全面解析英特尔至强处理器MP

[文章导读]

说起Intel Xeon MP处理器，许多读者都搞不清楚，它与通常所说的Xeon处理器到底是不是一回事?

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说起Intel Xeon MP处理器，许多读者都搞不清楚，它与通常所说的Xeon处理器到底是不是一回事，Xeon DP又是什么处理器？本文就要带大家一起来认识Intel的这一处理器系列。

一、至强处理器概述

在整个Intel Xeon处理器家族中，我们可以见到诸如Xeon、Xeon DP和Xeon MP这三种叫法，许多读者就对这三种叫法给弄糊涂了，到底它们之间有什么区别呢？其实这三种叫法仅代表两种不同的至强处理器子系列，Xeon与Xeon DP是同一系列，Xeon是“Xeon DP”的简称。其中的“DP”就是“dual processor”（双处理），即支持双处理的处理器的意思，在处理器上标注的仅“Xeon”字样，如图1左图所示；而Xeon MP中的“MP”是multiprocessor（多处理），也即支持多处理的处理器意思，在处理器上标注的是完整的“Xeon processor MP”字样，如图1右图所示。

图１

这样或许大家就明白了，Xeon，或者Xeon DP就是支持双处理的Xeon处理器，而Xeon MP就是可支持多处理（通常是4路以上）的Xeon处理器。其实在整个服务器处理器领域共分三大块，那就是单处理器、双处理器和多处理器，单处理器就是个在同一系统中只支持单个处理器的处理器，如PC处理器，双处理器目前来说只是服务器和高性能工作站中使用，而多处理器则通常是专为服务器而开发的。

在整个Xeon处理器大家庭中，目前的P4级别的Xeon处理器主要有以下几种不同核心处理器系列，各项基本参数配置如表1所示。

表1

处理器类型

带256K二级高速缓存的Intel至强处理器

带512K二级高速缓存的Intel至强处理器

用于1U机架式服务器，带512K二级高速缓存的Intel至强处理器

Intel至强处理器MP

应用环境

支持双处理器的工作站设计

支持双处理器的工作站和服务器设计

支持4个和更多处理器的多处理器服务器设计

支持芯片组

兼容Intel 860 芯片组

兼容Intel E7210 芯片组、Intel E7500 芯片组、Intel E7505 芯片组、Intel E7501 芯片组和Intel 860 芯片组

兼容提供 DDR 内存和 PCI-X I/O功能的第三方芯片组

总线频率

400MHz

533MHz或800MHz最新64位至强）

533MHz

400MHz

支持内存

双通道DDR

双通道DDR和DDR2

DDR

缓存

256 KB 二级高速缓存

512 KB 二级高速缓存、1 MB 或 2 MB 三级高速缓存

4 MB、2 MB、1 MB、256 KB 或 512 KB 三级高速缓存

提供频率

提供1.40、1.50、1.70和2GHz的速度

提供1.80、2、2.20、2.40、2.60、2.80、3、3.06和3.20GHz的速度

提供1.80、2.20、2.40、2.60、2.80、3.06和3.20GHz的速度

提供1.40、1.50、1.60、1.90、2、2.2、2.50、2.70、2.80和3GHz的速度

I/O带宽

4.8GB/S

6.4GB/S

4.8GB/S

体系架构

Intel NetBurst 微体系结构

同左

是否支持超线程

不支持超线程技术

支持超线程技术：硬件支持目前对象为多线程服务器应用程序

同左

支持指令

SIMD流技术扩展2

同左

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Intel至强处理器MP是基于Intel NetBurst微体系结构的。在Intel至强处理器MP商标名下现有两个处理器家族：第一个处理器家族的现有速度从1.40GHz到1.60GHz，并且有256KB二级高速缓存和512KB或1MB三级高速缓存，这一至强处理器MP家族使用0.18微米制程制造。Intel至强处理器MP的第二个处理器家族的速度高达3GHz，该处理器家族拥有512KB二级高速缓存和1MB、2MB或4MB的三级高速缓存，使用0.13微米制程制造。

为了方便日后参考，第一个Intel至强处理器MP家族特指基于0.18微米制程并最多拥有1MB三级高速缓存的Intel至强处理器MP。第二个家族特指基于0.13微米制程最多拥有4MB三级高速缓存的Intel至强处理器MP。这两个家庭的至强MP处理器各项参数比对如表2所示。

