服务器结构及工作原理

高性能 SMP技术 RAID技术
可靠性 ECC内存 RAID技术
可用性 热插拔 冗余
可管理 I2C技术 远程管理
IA服务器与PC机的区别
CPU处理能力 I/O性能 可靠性/可用性 可扩展性 可管理性
8008 8080
8位
英特尔CPU发展历程
8086 8088 80186 80286
16位
80386 80486
ECC Unbuffer/register DDR DIMM
内存技术介绍
DDR与SDRAM内存条不同点
168 Pin 两个键槽 LVTTL 3.3V工作电压
184 Pin DIMM 单个键槽 SSTL_2 2.5V工作电压
内存技术介绍
DDR成为服务器内存主流
服务器目前不会采用RDRAM,因为即使双通道也只能支持2GB的 内存，满足不了服务器对大容量内存的需求；采用DDR则可以支 持到16GB甚至更高的内存容量；
CPU介绍－FSB
前端总线(FSB)频率(即总线频率)是直接影响CPU与内存直 接数据交换速度。有一条公式可以计算，即数据带宽＝(总线 频率×数据位宽)/8，数据传输最大带宽取决于所有同时传输 的数据的宽度和传输频率。如100MHz前端总线指的是每秒钟 CPU可接受的数据传输量是 :
100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s
内存技术介绍
Registered ECC SDRAM
内存颗粒
存放内存
SPD IC 条信息
提高电流 驱动力
Register IC
PLL IC
调整时 钟信号
存放内存
SPD IC 条信息
内存技术介绍
Registered ECC SDRAM
在尺寸和外观上看，Registered-ECC内存条比普通内存条要 高，内存条上比普通内存多了Register IC 和pll IC (SPD IC两 者均有)。
2、更高的工作频率和带宽
FB-DIMM的总线可以工作在很高的频率之上：以FB-DIMM1.0版标 准为例，它可以提供3.2GHz、4GHz 和4.8GHz三种数据传输率，这意 味着即使是单通道FB-DIMM系统的也可以提供9.6GB/S、12GB/S和 14.4GB/S的惊人带宽。
3、引脚大减，布线更简单
总线技术介绍－PCI/PCI-X
PCI 是一个 32bit、工作于33MHz的总线架构 目前标准PCI2.2 PCI卡有支持3.3V及5V区别 PCI-X是PCI总线的一种扩展架构 PCI-X允许目标设备仅于单个PCI-X设备自已进行交换，同时，如果PCIX设备没有任何数据传送，总线会自动将PCI-X设备移除，以减少PCI设 备间的等待周期。所以，在相同的频率下，PCI-X将能提供比PCI高1435%的性能，PCI-X的频率可随设备的变化而变化PCI-X可以支持 66,100,133MHz频率
内存技术介绍
DDR 内存
Double Data Rate，在系统总线时钟频率上升沿和下降沿各进行 一次数据传输，从而达到双倍数据传输率的效果。至于寻址与控 制信号则与SDRAM相同，仅在时钟上升沿传送。
DDR SDRAM 模块部份与SDRAM 模块相比，改为采用184pin， 工作电压仅为2.5V。在其它组件或封装上则与SDRAM 模块相同。
提升服务器的性能
SMP技术可以通过多线程并行来提高性能
实现负载均衡 采用了SMP技术，另一块空闲的CPU就会处理多余的事务， 从而实现了系统的负载均衡 处理器容错的需要 在其中一颗CPU出错的情况下，另外的CPU可以接替它的工作，使得服务 器能够继续运行，当然此时系统的性能会有所下降
内存技术介绍
采用2.5v工作电压，184线接口 DDR内存 DDR(Double Data Rage双数据率)是SDRAM（168线，工作电 压3.3v ）的更新换代产品，它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传 输数据，这样不需要提高时钟的频率就能加倍提高SDRAM的速度， 并具有比SDRAM多一倍的传输速率和内存带宽，采用2.5v工作电 压，184线接口，价格也便宜非常多。
