英特尔服务器处理器的三大黄金时代

英特尔服务器处理器的三大黄金时代
2011年11月12日06:05中关村在线
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第1页：撼动业界助推人类不断进步
成立于1968年的英特尔公司，在1971年发布了世界上第一款商用微处理器4004，经过不断成长成为全球最大的芯片制造商，同时也为计算机、网络和通信产业发展提供有力支撑。

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英特尔公司Logo
英特尔推动IT发展的贡献是有目共睹的。

从推出全球首个4位微处理以来至今，已有四十余载。

而在服务器领域，英特尔的表现也如同其在桌面和移动设备上的表现一样，不仅势头正旺，而且在未来的云计算时代也能再次谱写其走过的辉煌历史。

英特尔服务器处理器技术编年史[组图]
英特尔服务器CPU主要产品系列
正如我们之前的一篇文章中所讲述的那样，英特尔在服务器领域的处理器产品线可以浓缩为至强、安腾和早期的奔腾三大系。

每个系列彼此之间在历史长河中既有时间上的相互交替，也有产品和架构方面（安腾例外）继承和创新。

奔腾、安腾、至强芯片
在本文中，我们会在各个产品系列之下简要介绍英特尔推出相关的产品，并从这些产品的架构和产品特性方面，归纳总结出截止目前不同产品系列的特点和取得的进步。

从这三大产品系列的发展过程中，我们可以明显的感觉到，英特尔在推动支撑整个社会发展和能源控制方面，所作出的不懈努力。

第2页：经典传承之奔腾时代
Pentium（奔腾）是英特尔第五代x86处理器品牌名称，属于486处理器的后续产品。

Pentium本应命名为80586或i586，后来命名为“Pentium”。

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英特尔历史上的奔腾产品线
1993年英特尔推出了首款P5架构的Pentium处理器，该架构产品只针对桌面级领域，拥有Pentium、Pentium OverDrive和 Pentium MMX、Pentium OverDrive MMX几大品牌。

之后，从1995年11月1日开始，英特尔发布了Pentium系列的服务器级处理器产品Pentium Pro，它总共集成了550万个晶体管，并且整合了高速二级缓存芯片，英特尔首个专门为32位服务器、工作站设计的处理器，可以应用在高速辅助设计、机械引擎、科学计算等领域。

1998年6月29日，英特尔在Pentium Pro的基础上进行了升级，推出了Pentium II Xeon(至强)处理器。

这也是英特尔在处理器历史上首次提出Xeon 名称。

该处理器集成有750万个晶体管，它采用了Slot 2插槽技术，被安装一个金属外壳中，然后通过边缘连接触点插在主板上。

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450MHz、512KB二缓的Pentium II Xeon
1999年，Pentium III Xeon面世。

它采用0.18微米工艺制造，集成了950万个晶体管，采用Slot 2架构和SECC封装形式，内置32KB一级缓存及
256KB/512KB/1MB/2MB二级缓存。

此后，英特尔还推出了后来被重新命名为Xeon的其他系列Pentium处理器（比如Sandy Bridge架构产品）。

我们将它们一并放入到至强处理器内容来介绍。

通过以上的介绍，我们可以发现，英特尔推出的Pentium系列产品，制程工艺从0.8微米逐渐过渡到0.6微米、0.35微米直至130nm（服务器处理器为0.5微米过渡到180纳米），主频也从166MHz、180MHz、450MHz、480MHz过渡到
1000MHz。

集成晶体管数从550万、750万增加到950万个。

奔腾时代开启了二级缓存，从1MB扩充到2MB。

奔腾时代处理器，继承了英特尔此前可靠稳定和高性能的优点，并且在此基础上，带来了超标量技术、超流水线、双缓存、支持多重处理等技术。

此外，它还固化了常用的MOV、ADD、DEC、INC等指令到硬件上，从而提高了指令执行的速度。

局部总线采用PCI和VESA两种技术标准，也具有内部错误检测和冗余校验技术。

这些，都为后来处理器在功能上的提升和扩展方面奠定了重要基础。

内建能源效率技术，也注重了处理器在实际应用中的性能功耗比。

第3页：性能劲旅之安腾时代
Itanium（安腾）是英特尔构建的基于IA-64位处理器，主要被应用在高端企业级的64位技术环境中，提供了业界领先的性能，以及比专有RISC技术更广泛的选择空间，可帮助企业和机构最大地提高其投资回报。

2001年5月29日，英特尔推出代号为“Merced”的第一代安腾处理器，该处理器采用180nm制造，主频733MHz和800MHz可选，不提供三级缓存。

2002年7月8日，英特尔发布了基于VLIW以及Explicitly Parallel Instruction Computing的Itanium 2，主频900MHz和1GHz可选。

随后的3年里，相继推出代号为Madison、Deerfield、Hondo和Fanwood、Madison的安腾处理器产品。

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Itanium 2处理器
2006年，英特尔更新了Itanium处理器产品，推出代号为Montecito（也就是Itanium 2 9000系列）的新双核处理器。

据称，该处理器性能提升两倍而功耗下降了20%。

2007年，英特尔推出代号为Montvale的Itanium 2 9100系列，主频1.42GHz 至1.66GHz不等，三级缓存8MB-24MB不等。

2010年2月8日，英特尔发布了Tukwila安腾处理器Itanium 9300。

Tukwila 采用65nm制程工艺制造，拥有20亿颗晶体管的的四核心处理器性能比前一代增加了一倍，系统互连带宽增加800%，内存带宽增500%，并支持700%的内存支持能力。

