在微型伺服器的布局上,英特爾4月正式推出Haswell架構的Xeon E3-1200 v3系列處理器,主打具有兼具效能與省電效益的入門級產品,而針對超高運算密度的資料中心應用環境,該公司在9月推出22奈米製程的Atom C2000系列處理器。

不同於市面上既有的Atom處理器產品,C2000系列處理器的微架構是Silvermont,而且最多內建8核心,可搭配到64GB的記憶體容量,並且直接整合提供2個SATA連接埠與4個網路埠。整體來說,C2000的規格比上一代S1200更為理想,有些項目甚至超過Xeon E3-1200 v3處理器。

冷資料儲存應用:華擎1U12LW
英特爾在臺展示了使用Atom C2000系列處理器的系統,可用作微型伺服器與冷資料儲存,圖中為華擎(ASRock)推出的1U12LW,即是屬於這樣的應用類型。目前該產品採用的處理器是8核心Atom C2750,未來也可搭配4核心Atom C2550。1U12LW的最顯著特色,是在1U機身內即可搭載12臺3.5吋SATA硬碟,在有限的機箱空間內,所容納的磁碟數量相當驚人,其中6臺是透過Atom C2000系列內建的SATA控制器連接,而其他臺硬碟,則透過整合Marvell SE9230和Marvell SE9172等晶片取得連接能力。


微型伺服器應用開拓新局,針對資料中心應用的處理器效能大幅增長
針對資料中心高密度運用的微型伺服器(Microserver),英特爾在9月初正式推出了5款代號為Avoton的Atom C2000系列處理器,取代2012年12月所推出的3款伺服器應用的Atom S1200系列處理器(代號為Centerton)。同時,英特爾也針對網路與儲存設備(Communications and Storage),新推出8款代號為Rangeley的Atom C2000系列處理器處理器,取代原本3款Atom S1200系列處理器(代號為Briarwood)。

因此,C2000系列處理器目前總共有13款,可提供8核、4核和雙核等三種選擇,內建Turbo Boost動態超頻,但不支援超執行緒技術(HyperThreading)。這系列產品已採用22奈米製程,熱設計功耗最高的型號會耗20瓦,最低為6瓦。

相較之下,上一代S1200系列處理器全部都是雙核,並不支援Turbo Boost,但它們支援超執行緒,所以每一顆處理器可以用到4執行緒,而該系列產品採32奈米製程,熱設計功耗最低為6.1瓦,最高為8.5瓦。根據英特爾所公布的測試數據,若系統搭配的處理器是C2000系列,效能將比搭配前一代S1200的系統高出6倍,每瓦效能則高出5倍。

Atom C2000系列處理器採用全新的微架構Silvermont
C2000系列處理器本身是新一代系統單晶片,它們所用的微架構Silvermont,也有別於多年以來Atom處理器所慣用的Bonnell微架構。Silvermont是今年5月才正式發表的新一代微架構,目前英特爾產品當中採用該處理器微架構的產品,除了C2000系列,還有專攻平板電腦應用的Atom Z3000系列處理器(代號為Bay Trail),此外,2014年英特爾針對智慧型手機應用所推出的處理器(代號為Merrifield),也將採用Silvermont架構。

簡而言之,Silvermont是系統單晶片(SoC),而且是基於22奈米製程、3-D三閘電晶體技術所開發出來的架構,英特爾想透過這個架構,大幅提升處理器的執行效能,以及電源使用效益(高效能並兼顧低耗電)。

根據英特爾所提出的說法,Silvermont裡面也採用該公司新開發的亂序(out-of-order)執行引擎,改善處理器單執行緒運算時的效能。

相較於舊有的循序(in-of-order)設計架構,循序架構下,須等待前一個任務執行完成,才能指派下一個任務給處理器核心運算,就算有多個處理核心,閒置的處理核心只能接手排程上的下一個任務,而無法分擔其他任務。而亂序機制則可不按照任務排程順序來執行,才能讓多核心處理器真正實現多工處理的能力。該架構也包含了新的多核心與系統互連架構,因此處理器可擴充至8核心,以提升運算效能,並且做到高頻寬、低延遲,來提升亂序處理模式的運作效率,使系統反應速度更快、更均衡。

對於英特爾目前新一代處理器所普遍支援的指令集技術,Silvermont也支援,像是針對虛擬化應用的VT-X、硬體加解密加速AES-NI。

該架構並強化電源管理機制,當中採用了英特爾新發展的智慧遽增技術(Burst Technology),並支援多種低功耗休眠狀態,而且透過英特爾 自己的3-D電晶體技術,此架構處理器性能的動態運作範圍能因此增大。這裡還採用了Burst Technology 2.0,讓單核或雙核處理器都能更快根據系統狀態而提升效能,等於進一步增進電源使用效益。


入門級網路與安全應用:研揚FWS-7350

除了伺服器、儲存應用之外,Atom C2000系列處理器也強調提升網路與安全設備的應用。圖中為研揚(Aaeon)所推出的網路設備FWS-7350,裡面採用了Atom C2358,因此可利用AES-NI與QuickAssist的硬體加解密加速技術,搭配的記憶體可擴充到64GB,並內建4個GbE網路埠。與其他同類產品的差異在於,FWS-7350周邊延展性很大,還可透過PCIe介面擴充USB 2.0、SATA 3.0的連接埠各2個(面板右側),甚至可以選購3個1.5 Gb/s SATA埠與CF記憶卡插槽的擴充組態。


