針對服務器應用的雙核處理技術優(yōu)化

面對巨大的競爭壓力，嵌入式行業(yè)應用的開發(fā)人員需 要提供更多的特性和改進的平臺管理能力。為此，他們經(jīng)常要在性能、空間和功耗間進行權衡。然 而隨著用戶對纖巧外形的要求不斷提高，問題變得愈加復雜。開發(fā)人員已不能再通過增加設計占地面積來為動力或 性能提升留出更大空間。

多核技術的誕生有效解決了這些難題，在不明顯影響熱量 輸出和功耗等能源變量的前提下，在嵌入式外形中擴展解決方案和增加特性。然而，并非所有多核平臺的構建方式 完全相同。為了最大限度地發(fā)揮多核技術的能力，我們必須要考慮到一些關鍵因素。例如，要想有效利用多核處理 技術提供的眾多選擇，操作系統(tǒng)和應用軟件必須能夠應對這一挑戰(zhàn)。英特爾的多核處理平臺方法將多核架構與補充 性系統(tǒng)增強技術相結合，使開發(fā)商能夠更加高效地利用多 核架構。

優(yōu)化的多核技術

雙核處理器具有兩個完整的執(zhí)行內(nèi)核，其中每個內(nèi)核除自 身的高速緩存以外，還有一個獨立的前端總線接口。這就為操作系統(tǒng)并行處理密集型任務提供了充足的資源，從而 可顯著改進多任務處理能力。憑借這一并行理念（以前僅在價格昂貴的并行電腦上提供），雙核處理器可以向多臺 電腦分配任務，從而使性能成倍提高。與傳統(tǒng)的并行處理技術電腦相比，雙核處理器的功耗幾乎沒有變化。從服務 器端來看，多核處理器可謂是最佳之選。多核處理器允許多個用戶同時連接一個網(wǎng)站，且擁有獨立的執(zhí)行線程。從 而可帶來更高的吞吐率以及明顯的性能提升。

多核處理器的全面優(yōu)化要求電腦上運行的操作系統(tǒng)和應用 程序必須支持一項稱為“線程級并行性”的技術。線程級并行性技術是同時運行多線程的操作系統(tǒng)或應用程序的關 鍵所在。在此，線程是程序的一部分，可獨立于其它部分執(zhí)行。為了充分利用多核處理器，操作系統(tǒng)必須能夠識別 多線程，同時，應用軟件必須在其代碼中寫入同時多線程技術。同時多線程技術支持并行多線程處理，從而使內(nèi) 核能夠實現(xiàn)對指令的并行多線程處理。如果沒有同時多線程技術，應用軟件只能識別一個內(nèi)核，而不能識別其他內(nèi) 核。

虛擬化技術是多核技術的一部分，也是與前代技術最大不 同之處。英特爾以及業(yè)界其他眾多企業(yè)，正積極將虛擬化技術確立為所有全新平臺的標準。虛擬化技術能夠簡化硬 件管理，支持多種操作系統(tǒng)和應用軟件在一個平臺上的獨立分區(qū)內(nèi)以“虛擬機”形式運行。這樣，在單核系統(tǒng)上相 沖突的處理程序得到了分離，使得整體系統(tǒng)更加穩(wěn)定。分區(qū)可根據(jù)需要進行分配，即使在系統(tǒng)運行時也可以。

在多核技術推出以前，要實現(xiàn)虛擬化簡直難以想象。虛擬 化技術對行業(yè)服務器應用大有裨益，它可以將那些彼此完全分離的獨立系統(tǒng)（如控件、防火墻和數(shù)據(jù)服務器等）整 合到單一系統(tǒng)中。多核與虛擬化技術相結合，實現(xiàn)了多種配置可能，并且能夠在一個系統(tǒng)上非常靈活地實施多種應 用，從而減少所需的硬件。

無論選擇什么方法，雙核系統(tǒng)的開發(fā)人員必須滿足一些要 求，例如在執(zhí)行并行編程時必須大幅減少任務或線程量。這將有助于提高結構粒度，并可確?，F(xiàn)有資源得到最有效 利用。開發(fā)人員必須制定通信規(guī)則，以解決任務之間相互依存性，這對于那些彼此等待、而后又完全相互阻滯的任 務尤其重要。解決問題的關鍵在于分配行為的完整性。請務必謹記：并行編程可加快程序運行速度或制造性能瓶 頸，而擁有該領域的全面專業(yè)技術是部署雙核系統(tǒng)成功 （以及未來多核系統(tǒng)成功）的關鍵。

