曙光服務(wù)器技術(shù)基礎(chǔ)

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1、服務(wù)器與存儲技術(shù)基礎(chǔ)DSC認證培訓(xùn)體系課程時間：120分鐘更新日期：2010年8月第二章：服務(wù)器部件技術(shù)目錄2.1CPU2.1.1CPU概述2.1.2流水線技術(shù)2.1.3Cache技術(shù)2.1.4多核(雙核技術(shù))2.1.5IntelXeon技術(shù)2.1.6AMDOpteron技術(shù)2.1.7Power和UltraSparc2.1.8GPGPU2.2主板2.3總線技術(shù)2.4內(nèi)存2.5硬盤2.6電源2.7機箱2.1CPU（中央處理單元）CPU，CenterProcessingUnit，是包含了運算器和控制器在內(nèi)的芯

2、片單元。CPU的基本功能就是對指令流和數(shù)據(jù)流在時間和空間上實施有效的控制。主要包括：指令流出的控制指令分析與執(zhí)行的控制指令流向的控制2.1.1CPU概述針對馮若依曼計算機結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)流是由指令流驅(qū)動完成的。馮若依曼計算機體系：2.1.1CPU概述現(xiàn)代CPU中，采用了多種技術(shù)來提高機器的性能，主要有兩種方式：（1）提高每條指令的執(zhí)行速度（2）提高每個cycle所能執(zhí)行的指令條數(shù)針對第二條，就引入流水線的概念和技術(shù)2.1.2流水線技術(shù)流水線是把一個重復(fù)的過程分解為若干個子過程，每個子過程可以與其它子過程并行進行

3、。由于這種工作方式與工廠中的生產(chǎn)流水線十分相似，因此稱為流水線技術(shù)。一種指令流水線操作流水線：浮點加法器流水線2.1.2流水線技術(shù)靜態(tài)流水線是指在同一段時間內(nèi)，多功能流水線中的各個功能段只能按照一種固定的方式連接，實現(xiàn)一種固定的功能。只有當按照這種連接方式工作的所有任務(wù)都流出流水線之后，多功能流水線才能重新進行連接，以實現(xiàn)其它功能。2.1.2流水線技術(shù)動態(tài)流水線是指在同一段時間內(nèi)，多功能流水線中的各段可以按照不同的方式連接，同時執(zhí)行多種功能。當然，同時實現(xiàn)多種連接發(fā)生是有條件的，即流水線中的各個功能部件之

4、間不能發(fā)生沖突。2.1.2流水線技術(shù)條件分支條件分支對流水線的影響很大，一般來說，跳轉(zhuǎn)指令會造成流水線的斷流，為了避免這種情況的產(chǎn)生，可以通過分支預(yù)測技術(shù)來實現(xiàn)若分支預(yù)測成功，流水線充滿，利用效率最高，若分支預(yù)測失敗，流水線先排空，重新載入指令，利用率極低2.1.2流水線技術(shù)靜態(tài)分支預(yù)測在處理機的硬件和軟件設(shè)計完成之后，轉(zhuǎn)移預(yù)測的方向就已經(jīng)確定，或者預(yù)測為轉(zhuǎn)移不成功，或者預(yù)測為轉(zhuǎn)移成功。在程序?qū)嶋H執(zhí)行過程中，轉(zhuǎn)移預(yù)測的方向不能改變。還可以兩個方向都預(yù)測，設(shè)置轉(zhuǎn)移目標緩沖棧，兩個方向都預(yù)取指令動態(tài)分支預(yù)測動

5、態(tài)分支預(yù)測技術(shù)能夠根據(jù)近期轉(zhuǎn)移是否成功的歷史記錄來預(yù)測下一次轉(zhuǎn)移的方向，它能夠隨程序的執(zhí)行過程動態(tài)地改變轉(zhuǎn)移的預(yù)測方向。2.1.2流水線技術(shù)靜態(tài)流水線以及多發(fā)射在現(xiàn)代CPU技術(shù)中，為了能達到并行的高性能，增加了多套發(fā)射機構(gòu)和執(zhí)行單元，讓CPU能在同一cycle中發(fā)射多條指令，執(zhí)行多個操作IFIDEXWRIFIDEXWRIFIDEXWRIFIDWREXIFWRIDEXIFIDEXWRIFIDEXWRIFIDEXWRIFIDEXWR2.1.2流水線技術(shù)動態(tài)流水線以及多發(fā)射動態(tài)流水線（DynamicPipeli

6、ning）是指在同一段時間內(nèi)，多功能流水線中的各段可以按照不同的方式連接，同時執(zhí)行多種功能IF1ID1FA1FA2FA3MD1MD2MD3ALLSWRWR2IF2ID22.1.3Cache技術(shù)Cache的引入Cache存儲系統(tǒng)–處理器最常采用的一種高速存儲系統(tǒng)–由高速緩存Cache和主存儲器構(gòu)成–Cache存儲系統(tǒng)的目的主要是為了提高存儲系統(tǒng)訪問的速度。在處理器片上的Cache緩存器的訪問速度可達處理器主時鐘的頻率，而處理器片外的主存儲器的速度要比Cache低5～10倍–Cache存儲系統(tǒng)全部由硬件來調(diào)度

7、2.1.3Cache技術(shù)Cache存儲系統(tǒng)的組成2.1.3Cache技術(shù)Cache存儲系統(tǒng)工作原理Cache和主存儲器都劃分成相同大小的塊（有的地方也稱行，line）塊（Block）的大小是2的整次冪，一塊包含若干字，字可分為字節(jié)。Cache與主存儲器之間以塊為單位進行數(shù)據(jù)交換。主存儲器的塊可以采用某種映射關(guān)系和地址變換映射到Cache上的塊最靈活的方式是主存中的任一塊可以映射到Cache中的任意一塊的位置上，這種映射方式稱為全相聯(lián)映射。2.1.3Cache技術(shù)Cache系統(tǒng)工作原理2.1.3Cache技

8、術(shù)Cache系統(tǒng)工作原理2.1.3Cache技術(shù)Cache與主存的關(guān)系全相聯(lián)映射：2.1.3Cache技術(shù)Cache與主存的關(guān)系直接映象方式：2.1.3Cache技術(shù)Cache與主存的關(guān)系組相聯(lián)映象方式：2.1.4多核技術(shù)多核技術(shù)，實際上是就是單芯片多處理器技術(shù)（CMP，ChipMultiProcessor）。即在一個處理器芯片（Chip）內(nèi)集成了多個處理器核心（Core），使用高速片內(nèi)互連結(jié)構(gòu)進行連接。核間通過共享總線、Ca