奔腾ⅡXeon

背景

奔腾ⅡXeon系统结构

奔腾ⅡXeon的新芯片组(440gx agp 450nx pci)

奔腾ⅡXeon主板(ad450nx sc450nx)

多处理器和多线性的系统性能

背景

Intel于1998年6月29日发布了奔腾ⅡXeon。这个新的高端解决方案是面向工作站和服务器市场的，目的是让它来代替高能奔腾（Pentium Pro）级的产品。速度和二级缓存的位置不同是两者的主要差异：200mhz是高能奔腾的最高档次，因为二级缓存的速度不能超过200mhz。在高能奔腾中一些特殊的二级缓存硅芯片，它们被放在cpu的封装里面，运行频率和cpu核心速度相同，这限制了cpu的发挥，使它限制在200mhz内；奔腾Ⅱ的芯片是放在一个盒子中的，里面有一个cpu核心印刷电路板，以及两个或四个二级缓存，它们的速度只有cpu的一半，因而200mhz的二级缓存就可以使用在奔腾Ⅱ400系统上。

即使奔腾Ⅱ能很快取代高能奔腾在高端桌面市场的地位，服务器市场仍然需要高能奔腾。主要是奔腾Ⅱ只能使用512mb主内存，如果超过了容量，系统就会马上崩溃，服务器界对之抱怨纷纷，直到奔腾Ⅱ333、350和400才对此有所改善（最大4gb）。另一个让高能奔腾吸引人的原因是它的二级缓存。服务器的数据负担非常沉重，更大和更快的二级缓存将对之非常有益。高能奔腾的二级缓存与cpu的速度一样，超过奔腾Ⅱ350mhz及以下的奔腾Ⅱ(奔腾Ⅱ的二级缓存速度只有cpu速度的一半)。高能奔腾的二级缓存最大可达1mb，而奔腾Ⅱ仅有512kb。最后，高能奔腾可以四个cpu同时工作，这在服务器中是必需的，但奔腾Ⅱ只能二个cpu同时工作。

奔腾ⅡXeon不仅改变了服务器市场，也改变了工作站市场。使用工作站来进行汽车、房屋、桥梁等设计工作的公司和个人需要cad、计算机动画设计、3d游戏开发等，海量数据库管理亦需要高性能的系统。以前人们都是求助于sun、dec、sgi或hp，而且选择了上述一家计算机企业得到产品后，常常会留在这种系统中，不会轻易更换。奔腾ⅡXeon将以较低价格来提供工作站级的性能，可在同样的系统上运行x86工作站软件和办公室软件。

奔腾ⅡXeon系统结构

奔腾ⅡXeon的核心和deschutes差不多，这个结构也同样被用于奔腾Ⅱ和赛扬。奔腾ⅡXeon最大的改变在二级缓存：9月份以前赛扬没有二级缓存，奔腾Ⅱ有512kb（运行在cpu一半的核心速度下），而奔腾ⅡXeon最大可用2mb（运行在cpu核心速度下）。这些缓存芯片是Intel自己生产的，它和奔腾Ⅱ所用的芯片不同，被称为csram（custom static ram，定制静态存储器），其中每一个芯片的容量是512kb，定制则意味着Intel不会向其它sram厂商购买。二级缓存是非常脆弱的，只能使用和奔腾Ⅱ一样的方法，把它们放在塑料盒子里面。二级缓存的散热要求也非常高，所以Intel为奔腾ⅡXeon特别定做了一个大盒子（比奔腾Ⅱ大了将近两倍）。

二级缓存速度的提升让奔腾ⅡXeon在许多场合下都比奔腾Ⅱ快，除此之外，它还有几项特别的东西：

具有高能奔腾的所有特性；

支持八个cpu系统（450nx）；

100mhz前置总线；

使用36位内存地址和pse模式（pse36模式）；

最大800mb/秒的内存带宽；

服务器必须的ecc内存；

ecc二级缓存（440gx和450nx）；

监测温度的热量传感器以节约能源。

pirom将允许处理器的规格改变和向前兼容性，并可产生一个特殊的电子信号，防止出现伪造的奔腾ⅡXeon，即奔腾ⅡXeon不能超频，这对于计算机发烧友来说是个坏消息。幸好奔腾ⅡXeon面向的是高端市场，对我们没什么影响。系统卖主能对奔腾ⅡXeon封装内的一个e2prom进行编程，写上主机信息并加上保护，如：系统规格、服务跟踪、安装缺省值、使用环境的资料等等。

pse36（page size extension 36－bit)模式，它可对4gb存储器进行缓冲，现有的win32 api因此可得到一个巨大的ram磁盘，但前提是isv（independent software vendors)们必须使用特别的服务器和操作系统对程序进行修改（它不影响那些没有优化的软件）。Intel还发布了一个sdk以帮助oem厂商充分利用新增的内存来改善系统性能。

奔腾ⅡXeon的新芯片组

440gx agp

440gx agp（82443gx和82371eg piix4e）面向工作站市场，设计和440bx差不多，开发商能把以前的技术转移到440gx上。它不仅是440bx的超集，而且是第一个为奔腾ⅡXeon优化的芯片组。440gx可使用slot 1和slot 2 cpu（即奔腾ii和奔腾ⅡXeon）、100mhz总线、支持2gb sdram、agp 2x、ecc sdram、5个pci专用槽和一个pci/isa共享槽。

450nx pci

450nx pci是一个为企业级服务器特别制造的芯片组，因为服务器并不需要agp，所以只提供了pci插槽。它使用地址位序列改变(abp)和高带宽的四路交错，支持8gb内存（3.3伏edo dram），可提供四个32位pci（所有pci都是33mhz的）及两个64位pci（或两个32位pci、一个64位pci、4gb内存），并优化了主机到pci桥和内存控制器，总线接口为36位地址、64位数据。用特别的群集控制器能同时使用八个奔腾ⅡXeon。高性能的内存管理系统包括c2c和abp(address bit permutiong)，它能供给企业软件所需的充足带宽（1gb/s），以支持四处理器的大量I/O数据通信。450nx由四部分组成：82451nx 内存和I/O桥控制器，82454nx pci增强桥，82452nx ras/cas发生器，82453nx 多重路径数据访问。

(1)82451nx内存和I/O桥控制器

mioc(memory and I/O bridge controller)控制100mhz系统总线、pci总线和内存的数据交换，它承担系统总线直接存取内存或pci总线的任务，并在系统总线和pxb(pci expander bridge)之间提供数据端口和传输缓冲区，mioc还能对rcg(ras/cas gemerator)和mux进行适当的控制。

(2)82454nx pci增强桥

pxb先从mioc的I/O部分获取信息，再把它分发给pci总线。每个pxb都提供两个32位33mhz pci 2.1 总线，或单个64位33mhz pci 2.1总线。

(3)82452nx ras/cas发生器

rcg负责接受从mioc来的内存请求，再转换成特定的信号,在适当时候发给dram，每个rcg可以控制四个bank的内存。

(4)82453nx 多重路径数据访问

mux在dram和mioc之间提供一个多路技术和分段运输来支持内存交错存取，它可提供数据路径给每四个插入页，还能够减少到八路通道的频率和增加数据存放空间。

450nx芯片组也有企业级服务器必需的可靠性，它在三个主要的数据传输接合点检查：mioc和系统总线有ecc校验和总线控制器的奇偶校验；mioc和内存子系统的ecc校验；mioc和pci增强桥（即mioc/pxb增强总线和pci总线之间）的奇偶校验。450nx中有两个rcg、两个mux、两个pxb和一个mioc，最大耗电量为47瓦，工作电压为3.3伏。mioc与pxb都是540导线plga，rcg和mux同为324导线plga。ieee 1149.1标准测试端口和边界扫描装置能使450nx和系统通过标准接口连接在一起。450nx的piix3和piix4e南桥芯片支持：pci到isa桥、usb、增强式dma控制、系统计时和ide控制。它有两种配置可供选择，即450nx和450nx基本形。

奔腾ⅡXeon主板

Intel推出了第一块基于奔腾ⅡXeon的主板：marlinspike′ms440gx，欲与risc工作站一决高下。因为它是Intel架构的平台，无论是现在还是未来它都将使用微软的视窗系统，看来它是unix系统的一个劲敌。主板使用82443gx芯片组，主要特性在上面己讲过。

面向服务器市场，Intel有两个解决方案：ad450nx和sc450nx。

ad450nx

使用的技术有四个奔腾ⅡXeon的对称多重处理器、四路ecc内存交错、5个64位pci槽和6个32位pci槽，自动识别和损坏部分隔离、冗余电源、12个ultra scsi组成的磁盘阵列、热插拨、系统温度与电压监测、冷却风扇停转预报等都能保证数据安全。智能平台管理总线会把系统信息传到lcd显示面板，可选择紧急情况管理卡（或端口）和lan适配器来应付灾难发生，并进一步提高冗余管理能力。

sc450nx

号称用两路处理的价钱提供四路的cpu能力。服务模式可以在不关闭整个系统时进行维护，它允许副服务器通过lvds scsi总线存取主服务器中的磁盘数据。emp（emergency management port)能使用modem对服务器作远程管理，板载管理控制器和软件能够监测服务器的温度和电压、底盘安全、基板和其它硬件设备，icmb则作为冗余管理之用。sc450nx支持双重基座结构，加强了机器的扩展能力。其它特性有：最大2mb缓存、16个dimm可达4gb edo内存、两个综合的lvds通道(带宽80mb)、一个狭窄通道、266mb I/O和可升级I/O、热插拨等。

多处理器和多线性的系统性能

因为核心技术没有什么提高，所以奔腾ⅡXeon速度并不比奔腾Ⅱ快很多。奔腾ⅡXeon性能的增益源于二级缓存的改进，单处理器和单线性的系统不会因此有太大变化，起码在运行windows 95和windows 98软件时就感觉不到。新cpu需要的是32位操作系统，windows nt或unix皆可。必须在cpu进行繁重的内存处理和I/O工作时，高速二级缓存的好处才可显现出来(甚至当它仅有30%到50%的空闲时间也不能看出奔腾ⅡXeon与奔腾Ⅱ的不同)。在工作站环境下，多线性软件会从中得到极大的好处，第二个cpu将有30%到95%的性能增益，双奔腾ⅡXeon系统会比双奔腾Ⅱ系统快3%～25%。用benchmark测试时必须注意以上问题，因为现在的多线性测试软件还不多，所以测试数据(如winstone)没有显示出奔腾ⅡXeon的优势也是正常的事情。