性能上来说因为在信号线上加了Register IC，内存的速度略 有降低，但是大大增加了服务器内存容量。
总线技术介绍
总线是计算机各模块间进行信息传输的一组公共导线通道，它总是由数据 总线（Data Bus）、地址总线（Address Bus）、控制总线（Control Bus）三部分组成 ISA总线（industrial standard architecture 工业标准架构） PCI总线（peripheral component interconnect 互连外围设备） PCI-X总线 AGP总线（Accelerated Graphics Port 图形加速接口） PCI-Express总线
Chipset介绍
NOCONA配套芯片组E7320/7520的特点 支持先进内存保护技术，包括3种容错内存保护技术：在线备份
内存、热插拔镜像内存和热插拔RAID内存 支持双通道DDR333 Registered内存，数据传输带宽达到
5.4GB/S 支持PCI-E技术，数据带宽最大达到2GB/S（8X） 支持USB 2.0传输接口，可连接USB外置大容量存储设备 支持SATA接口硬盘，数据传输达到1.5Gbps
RDRAM功耗相对较高，发热量大，会影响服务器系统的稳定性； 服务器可采用双通道DDR内存控制器，对DDR400可提供6.4GB/s
的带宽，可以配合目前的 Xeon CPU； 主流服务器的芯片组均支持DDR内存。
内存技术介绍
DDR2内存
240 PIN DDR-II内存将是现有DDR-I内存的换 代产品，针对PC等市场的DDR-II内 存将拥有400、533、667MHz等不同
Pentium
Pentium Pro Nocona
Pentium Ⅱ Dempsy
Celeron
Woodcrest
Itanium Itanium 2
Pentium Ⅲ Pentium 4
64位 32/64位
32位
32位
CPU介绍－XEON
Foster核心
0.18微米 256KB L2 400MHz FSB
内存技术介绍
纠错码 (ECC)
ECC (Error Correct Code)
➢ 需要芯片组及内存支持
➢ 超立方体算法，在芯片组内有专门的硬件电路实现
普通ECC为纠错1位，发现2位错，用于中低端服务器
多位ECC为纠错x位，发现2x位错，用于高端的服务器
➢ X=4, 俗称x4的Chipkill ➢ X=8, 俗称x8的Chipkill
FB-DIMM 内存技术介绍
1、以串行的方式进行数据传输
☆采用了类似于PCI-Express的串行接口多路并联的
设计，以串行的方式进行数据传输 ，数据会在经过第一 个缓冲区后传向下一个缓冲区。
☆第一个缓冲区与内存控制器之间的连接阻抗就能始
终保持稳定，从而有助于容量与频率的提升。
FB-DIMM 内存技术介绍
的时钟频率，高端的DDR-II内存 将拥有800、1000MHz两种频率
•FB-DIMM内存
Intel在2004年春季IDF论坛上宣布了Memory Implementers Forum(MIF) 新组织，并公布了由其所倡导的新一代内存规范：“FB-DIMM”内存规范。
FB-DIMM英文全称为“Fully Buffered-DIMM”，又称为全缓冲双列内存 模组。FB-DIMM是在普通DDR2内存的基础之上改进而来的，但其与普通 DDR内存却有了很大的变化。
高性能 高可靠 可用性
服务器分类
塔式 机架式 刀片式
CISC服务器(复杂指令系统计算机) RISC服务器(精简指令系统计算机)
CPU类型
外形结构
应用规模
功能
入门级 工作组级 部门级 企业级
文件服务器、打印服务器 通讯服务器、应用服务器
IA（Intel Architecture）架构服务器
基于INTEL硬件架构的CISC服务器，使用INTEL或与其兼容的处理器芯 片的服务器，又称为PC服务器
CPU介绍－HT技术
支持HT技术的IA-32处理器由两个逻辑处理器构成，并且每一个 逻辑处理器都有各自的架构描述。两个逻辑处理器共享处理器的核心 ，包括执行引擎，缓存，系统总线界面和固件等.