2007年11月1日，英特尔推出了双核英特尔安腾9100系列处理器。

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Itanium处理器系列
自从2001年中期推出安腾处理器以来，安腾处理器的主频从733MHz逐渐过渡到1.73GHz，前端总线300MHz至667MHz，在所有的安腾处理器产品中，使用过PAC611、PAC418、LG A1248（Itanium 9300系列）插槽，开发代号有McKinley、Madison、Hondo、 Deerfield、Montecito、Montvale和Tukwila，主要涉及到单核、双核和四核产品。

安腾体系结构吸收了CISC和RISC两者的长处，支持EPIC、VLIW（超长指令字）、软件流水、寄存器堆栈和分支推断等技术。

在寄存器结构方面，它与RISC体系类似采用了大量的寄存器操作，甚至超过了主流RISC处理器的寄存器数量，这一方面可以加快数据存取的速度，减少访存延迟，另一方面可以更好地支持并行操作。

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安腾寄存器
双核安腾处理器首次采用了Pentium 4中的超线程技术，每个处理器支持4个线程，使得其能够处理的应用线程数是早期单核处理器的4倍。

安腾体系结构是64位高性能计算环境中的主流体系结构之一，它吸收了以往的先进处理器体系结构的优点，通过提高指令执行的并行性，增强了系统整体的计算性能。

安腾体系结构的核心是EPIC技术，通过精心设计的基于超长指令技术的指令系统，EPIC编译器能够把在编译过程中发现的并行性显示地传递给处理器。

与传统的基于超标量流水技术的处理器相比，可以充分利用编译器的强大功能，简化处理器设计，保证更高的指令级并行性。

安腾标志着英特尔体系结构从IA-32向IA-64推进。

它不同于32位芯片的奔腾产品（大部分还是应用在桌面级领域），是专为服务器和工作站量身设计制造的64位处理器。

第4页：王者风范之至强时代
目前服务器CPU市场上，绝大部分都是至强的天下。

至强也是英特尔推出的基于x86架构的一类处理器的统称。

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至强Logo
至强处理器除了拥有比桌面级处理器更多的核心之外，还有更高的缓存。

1998年6月29日，英特尔推出了Pentium II Xeon(至强)处理器，它取代了之前所使用的Pentium Pro。

1999年，Pentium III Xeon推出。

2001年9月25日，英特尔发布Pentium 4 Xeon处理器，也就是最早的Xeon（Foster），它采用 0.18微米工艺和奔腾4相同的Willamette核心，2002年，又推出了Prestonia核心的Xeon处理器，增加了对Hyper- Threading（超线程）的支持，二级缓存增加到512KB。

2005年，英特尔公司推出了90纳米Nocona至强处理器，支持EM64T技术，它能动态调整功率并降低处理器的耗电需求。

同年，英特尔还发布了其首枚双核
心Xeon DP（Paxville DP），这款全新的处理器和50xx系列也是首个90nm的双核处理器。

2005年2月，英特尔发布了“Irwindale”核心的至强处理器。

在2006年3月14日，英特尔发布了全新的低电压版双核心Xeon LV 处理器产品。

Sossaman 建基于Core Duo处理器技术，支持当时Xeon的所有技术，支持虚拟化应用。

2006年5月23日，英特尔发布了首款65纳米的双核心Xeon（Dempsey核心）至强处理器，也就是大家所熟知的至强5000系列。

它采用了使用全新的接口Socket 771（LGA771），开启了65nm制程的新历程。

2006年，英特尔还发布了首款酷睿微架构的至强5100系列处理器，同年还用Netburst架构的最后一款至强处理器7100系列。

2007年，迎来了酷睿微架构的高端产品至强7300。

2008年，英特尔推出了首个六核处理器，也就是至强7400系列。

2009年，推出支持Intelligent Power电源管理技术的至强5500系列。

去年，英特尔还推出了采用32nm制程工艺的新一代Nehalem微构架双路服务器处理器至强5600家族。

它采用了第二代High-K金属栅工艺、增加了两个核心、增加了更高能效的低功耗CPU、支持低功耗DDR3内存，并且在智能节能技术和CPU功耗管理等方面均进行了优化。

同年，还推出了至强7500系列服务器处理器，它可以帮助构建从双路到最高256路的服务器系统，
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截止2010年3月的至强处理器系列
而在今年，英特尔推出了面向高端关键业务应用的至强E7系列和面向中小企业工作站的至强E3系列。

Xeon E7系列主要面向双路、四路和八路服务器，最高可以扩展至256路并行。

至强E3可满足小型企业应用的独特需求，包括协作工具、存储系统、备份系统。

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至强E3、E7命名规则
纵观十多年的发展，至强处理器走过了P6、Netburst、酷睿、Nehalem、Sandy Bridge几大架构体系，处理器的制程工艺也从180nm逐渐发展到更为精细的32nm （即将推出下一代的22nm至强处理器）。

与此同时，至强处理器的TDP也得到了有力改善，从 165w、150w、130w、95w、65w、45w（低电压版至强处理器的TDP甚至达到了15W）。

至强处理器，在整个企业级市场扮演着十分重要的作用。

针对高端的关键业务应用，尤其是至强E7系列处理器，拥有比以往产品更加强大的性能，同时也能提供良好的虚拟化应用和云计算环境下的密集型计算和快速响应。

而且通过十几年的技术积淀，已经在功耗控制和整体架构方面也更为成熟。

至强E3和即将推出的至强E5分别对应入门级市场和中端用户。

可以说，英特尔的至强产品线在整个市场上表现的更加完整，更重要的是，其产品本身拥有更好的性能、可靠性和低功耗表现。