烽烟再起 2011年服务器处理器有新看点
2010年的服务器芯片大战已经偃旗息鼓，转眼2011已至，经过短暂的休整，芯片巨头们在新一年中又将拿出怎样的“杀手锏”？
2010年是服务器处理器的一个大年，英特尔和AMD这对老对手在2010年都可谓风生水起。英特尔在第一季度先后推出了面向高端市场的安腾9300，以及Nehaelm家族新成员至强5600和至强7500。AMD方面自不甘落后，先后推出了面向双路/四路市场的皓龙6100，以及面向单路市场的皓龙4100。在RISC阵营中，IBM强势推出Power 7，继续巩固在RISC领域的霸主地位。
2011年已至，处理器巨头们暂时偃旗息鼓，不过从历年的处理器市场来看，2010年末至2011年初这只不过是大战前的平静，很快，新一轮的处理器烽烟又将燃起，2011年在服务器处理器市场依旧有很多新的看点。
英特尔至强全面进入32nm时代
2010年英特尔所推出的一个最具划时代意义的产品就是Nehalem-EX至强7500，至强7500具有前所未有的可扩展性，并引入了移植自安腾处理器的RAS特性，让x86处理器第一次具备了能够挑战RISC的实力。凭借先进的至强7500，英特尔在2010年风光无限，无论营收还是市场影响力均获得了满意的答卷。不过在Tick-Tock处理器发展步调的推动下，虽然至强7500大获成功，但英特尔并不打算坐吃老本，在2011年第二季度将推出Nehalem-EX的继任者??Westmere-EX，将制程和核心数量再度提升。
Westmere-EX是是对Boxboro平台的一次重大更新
Westmere-EX所面向的依旧是关键任务领域，可以支持两颗、四颗、八颗CPU，或者通过节点控制器扩展到更多路。Westmere-EX是对Boxboro平台的一次重大更新，首先是制程工艺从至强7500的45nm进步到32nm，工艺的进步让Westmere-EX核心数量增加到10个，支持英特尔HT超线程技术，具有20个线程。Westmere-EX依旧被分为“Core”和“Uncore”部分，后者集成了QPI互联、电源和时钟控制、集成的内存控制器和L3缓存（英特尔更喜欢将L3缓存称作last level cache，或LLC）。
Westmere-EX的10个核心共享缓存中的10个“薄片”，通过一个双向的环形总线访问。Nagaraj描述LLC采用10路物理地址哈希来避免热点（hot spot)，并且每个时钟周期可以处理5个并行的缓存请求。Westmere-EX中一个Nehalem-EX所不具备的小功能是Directory Assisted Snoopy (DAS), 可以降低8插槽系统或基于节点控制器的平台的内存（缓存）延迟。Westmere-EX的一个重要提升是加入了六条新的AES-NI指令集，为加密加速。Nagaraj还表示Westmere-EX具有增强的虚拟化支持，将提升虚拟机的切换速度，并加入VT-x3的一些新功能。
Westmere-EX将成为英特尔面向多路市场的重头产品，它的发布也标志着英特尔至强产品线全面进入32nm时代。
Sy Bridge家族至强全面登场
根据英特尔的Tick-Tock发展战略，英特尔将在2011年全面升级至“Sy Bridge”架构至强，包括面向单路、双路、四路的新至强处理器，完成Sy Bridge架构的全面布局。不过Sy Bridge至强家族发布时间还没有正式公布。
Sy Bridge至强家族
从上图可以看到英特尔的Sy Bridge至强家族包括面向入门单路服务器的Sy Bridge-DT、面向主流单路/入门双路服务器的Sy Bridge-EN、面向主流双路服务器的Sy Bridge-EP、以及面向入门四路服务器的Sy Bridge-EX。
能够看到Sy Bridge至强家族的接口相对Nehalem至强有了一些变化，接口种类更多，分别为LGA 1155（Socket H2）、LGA 1356（Socket B2）、LGA 2011（Socket 2011），这将意味着Sy Bridge至强将采用全新的芯片组和插槽，不再兼容Nehalem至强。
值得注意的是Sy Bridge-EX定位是在“入门4路服务器”，而高端四路英特尔将采用全新至强（22nm）的Ivy Bridge-EX，不过这个产品的发布时间还没有确定。能够推测Sy Bridge-EX的成本更低，而明年面向高端四路、或者更多插槽服务器的主力产品将是Westmere-EX，两者之间应该具有明确的分工，看来英特尔打算将产品线更加的细化。
Sy Bridge家族
上图列出了Sy Bridge家族的架构图，能够看出它们之间的一些区别，主要在于支持的DDR3内存通道、QPI总线以及PCIe通道的数量。其中LGA1155接口至强（Sy Bridge-DT）没有采用QPI架构，支持两条DDR3内存通道和20个PCIe 2.0通道。LGA1356（Sy Bridge-EN）具有1条QPI总线用于CPU之间的互联，具有三条内存通道，并且内存规格支持到1600MHz，具有24个PCIe 3.0通道。
面向主流双路、入门四路的LGA2011（Sy Bridge-EP/EX ）在规格上就要更高一些了，具有两条QPI总线、四条DDR3内存通道，支持1600MHz规格内存，具有40个PCIe 3.0通道。Sy Bridge-EP将具有四核、六核产品，所有版本均支持英特尔Hyper-Threading超线程技术。
Sy Bridge-EP一个重要特点是在内存上，它将根据每个通道安装的内存模块的不同调整内存频率，比如一个内存通道安装一个DIMM的时候，内存频率可以运行到1600MHz，安装两个DIMM模块内存平率将降到1333MHz，而安装三个DIMM模块内存频率将降低到1066MHz。