多核處理并非所向披靡。除必要的操作系統(tǒng)支持外，要想 充分利用計算資源，還必須對現(xiàn)有軟件進行調整。多核處理在提高應用性能方面的能力依賴于在應用中使用多個線 程。原始處理能力并非是對系統(tǒng)性能的唯一束縛因素。兩個或多個處理內(nèi)核共享同一系統(tǒng)總線和內(nèi)存帶寬，會限制 實際性能優(yōu)勢的發(fā)揮。

然而，在服務器市場上，雙核處理仍然是瑕不掩瑜。盡管 多數(shù)服務器應用會產(chǎn)生大量的線程和程序，但隨著芯片上添加更多的內(nèi)核，性能可實現(xiàn)近乎線性地擴展。原始設備 制造商通過采用基于雙核的服務器，可實現(xiàn)以前需要獨立專用系統(tǒng)的眾多控件（如工業(yè)電腦和 PLC）的整合，并且 能夠利用適當軟件調整在單一系統(tǒng)中實現(xiàn)可視化，從而顯著節(jié)省成本。只需一臺電腦便可執(zhí)行控制和可視化任務， 甚至能運行重要且高度復雜的實時應用。

支持行業(yè)存儲應用的雙核服務器

隨著存儲環(huán)境不斷擴展，系統(tǒng)管理員面臨著日益嚴峻的問 題：即在保持較低成本的同時，平衡容量與性能要求。 這些不斷增長的需求迫使 RAID 制造商嚴格審視他們的系 統(tǒng)構造，尋找能夠削減成本和降低客戶管理開銷的有效 措施。基于應用需求選定的 RAID 類型，應當具備容錯能力、讀寫訪問、訪問速度和單個與多個用戶等。同時，成 本也是一個決定因素，具體取決于每種選定的 RAID 類型 的復雜程度。

根據(jù)應用的具體要求（數(shù)量、要求的可用性等），制造商通過部署多種存儲級別來優(yōu)化價格和性能，從而提高了存儲效率。如此專業(yè)化的方法需要配備多種設備，每種設備都要經(jīng)濟高效地履行其各自的存儲職責。

針對這一趨勢，Kontron Industrial Silent Server（KISS） 應運而生。KISS 是全新 IPC 服務器家族的統(tǒng)稱。該服務器 支持最新雙核技術，如英特爾? 酷睿? 雙核處理器和 64 位 雙核英特爾? 至強? 處理器。最新版本為 19 英寸的 2U 服 務器家族（KISS-2U），配備有一個冗余電源設備、一個熱 交換 RAID 1 子系統(tǒng)和最新節(jié)能多核處理器。Kontron KISS- 2U 是目前最輕巧、速度最快的高可用性服務器，專為處理長期項目而構建。它非常堅固耐用，可適用于空調服務器 機房內(nèi)的專業(yè)數(shù)據(jù)服務器應用，以及自動化、醫(yī)療技術、安全工程、流量工程和構建技術領域的嵌入式應用。英特 爾? 酷睿? 2 雙核處理器和移動式英特爾? 酷睿? 雙核處理器，在所要求的性能水平上，可實現(xiàn)服務器運行與空調制 冷之間的最佳能量平衡。一旦某個組件出現(xiàn)故障跡象，如電源設備或硬盤故障，冗余組件即可替代它繼續(xù)工作。

展望未來：更多核，更多功能

最新一代處理器集成兩個內(nèi)核，而隨著技術的不斷發(fā)展， 內(nèi)核尺寸不斷縮減，可在芯片上留出更大的空間，我們的多核處理器夢想也不再遙遠。四核處理器僅僅是個開始。 芯片制造商將繼續(xù)改進電路和更先進的制造技術，推動性 能的提升。

線程能夠從現(xiàn)有和未來的處理器設計中獲益匪淺。例如， 如果一項應用針對超線程（HT）而構建，便可在雙核系統(tǒng)上實現(xiàn)立竿見影的優(yōu)勢，因為該超線程（HT）應用只需進 行簡單編寫即可并行使用兩條線程。但是，如果開發(fā)人員對應用的構建旨在支持盡可能多的線程，則在存在更多可 用內(nèi)核的情況下，該應用將能夠更快速、更高效地運行。在編寫應用時，為其提供超過現(xiàn)有可用內(nèi)核數(shù)量的線程執(zhí) 行能力，將有助于該設計滿足未來處理器發(fā)展需求。