275（2.2GHz）以及280（2.4GHz）；以及支持8颗串接、代号为Egypt（埃及、940接口）的Opt