Sy Bridge-EX将具有八个核心，从规格上来看它的规格要比即将发布的Westmere-EX要低一些，Sy Bridge-EX具有2条QPI总线，只能实现相邻两颗CPU的互联，而要访问第四颗CPU，则需要经过相邻的CPU；Westmere-EX具有3条QPI总线，能够实现四颗CPU的两两互联，当然效率要更高。从这点也能比较出Sy Bridge-EX成本要更低。
Westmere-EX和Sy Bridge-EX QPI的对比
Sy Bridge至强家族将采用全新的Patsburg芯片组平台，从将发布的CPU来看，Patsburg芯片组将具有三四个版本，来支持不同插槽的CPU。日前英特尔已经透露了四款该芯片组的SKU，代号分别为A、B、D和T，我们还不知道英特尔缘何选择这些字母。
英特尔透露的芯片组Patsburg SKU
四个型号的共同点包括最大支持14个USB 2.0接口、3个SATA 3Gbps接口、2个SATA 6Gbps接口、一个用于板载闪存的ONFi接口??虽然很可能最终的服务器主板中不会用到。还支持8个PCI-E 2.0通道和HD音频（虽然可能也不会用到），看上去还将支持早期的PCI接口，尽管还不清楚是否会通过桥接芯片。
A型号具备最基本的功能，通过扩展器支持额外的四个SATA 6Gbps接口。B型号SKU将支持的SATA 6Gbps接口换成了SAS 6Gbps接口，但是数量还是四个。D SKU和T SKU具有额外的四个PCI-E 3.0通道，支持8个SATA 6Gbps或SAS 6Gbps接口。另外T SKU为SAS接口提供了RAID 5支持，并且内建SRAM用于缓存数据保护，其他的SKU提供了RAID 0/1/10的支持。
AMD“推土机”迎击“Sy Bridge”
英特尔已经为2011年做好了准备，不仅有Nehalme-EX的继任者Westmere-EX，还有完备的Sy Bridge至强家族，即将实现从高到低的全面更新。作为老对手，AMD在2011年又将有哪些动作呢？2010年的“Magny-Cours”皓龙应当算是一款成功的产品，得到了众多OEM的拥簇和市场的好评，2011这种势头是否还能够延续？
我们希望能够这样，毕竟市场并不是英特尔一家的舞台。2011年AMD方面最值得期待的莫过于全新的“推土机”架构，或许应该用“革命”这样的形容词，因为“推土机”将是一个全新的处理器架构，基于“推土机”架构的处理器，将和K7之后的所有AMD处理器都不尽相同。
AMD“推土机”将采用32nm SOI工艺，这让“推土机”相比“Magny-Cours”皓龙处理器可以在不增加功耗的前提下增加33%的核心数量、增加50%的吞吐量。与AMD之前所有处理器都有所不同的是，“推土机”采用了“模块化”的设计，每个“模块”包含两个处理器核心，这有些像一个启用了SMT的单核处理器。每个核心具有各自的整数调度器和四个专有的管线，两个核心共享一个浮点调度器和两个128位FMAC乘法累加器。
AMD“推土机”模块架构图
所不同的，在K10架构中，ALU和AGU共享三个管线（平均1.5个），“推土机”中每个核心整数单元管线的数量增加为4个，2个AGU专有、2个ALU专有。L1缓存也有所不同，在K10架构中，每个核心具有64KB L1指令缓存和64KB L1数据缓存；而“推土机”每个核心具有16KB L1数据缓存、每个模块具有64KB双向L1指令缓存，至于减小的L1缓存是否会影响性能还有待观察。两个核心共享L2缓存，模块之间共享L3缓存及北桥。
“推土机”可以说采用的是介于传统的“多核”和同步多线程（simultaneous multithreading，简称SMT）之间的第三种方式。我们知道，之前的AMD皓龙处理器采用的是“芯片多处理器”（chip multiprocessing, 即CMP）设计，每个独立的核心运行一个线程，比如AMD双核、四核皓龙，采用的就是CMP设计；而SMT技术是允许两个或更多的线程共享相同的核心，并发执行，比如像英特尔的Hyper-Threading。
AMD“推土机”架构可以说是介于这两种之间的一种设计：两个线程（核心）共享浮点执行单元，但是各自具有独立的整数执行资源。这看上去像是SMT的另一种形式，或者说是经过AMD改良的一种“AMD式的第三种方式”。但与传统的SMT设计不同，SMT仅仅复制的是核心的存储部分，一个线程一个存储模块（register file），而AMD“推土机”架构中，每个线程复制的是完整的整数执行单元硬件，一个线程具有一个存储模块（register file）和一组完整的整数执行单元。
每个线程具有独立的整数执行单元是AMD“推土机”和双线程SMT设计的主要区别。不过从“推土机”的设计来看，这并不像真正意义上的“CMP双核”，毕竟两个核心还要共享浮点执行单元，或者可以称之为“1.5核”。这样设计的好处就是能够大大节省晶体管的数量、降低核心面积和功耗，同时降低成本。即使不是真正的“双核”，但不难想象这样的设计要比SMT更加高效，相比之下，传统的SMT设计可以称之为是一种“1.2核”的设计。
总之，AMD“推土机”架构将带来全新的性能和体验，这足够值得我们期待。不过面对英特尔丰富的产品线，“推土机”肩上的重任并不轻松。
经过了短暂的休整，2011年的服务器芯片大战即将揭幕，英特尔和AMD还将是这场战役的主角??虽然像ARM等服务器新进能够让我们眼前一亮，主流服务器市场还将是由这两个老对手来左右。我们期待它们都能够有更好的表现，毕竟CPU的竞争、发展是推动服务器技术发展的原动力。