在得到操作系统和应用软件的支持之下，使用超线程技术 的处理器比起普通处理器有30%的额外性能提升 .
SMP技术
服务器常见内存
采用2.5v工作电压， 184线接口 DDR内存
184线接口，带ECC Reg的DDR内存
电压为1.8V 240-针 脚的带ECC Reg的 DDR2内存
69个针脚FB-DIMM内存
内存技术介绍
ECC内存
ECC(Error Correction Coding或Error Cheching and Correcting) 是一种具有自动纠错功能的内存，Intel的82430HX芯片组就支持它， 使用该芯片的主板都可以安装使用ECC内存，但由于ECC内存成 本比较高，所以主要应用在要求系统运算可靠性比较高的商业计算 机中。
PCI-X 插槽 PCI-E x8、x16 插槽
I/0桥芯片
南桥芯片
6口SATA接口
内存插槽
北桥芯片 CPU插槽
零通道ZCR 插槽
Chipset介绍
北桥芯片 提供对CPU的类型和主 频、内存的类型和最大 容量、ISA/PCI/AGP插 槽、ECC纠错等支持
南桥芯片
提供对 键盘控制器、实时时 钟控制器、USB、 DMA33EIDE数据传输方式和 高级能源管理等的支持
即使有一个内存颗粒失效， 也能正确恢复数据。
内存技术介绍
Registered 内存缓冲技术 Register IC，内存条底部较小的集成电路芯片，使内存条带有
缓冲能力，起到提高驱动能力的作用，大大增加了服务器的内存容 量。服务器产品需要支持大容量的内存，单靠主板信号线的电流无 法驱动如此大容量的内存，而使用带有Register的内存条,通过 Register IC提高驱动能力，使服务器可支持高达32GB的内存。
和单通道DDR2内存架构 的240个针脚相比，FBDIMM的69个针脚更利于 PCB版图设计和布线
4、可靠性更强
在FB-DIMM中，指令和数据都进行完全的CRC循环冗余校验，远比目前的 ECC纠错方法要先进。而且英特尔在FB-DIMM架构引入了的“Bit Lane Fail Over Correction”功能，利用此功能，当一个位宽的通道出现故障后，它就会 被从系统中排除掉，即让出现故障的内存通道停止运行。此时内存控制器然后 会调整CRC设置以相应降低所使用的内存带宽，即使一块芯片，一个DIMM插槽 甚至是一条内存通道出现故障并不会造成死机，这无疑大大增加了内存子系统 的稳定性。
SMP的全称是"对称多处理"(Symmetrical Multi-Processing)技术， 是指在一个计算机上汇集了一组处理器(多CPU),各CPU之间共享内存 子系统以及总线结构。它是相对非对称多处理技术而言的、应用十分 广泛的并行技术
SMP系统中最关键的技术问题是如何更好地解决多处理器间的协调和通信
服务器维修之
服务器结构及工作原理
同方工业
讲师：梁全林
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
教学目标：
系统、全面掌握服务器产品的类型、特点、工作原理； 掌握服务器各主要部件的专有技术；
教学重点：
服务器产品的工作原理，主要部件的专有技术
教学难点：
服务器产品的工作原理
服务器定义
为客户站点 提供各种服 务的计算机
网络环境 网络操作系统
共享资源 提供服务
总线技术介绍－PCI-Express
什么是PCI-Express
是一种新型的串行技术,是并行PCI（包括PCI和PCI-X）技术的继任技术 PCI-Express 优势 点对点串行连接方式－传统PCI采用多个设备共享一条总线资源的方式 双通道，高带宽，传输速度快－以X4为例带宽可达双通道2000MBps 更好的支持设备热插拔
Nocona/ Prestonia
Irwindale
Dempsy/ Woodcrest
0.13微米 512KB L2 400MHz FSB 533MHz FSB 支持HT技术
90nm 1/2MB L2 800MHz FSB EM64T 支持HT技术
双核65nm 2×2MB 4MB共享 667MHz FSB 1066MHz FSB EM64T Dem：支持HT