Серверы Hewlett-Packard N4000 будут работать с процессорами PA-RISC и IA-64

За последний год большая часть анонсов касалась, как правило, не собственно компьютеров, а архитектуры микропроцессоров. Достаточно упомянуть новости, связанные с разработкой процессоров Merced, Alpha 21364 или AMD K7. Изменения же в области архитектуры серверов и рабочих станций, пожалуй, были не так заметны. Новые серверы N4000, представленные компанией Hewlett-Packard, можно считать, скорее, приятным исключением.

Шина справа, шина слева…

Серверы N4000 в настоящий момент укомплектовываются процессорами:

  • PA-8500 с тактовыми частотами 360 и 440 МГц. Кроме того, HP планирует осуществить выпуск новых представителей этого семейства: PA-8600/8700/8800/8900. Что же касается процессоров архитектуры IA-64, то, кроме Merced, уже мелькают имена McKinley, Deerfield и Madison.
  • PA-8500 выпускается по 0,25-микронной технологии. Микропроцессор снабжен интегрированной на основной микросхеме кэш-памятью емкостью 1,5 Мбайт. Данная уникальная особенность в сочетании с возможностью выполнения четырех операций с плавающей запятой за такт во многом определяет его рекордные показатели производительности.

Некоторые архитектурные особенности PA-8x00, в том числе в области предсказания переходов, нашли применение и при разработке IA-64. 440-мегагерцевая разновидность PA-8500 обладает пиковой производительностью 1,76 GFLOPS, что, насколько известно автору, является самым высоким показателем среди микропроцессоров. Производительность Merced, как ожидается, составит 6 GFLOPS при частоте 1 ГГц. Вероятно, поэтому серверы N4000 ориентированы уже на системную шину IA-64.

N4000 допускает установку от одного до восьми процессоров. Модернизация сервера с переходом к новым процессорам архитектур IA-64 и PA-RISC может осуществляться путем замены процессорных плат с PA-8500 на платы с IA-64. При этом у пользователя остается основное шасси (19-дюймовая стойка), подсистема оперативной памяти и подсистема ввода/вывода, включая внешние устройства.

Особенностью архитектуры N4000 является наличие сразу двух системных шин

IA-64. Поскольку PA-8500 ориентирован на традиционную для PA-8x00 шину Runway, то между этим интерфейсом и шиной IA-64 должен быть мост.

Пиковая пропускная способность Runway составляет 960 Мбайт/с, а шины IA-64 — 1,9 Гбайт/с. Отметим, что использование в архитектуре N4000 конвертора шин Runway и IA-64 аналогично подходу, примененному в серверах класса V. Появление конвертора из-за ориентации на использование с процессором PA-8500 «неродной» шины IA-64 сделает систему дороже, и тем не менее он необходим, поскольку пропускная способность Runway недостаточна для системной шины SMP-сервера. Поскольку пропускная способность шины IA-64 меньше, чем суммарная пропускная способность интерфейсов 4 Runway, на шине IA-64, как и на системных шинах других SMP-серверов, могут возникать конфликты.

Поэтому естественно, что в N4000, предусматривающем установку до восьми процессоров, используются сразу две шины

IA-64. Такое усложнение абсолютно необходимо, хотя оно и повлечет за собой рост стоимости изделия. Дальнейшее увеличение числа шин, по мнению разработчиков, было нецелесообразным как из соображений стоимости, так и потому, что узким местом может стать задержка оперативной памяти.

Память с низкой задержкой

Для обеспечения высокой производительности современным SMP-серверам недостаточно быстрых процессоров и высокой пропускной способности системной шины и оперативной памяти. Для многих приложений необходимо еще и уменьшение задержек памяти. Для N4000 задержка доступа в память составляет всего 130 нс, что как минимум вдвое меньше, чем у серверов класса K. Для сравнения, в SGI Origin2000 задержка на маршруте «микропроцессор — концентратор — память» равна 305 нс.

Контроллер оперативной памяти в N4000 реализован в виде трех СБИС: адресного контроллера и двух контроллеров данных. Оперативная память размещена в модулях DIMM, которых может быть от 2 до 32 (наращивание происходит парами). Слоты для модулей DIMM находятся в конструктивах так называемых «несущих», от одного до четырех несущих на сервер. Каждая несущая имеет свою 64-разрядную шину данных.

В результате может достигаться 32-кратное расслоение оперативной памяти. Максимальная емкость памяти — до 16 Гбайт при использовании 256-мегабайтных модулей; в будущем возможно удвоение емкости с переходом к 512-мегабайтным модулям. Пиковая пропускная способность памяти при наличии одной несущей равна 1,9 Гбайт/с (поддерживаемое значение — 1,1 Гбайт/с). Максимальная пропускная способность при четырех несущих — 7,7 Гбайт/с; поддерживаемая пропускная способность при этом составляет 4,35 Гбайт/с, что превышает пропускную способность двух шин IA-64. При этом обеспечивается возможность модернизации с переходом к следующим поколениям процессоров данной архитектуры.

Подсистема ввода/вывода N4000, базирующаяся на PCI, также заслуживает внимания. Она кардинально отличается от используемого в серверах класса K и скорее напоминает серверы класса V. В классе К применялись две собственные шины HP-HSC+ с пятью слотами и суммарной пропускной способностью 608 Мбайт/с. В N4000 до 12 слотов PCI.

К каждой шине IA-64 в N4000 подсоединяется по одной микросхеме ведущего контроллера ввода/вывода, к которому подключено по 12 шин шириной 8 байт. К каждой такой шине может подключаться ведомый контроллер ввода/вывода типа Turbo. Имеются также ведомые контроллеры типа Twin Turbo, которые подсоединяются сразу к двум шинам. В результате каждый слот PCI имеет свой собственный интерфейс к одной шине IA-64 (через ведущий контроллер).

64-разрядные шины PCI работают на частотах 30/60 МГц и обладают пропускной способностью до 240 Мбайт/с (до 480 Мбайт/с в Twin Turbo). Cуммарная пиковая пропускная способность ввода/вывода равна 5,8 Гбайт/с, то есть больше пропускной способности шин IA-64.

Серверы N4000 продемонстрировали показатели SPECint95/fp95 = 34,0/51,4, превзойдя текущие результаты Alpha 21264 на тестах SPECint. Среди других тестов производительности укажем на результаты для восьмипроцессорного варианта N4000 (тактовая частота процессора — 440 МГц): 24139 для SPECweb96 и 49308 для TPC-C.

Hewlett-Packard дает следующую характеристику: «производительность систем старшего класса при цене серверов среднего класса». В дополнение к традиционным областям применения серверов такого класса компания еще делает акцент на современные Internet-приложения — электронную коммерцию, мощные Web-серверы и другие.

Михаил Кузьминский — старший научный сотрудник Центра компьютерного обеспечения Института химических исследований РАН. С ним можно связаться по телефону (095) 135-6388.

N4000 — нет узких мест

Подсистема Пропускная способность
Процессорные шины 12,3 Гбайт/с
Шины IA-64 2,9 Гбайт/с
Подсистема оперативной памяти 4,3 Гбайт/с
Подсистема ввода/вывода 2,0 Гбайт/с

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями