Montecito - najbardziej zaawansowany procesor na świecie w serwerach HP

Procesory z linii Intel Dual-Core Itanium 2 9000 trafiły do producentów zaawansowanych serwerów. Ich wydajność i użyteczność przeszła wszelkie prognozy i oczekiwania rynku. Jakich korzyści możemy się spodziewać po serwerze z Itanium 2?

Z punktu widzenia wymagającego użytkownika procesora najważniejsze są jego wydajność i stabilność. Na drugim miejscu zaś - zużycie prądu, czyli koszt użytkowania. W obu kategoriach dwurdzeniowy Itanium 2 jest bezkonkurencyjny. W stosunku do poprzedniej generacji jest ponaddwukrotnie wydajniejszy, przy tym prądu pobiera o 25% mniej.

Flagowym modelem z tej serii jest Itanium 2 9050. Ma dwa rdzenie, zawierąjce łącznie 1,7 miliarda tranzystorów oraz blisko trzy razy większą pamięć podręczną niż poprzedni model. Taktowany jest zegarem 1,6 GHz, ma 24 MB pamięci podręcznej trzeciego poziomu. Dzięki wbudowanej technologii Hyper-Threading procesor wykonuje 4 niezależne instrukcje w jednym cyklu zegara jednej kości. Jak każdy procesor, zbudowany na bazie Intel Core 2 Duo, ma zintegrowane funkcje wirtualizacji (o czym później) oraz znacznie poprawioną niezawodność pamięci podręcznej dzięki technologii Pellston. Pozwala ona na automatyczne wyłączanie części kości pamięci, która generuje zbyt dużo błędów.

Dwa razy wydajniej

Intelowi udała się trudna sztuka - poprawić bardzo dobry procesor do wysokowydajnych serwerów, który był liderem wszelkich testów porównawczych. Procesory Intel Dual-Core Itanium 2 z serii 9000 oferują wydajność, z jaką nie mogą się równać żadne konkurencyjne rozwiązania RISC. Nowe układy ustanowiły już rekordy świata w kilku kluczowych benchmarkach serwerowych, osiągając m.in. wynik 4230 punktów w teście SPECint_rate_base_2000, co jest wynikiem blisko trzykrotnie wyższym od dotychczasowego rekordu. Nic dziwnego - w końcu procesory Dual-Core Itanium 2 zaprojektowano z myślą o najbardziej wymagających zastosowaniach, takich jak analizy procesów biznesowych, duże magazyny danych czy centra obliczeniowe.

Bardzo ciekawe testy porównawcze przeprowadził Centrum Informatyczne Trójmiejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej (CI TASK). Do testów wykorzystano serwer Intel S870BN4A z czterema procesorami Itanium 2 9050 oraz podobny serwer z czterema jednordzeniowymi procesorami Itanium poprzedniej generacji. W teście nanoMD wyliczania dynamiki molekularnej dwurdzeniowy Itanium 2 podał wynik po11,1 sekundy, zaś starszy Itanium - po 16,4 sekundy. Test Gamess zakończył się wynikiem: dwurdzeniowy Itanium 2 - 86 sekund, jednordzeniowy - 250 sekund. Również w teście Gaussian 03 nowy Itanium odsadził poprzednika o kilka długości. Procesor dwurdzeniowy zakończył test po 2102 sekundach, podczas gdy jednordzeniowy - po 7202 sekundach.

Jak zatem wynika z testów, przeprowadzonych przez niezależny ośrodek badawczy, nowy model był szybszy od poprzednika ponad trzykrotnie! Przy porównywalnych kosztach utrzymania (pobór mocy i wydzielanie ciepła) i zapewnionej przez Intela kompatybilności z istniejącymi aplikacjami wdrożenie dwurdzeniowego Itanium 2 to najprostszy sposób na podwojenie wydajności serwerów.

Należy bowiem pamiętać, że w przeciwieństwie do procesorów RISC innych firm, procesory Intel Dual-Core Itanium 2 z serii 9000 pozostawiają użytkownikom ogromną swobodę w doborze oprogramowania spośród ponad 8000 aplikacji będących w produkcji. Oparte na procesorach Itanium serwery i wysokowydajne stacje robocze są unikalne w skali rynku. Zapewniają wsparcie mission-critical dla systemów Windows, Linux, UNIX i innych, a także narzędzia pozwalające na migrację z innych serwerów i mainframe'ów, oferując w ten sposób niespotykaną na rynku elastyczność.

Wspomnieliśmy o poborze ciepła. Współczynnik TDP (Thermal Design Power, czyli maksymalna ilość wydzielanego ciepła przez procesor) dla procesora Itanium 2 9050 2.6 GHz wynosi 104 waty. Tymczasem Sun UltraSparc IV+ 1.5 GHz ma ten współczynnik na poziomie 125 watów!

Szybki cache

Wśród najważniejszych nowości, zawartych w nowym procesorze Itanium 2, jedną z najważniejszych jest doskonale zaprojektowana wielowątkowość i sposób korzystania z pamięci podręcznej drugiego i trzeciego poziomu.

Wielowątkowość w Itanium 2 to zupełnie nowa jakość. Hyper-Threading został wprowadzony już w procesorach Pentium, jednak było to rozwiązanie, polegające na współbieżnym wykonywani wątków. Technologia ta byłaby niewydajna w architekturze IA-64, zastosowanej w Itanium 2, gdyż IA-64 jest optymalizowana pod kątem równoległego wykonywania i wykorzystania wszystkich jednostek wykonawczych procesora. Dlatego tutaj zastosowano wielowątkowość ziarnistą (granular multithreading).

Rdzeń kolejno wykonuje instrukcje z jednego wątku do momentu opróżnienia swojej części pamięci cache. Do tej pory musiał czekać na kolejną porcję danych z pamięci RAM, co powodowało zbędny przestój. W wielowątkowości ziarnistej kolejna porcja danych i instrukcji dla tego wątku czeka w innej części pamięci cache, czyli dla rdzenia jest „pod ręką”, do natychmiastowego wykorzystania. Jej miejsce zajmuje kolejna porcja danych z pamięci RAM. Procesor jest rzecz jasna wyposażony w systemy zapobiegające przenikaniu się danych dla różnych wątków oraz błędom przypisania danych do nieprzynależnych im wątków. Granular multithreading to wyjątkowo stabilna i wydajna technologia, nie mająca sobie równych wśród konkurencyjnych rozwiązań.

Wbudowana wirtualizacja

W nowych procesorach Intel Itanium 2 z serii 9000 została wbudowana funkcja sprzętowej wirtualizacji (Intel Virtualization Technology, VT). Czy jest to rzeczywiście przydatna technologia, czy tylko marketingowy „kwiatek do kożucha”?

Wirtualizacja, czyli dzielenie fizycznych zasobów komputera przez urządzenia wejścia/wyjścia pracujące pod różnymi systemami operacyjnymi, była do tej pory rozwiązaniem dla nielicznych. Ponieważ obsługiwana była w pełni programowo, wymagała silnego procesora i dużej ilości pamięci. Dotychczas stosowane rozwiązania były bardzo złożone, miały ograniczoną funkcjonalność, nie gwarantowały niezawodności i właściwej ochrony. Dlatego wymagały częstych interwencji oprogramowania Virtual Machine Manager (VMM) monitorującego pracę systemu wirtualnego.

Zintegrowana wirtualizacja rozwiązuje wszystkie te problemy, nie posiada także wad poprzedników. Nie zabiera zasobów systemowych na rozwiązania programistyczne firm trzecich, ma zintegrowaną politykę bezpieczeństwa, proste narzędzia do zarządzania oraz nie kolidujące z pracą całego systemu przepływy danych. Zintegrowana wirtualizacja zachowuje także zalety poprzednich wersji. Na przykład administrator może wydzielić niezależne środowiska sprzętowe w jednym komputerze PC. W ten sposób powstaje dedykowane środowisko, odporne na ingerencje, gdzie poszczególne zadania mogą być wykonywane niezależnie, a przy tym pozostać niewidzialne i niedostępne dla użytkownika komputera.

Itanium w praktyce, czyli Integrity

HP jako pierwsze na świecie wprowadziło na rynek dwa nowe serwery Integrity oparte na nowych dwurdzeniowych układach Itanium 2. Przy tym HP oferuje użytkownikom starszych systemów Integrity program przejścia na nową platformę serwerową. Dzięki temu w prosty i efektywny kosztowo sposób mogą oni podwoić wydajność swoich serwerów. Nowe systemy Integrity zostały oznaczone symbolami rx3660 i rx6600, są odpowiedzią HP na serwery oparte na układach Power5+ (IBM) i UltraSparc (Sun). Wydajność nowych serwerów HP jest godna podziwu. Testy przeprowadzone przez Transaction Processing Performance Council wykazały, że serwer Integrity rx6600 wykonuje 350 tys. transakcji na minutę, czyli dwa razy więcej niż serwery oparte na jednordzeniowych układach Itanium.