英特爾正式發表64位元Xeon DP處理器「Nocona」

64位元化的Xeon處理器究竟會對伺服器市場帶來何種衝擊？

自從1994年英特爾考慮在Pentium Pro實作64位元x86指令集，發展Pentium 4時進行「Yamhill」計畫做為IA-64的備胎，今年春季IDF公布正式名稱EM64T（Extended Memory 64 Technology）的IA-32e延伸指令集架構，直至64位元Xeon DP「Nocona」的發表，已經歷經了十年的光陰。英特爾一波三折的64位元x86指令集計畫，除了足以象徵英特爾內部長期的64位元路線之爭，從此拍板定案，對英特爾自身的64位元布局、最大競爭對手AMD、甚至未來十年的伺服器市場發展，將帶來極為深遠的衝擊及影響。新一代64位元Xeon系統

英特爾首批Nocona處理器時脈介於2.8GHz至3.6GHz，明年第一季將上達4GHz，採用mPGA604腳位，支援800MHz FSB。雖然乍看之下，似乎是沿用現有的Prescott D-0核心，但是英特爾在Nocona實作將於十月推出的Prescott E-0核心開始提供的DBS（Demand-Based Switching）省電技術，和AMD CnQ（Cool and Quiet）類似，可根據處理器利用率三階段調整運作時脈及操作電壓，當然，這也需要驅動程式的配合。採用DDR2-400 SDRAM，也較DDR400 SDRAM節省40%的耗電量。英特爾表示，透過DBS結合Enhanced Intel SpeedStep技術，在Windows系統idle的情況下，相較於兩顆AMD Opteron 248（2.2GHz），兩顆Nocona 3.4GHz可節省約25%的電力。

除了Nocona處理器外，英特爾也同時發表了代號「Tumwater」的E7525工作站晶片組，支援DDR2 SDRAM以及PCI Express是技術上的重點。值得注意的是，除了PCI Express 16x外，E7525另外提供一條PCI Express 8x或兩條4x，可支援Nvidia日前發表的SLI技術（Scalable Link Interface），可透過安裝兩張NV40顯示卡提升繪圖效能（總計用上20x的頻寬），這對於繪圖工作站的應用有著極大的助益，目前SuperMicro也推出了支援兩條PCI Express 16×的主機板產品X6DA8。

針對伺服器市場，英特爾將於60天內發表代號「Lindenhurst」的E7520及代號「Lindenhurst-VS」的E7320晶片組，後者為前者的低價版本，僅支援DDR SDRAM。E7520和E7320的技術重點，除了E7525已經提供的PCI Express外，最重要的，莫過於RASUM II規範，將支援交錯式Memory Mirroring功能，提供更完善的記憶體資料可靠性，也成為英特爾首款支援該功能的伺服器晶片組。除此之外，英特爾亦將同時發表代號「Dobson」的IOP332 I/O處理器。英特爾64位元Xeon處理器的後繼布局

英特爾將於明年第一季推出2MB第二階快取的Xeon DP「Irwindale」，時脈介於3GHz至3.6GHz。另外，Xeon MP也將進入64位元的世界，原先預定明年第一季發表、內建多達8MB第三階快取的Potomac被延後一季，另外推出667MHz FSB、1MB第二階快取的Cranford「墊檔」。64位元Xeon MP除了可沿用現有的ServerWorks GC-HE晶片組外，英特爾將推出TwinCastle晶片組，記憶體控制器多達三顆晶片，可支援128GB的主記憶體容量。從TwinCastle之後，英特爾也將徹底擺脫高階Xeon晶片組長期對ServerWorks的倚賴。軟體的支援程度

英特爾表示，今年之內將會陸續出現支援EM64T的Linux及Windows開發環境，英特爾也將推出新版的Intel Compiler。微軟代號「Whidbey」的Visual Studio 2005將同時支援EM64T及AMD x86-64。整體而言，開發環境的成熟仍需要時間，而且64位元驅動程式的研發進度，也將決定x86進行64位元化的進程。