超高密度伺服器:廣達S1M
微型伺服器訴求高運算密度的配置,然而要具備更大的運算密度,有些廠商開始採用不同的機箱設計,以圖中的廣達S1M為例,它搭配的處理器是Atom C2000系列,不過所使用的機箱標準尺寸,是參考Open Compute Project所定義的Open Rack。它的機架高度為2OU(Open Rack Unit),本身可容納的微型伺服器可達42臺。而且伺服器節點的排列採隱藏式置物架的概念來設計,分為兩層方式排列(前24臺、後18臺)。此外,S1M也內建FM5224的乙太網路交換器晶片,而且提供1+1備援、支援熱插拔。




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支援更大容量記憶體、更快I/O介面,並整合網路功能

相較於上一代Atom S1200系列,這一代接棒的C2000系列不只省電、效能強,本身支援的規格也提升許多,例如可支援的系統記憶體容量,至少是16GB起跳,最大可至64GB,並且絕大多數型號支援雙通道存取;I/O介面也支援USB 2.0(4個連接埠),以及SATA 3.0(至少2個,有些還額外提供4個SATA 2.0連接埠,因此可連接到6臺SATA儲存裝置)。

網路功能的部份,C2000系列處理器都直接整合了GbE網路連線能力,並支援2.5GbE規格的連接埠(2個或4個)。這裡的2.5 GbE,主要是指從C2000內建的網路介面連線到FM5000系列交換器晶片的速度,若非連到這樣的網路交換器,傳輸速度則是1GbE。

此外,C2000系列當中有些處理器型號具有更好的網路應用加速處理能力(主要是Rangeley,而非Avoton),這裡面主要是應用處理器本身內建的英特爾QuickAssist的加速技術。一般而言,這項技術可用來輔助資料加密及壓縮,以及特徵比對,減輕這類需要較大計算資源的工作負載。

而透過這項支援,Atom C2000系列對於加密,可以做到最佳化處理,和應用程式的演算法加速機制裡應外合。

以往QuickAssist這項功能,只有在英特爾部分處理器產品才提供,例如EP80579的單晶片式整合處理器,或是搭配8900系列通訊晶片組(代號為Cave Creek)的Xeon E5-2600、E5-2400伺服器處理器,或是Core、Pentium、Celeron等PC等級處理器。

有了上述這些規格,Atom C2000系列可應用在許多領域,例如支援8核處理器、64GB記憶體與4個GbE介面,這樣的規格就可以為高運算密度型的微型伺服器,提供比過去產品更佳的延展性;而最多可支援到6個SATA 介面的規格,則讓Atom C2000可支援微型伺服器的儲存應用,例如因應新一代大型機房開始採用的冷資料儲存(Cold Storage);若搭配的是支援QuickAssist的Atom處理器,這樣的運算架構可用於需要負荷路由與網路安全功能的設備上。

整體而言,這一批新Atom處理器,能因應的情境都是比較輕型的工作負載,除了針對微型伺服器、儲存設備與網路安全應用等模式之外,還包括分散式記憶體快取(Distributed Memory Caching),以及靜態的網頁內容存取

推出針對微型伺服器應用的SDN網路交換器
Atom C2000系列處理器的推出,牽動了網路應用的變化,也呼應了英特爾在今年第一季推出的開放式網路平臺,當時發表了FM6000系列與FM5000系列的乙太網路交換器晶片。其中的FMS5224,主要的定位就是為了微型伺服器應用,並且英特爾也用這顆晶片搭配WindRiver公司開發的Open Network Software,實作出SDN網路交換器,而且如果這樣的設備與採用Atom C2000系列的系統相互連接,由於FM5224可以支援C2000內建的乙太網路控制器,因此網路埠的傳輸效能可達2.5 GbE。

FM5224本身支援多種網路埠規格,例如最多可使用到64個2.5GbE規格的連接埠,因此最多可連接同樣數量的微型伺服器,此外,還可連同配置Uplink埠(8個10GbE埠或2個40GbE埠)。英特爾表示,2.5GbE這樣的傳輸速度在刀鋒伺服器的應用環境下,是相當常見的,而他們分析微型伺服器的工作負載後,發現每臺伺服器的頻寬需求經常會超過1GbE,因此才訂出2.5GbE這樣的交換器連接埠規格,以便針對這樣的應用環境。

FM5224本身採用了英特爾的Alta交換器架構,當中支援該公司的FlexPipe封包處理技術,封包轉送率可達到每秒3.6億個(360 M pps),延遲時間將低於400奈秒(ns)。若對照台銀共同供應契約的產品採購規範,FM5224這樣的網路處理能力,應該算是能夠到達骨幹核心交換器的等級。文⊙李宗翰


微型伺服器兩代處理器比一比
在Intel的規畫中,微型伺服器可搭配的處理器目前有Xeon E3系列,以及上述的Atom S1200系列和C2000系列,而且目前這些產品都已經邁入22奈米製程,到了2014年,這兩個系列的產品都將邁入14奈米製程。
Atom S1200系列

特 色
製程:32奈米
低耗電:6.1/8.1/8.4瓦TDP
處理器核心運作:雙核心4執行緒,支援超執行緒
支援系統記憶體容量:8GB
支援系統記憶體規格:DDR3-1333
支援連接埠:4個USB 2.0埠
內建指令集:VT-X



Atom C2000系列

特 色
製程:22奈米
低耗電:6/9/12/14/20瓦TDP
處理器核心運作:2/4/8核心,不支援超執行緒,支援自動超頻
支援系統記憶體容量:16/32/64GB
支援系統記憶體規格:DDR3、DDR 3L-1333、DDR 3L-1600
支援連接埠:4個USB 2.0埠、2個SATA 3.0埠、4個GbE埠
內建指令集:VT-X、AES-NI(僅伺服器應用產品支援)、QuickAssist(僅通訊與儲存應用產品支援)

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