不過，微軟尚未證實支援EM64T的Windows將於何時上市，而且暫定64位元Windows XP僅提供給OEM廠商，將不推出零售版。另外，EM64T與AMD x86-64並非完全相容，目前支援x86-64的作業系統也不保證一定可以在64位元Xeon上正常執行。英特爾不讓EM64T與x86-64完全相容背後的策略考量，相當的值得玩味。對其它64位元伺服器廠商的衝擊

隱而不現的，64位元的Xeon對於既有64位元伺服器體系將帶來極大的衝擊。目前Xeon已經主導了中低階伺服器市場，而這些Xeon將在未來兩年內逐漸轉為64位元處理器，挾著既有Xeon系統的佔有率，以及憑藉著英特爾傲人的產能及製程技術，相較於目前主導64位元伺服器市場的諸多專屬RISC指令集，64位元Xeon的成本優勢是極為明顯的，企業也較能無痛轉換至64位元環境（當然，在64位元作業系統上執行過去的32位元應用程式，效能多半是比較差的）。這對於企圖將Power/PowerPC進入中低階伺服器市場的IBM而言，不啻是重大的打擊。Itanium和Xeon上下夾殺專屬RISC處理器的企圖，不言可喻。

解除了燃眉之急，但還有更大的挑戰
不過，雖然英特爾暫時避開了來自AMD Opteron的直接砲火攻擊，但64位元Xeon對於英特爾而言，也是一把雙面刃，受害者就是Itanium。英特爾過去基於保護Itanium的立場，遲遲不肯推出64位元x86指令集，造成英特爾內部長達數年的64位元路線之爭，最後還成為導致企業平臺副總裁Mike Fister近期離職的壓死駱駝最後一根稻草。

64位元Xeon對於軟體廠商的吸引力，更是對Itanium的一大威脅。除了先前著名CAD/CAM工具廠商PTC宣布從6月1日開始，Pro/ENGINEER、Pro/INTRALINK和Windchill停止對Itanium平臺的支援，將重心轉移至64位元x86平臺上，微軟近期12個64位元應用軟體開發計畫中，其中有11個將推出64位元x86（x64）版本，而Itanium卻只有五個。如果Itanium無法得到微軟的大力支持，在未來，除了已經佔有一席之地的HPC市場外，進入企業市場之路將荊棘重重。英特爾要如何降低EM64T對Itanium的衝擊，在兩個64位元產品線之間作出明確的市場區隔，將考驗著英特爾的智慧。

焦點話題：AMD x86-64與英特爾EM64T系統的相容性
雖然EM64T與x86-64乍看之下相當相似，但實際上兩套指令集仍有相當多的相異之處。首先，EM64T少了分頁表的NX（No Execute）位元（Prescott E-0核心才提供），以及較x86-64多出一個指令CMPXCHG16B、這是CMPXCHG8B的16位元版本。其次，系統呼叫以及浮點運算狀態的儲存/回覆指令所能執行的環境有所差別，Bit Scan指令（BSF/BSR）和近程分支（Near Branch）有著些微的差異，EM64T支援和32位元模式相同的微碼更新模式。除此之外，目前EM64T沒有支援AMD的3DNow!，而x86-64則沒有支援SSE3。

更大的麻煩在後面：目前英特爾的Nocona系統並未提供IO MMU（Memory Management Unit）功能，換言之，如果系統採用32位元定址的周邊IO裝置，這些裝置的DMA模式將無法使用到超過4GB以上的實體記憶體空間。唯一的解決方式，就是將這些IO的記憶體存取範圍限制在4GB以內，目前RedHat Linux就是實作軟體IO TLB（Translation Look-aside Buffer）來修正，但這樣就會降低系統IO的效能，因為無法利用更大的記憶體空間作IO緩衝區之用。

在英特爾的官方說法以及技術文件中，從來就沒有保證過EM64T將會與x86-64相容。這些差異，所造成的後繼影響，以及英特爾背後的策略考量，將非常的值得觀察。文⊙劉人豪