表2

处理器子系列

基于.13微米制程至强处理器MP

基于.18微米制程至强处理器MP

产品说明

第二个MP处理器家族，使用Intel NetBurst微体系结构，拥有更大的二级和三级高速缓存和增强的性能。

第一个MP处理器家族，使用Intel NetBurst微体系结构，拥有集成的三级高速缓存。

频率

1.50GHz1MB三级高速缓存

1.40GHz512KB三级高速缓存

1.90GHz1MB三级高速缓存

1.50GHz512KB三级高速缓存

2GHz1MB三级高速缓存

1.60GHz1MB三级高速缓存

2GHz2MB三级高速缓存

2.20GHz2MB三级高速缓存

2.50GHz1MB三级高速缓存

2.70GHz2MB三级高速缓存

2.80GHz2MB三级高速缓存

3GHz4MB三级高速缓存

二级高速缓存

512KB

256KB

三级高速缓存

1MB、2MB或4MB

512KB或1MBe

封装

INT3-mPGA

系统总线

400MHz

插座

603针插座

有效芯片组

Serverworks GH-HE

盒装散热器

没有斜角的36鳍铜底铝质鳍零件号：

有斜角零件号的32鳍铜铝混合体：A87945-001

A93122-001

二、Xeon MP处理器的使用环境需求

因为Xeon MP与普通的Xeon处理器存在着表1所示的本质区别，所以它的使用也不能随便了。下面来了解一下与Xeon MP处理器使用环境有关的几个方面。

1. 鉴别盒装处理器

标记在Intel至强处理器MP底面的盒装处理器测试规格（参见图2，或者S-Specs号）能够识别处理器的详细信息。使用S-Spec参考表和处理器上标记的信息，系统集成商能够确认处理器正确的速度等级、步进、批号、序列号和其他重要信息。处理器标记的编号应该和处理器盒标签上的编号一致。

用于帮助识别Intel至强处理器的主要工具有：Intel处理器Frequency ID Utility、技术指标更新和处理器技术指标查询器。

在图2中各行标注所代表的含义如表3所示，处理器顶视图标注样版参见图3，而仰视图标注样版参见图4。

图2

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表3

产品sSpec

说明

A 组第 1 行

Intel至强处理器

合法标记

A 组第 2 行

i(m)©1

B 组第 1 行

ATPO 标记

8个字符串

B 组第 2 行

SN（序列号）标记

4个数字串

C 组第 1 行

产品代码

sSpec 20-23 字符串

C 组第 2 行

Sxxxx（原产国）

sSpec组装地

C 组第 3 行

FPO-SN标记

13个字符串

图3

图4

从图3和图4中可以看出，如果是DP处理器可以识别出处理器是单处理还是双处理的Intel至强处理器；如果是MP 可以识别出处理器是4路还是8路处理的Intel至强处理器。以上说到的Intel 处理器“Frequency ID Utility”工具软件是由Intel公司开发的，用于帮助用户自已识别，并在某些情况下确定他们所使用的Intel处理器是否正运行于Intel公司标定的额定频率。这一工具开始应用于奔腾处理器，它可提供实际和标定频率或速度的功能。

一旦盒装处理器安装到系统里，处理器的以上标记将不可见，要查看标记必须卸载处理器和其上的散热器。为了避免这一步骤，盒装处理器包装纸盒提供的贴纸能撕下来贴到机箱里。如果处理器升级，您贴到机箱上的标记应该被替换，将它去掉或者标记为无效以避免混淆。

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2. 平台要求

构造基于盒装Intel至强处理器MP系统的系统集成商应该使用Intel至强处理器MP专用的机箱、电源和系统主板。

（1）选择系统主板

因为Xeon MP属多处理器架构，所以在选择主板时也一定其芯片组支持MP处理器的，具体参见表2，或者参见相应主板提供商的主板手册或网站。注意，Xeon MP处理器不再兼容Xeon DP处理器所支持的Intel E7210 芯片组、Intel E7500 芯片组、Intel E7505 芯片组、Intel E7501 芯片组和Intel 860 芯片组。所以不能使用Xeon DP处理器的主板来安装使用Xeon MP处理器。

ServerWorks GC-HE芯片组为支持Intel至强处理器MP而设计，并提供了4路对称多线程功能。Intel至强处理器MP设计不兼容I860或E7500芯片组。任何把Intel至强处理器MP和I860或E7500芯片组一起使用的尝试将会视为不被支持的配置。正如EMTS、热量设计指南和产品数据表里说明的那样，系统主板必须符合数据表里说明的Intel至强处理器MP电气和机械技术指标。Intel测试了系统主板和盒装Intel至强处理器MP的基本兼容性，并把通过测试的主板整理到一个参考列表里。当测试完成后就会发表一个已测试平台列表。

（2）散热器支持

盒装处理器包含一个独立的被动散热器。为了确保合适的冷却，必须使用专门设计为盒装Intel至强处理器MP提供足够空气流的机箱。

（3）选择机箱

根据企业级后端服务器的性质，基于Intel至强处理器MP的系统将提供包括机箱、主板和电源的一套系统工具包。它的目的是提供更完善的容错能力和系统管理功能。警告：不使用提供合适冷却能力的机箱将会使处理器的保修失效。

三、集成基于Intel至强处理器MP的系统

支持盒装Intel至强处理器MP的系统主板包含一本安装说明手册。在构建基于Intel至强处理器MP的系统前，除了需参考盒装处理器手册此外，以下信息能够帮助系统集成商成功地集成基于盒装Intel至强处理器MP的系统。

（1）系统主板安装

如果需要，请按照系统主板制造商提供的说明安装系统主板。对每个处理器，用长螺丝（和盒装处理器一起提供）把两个固定架（和盒装处理器一起提供）安装到系统主板和机箱上，如图5所示。

图5

（2）处理器安装

虽然处理器的安装相对来说比较简单，但对于那些不经常DIY电脑的用户来说，仍有许多地方需要特别注意，下面简单介绍一下Xeon MP处理器的安装方法。

第1步，打开处理器插座手柄（见图6），参照处理器和插座的第一针标记对准处理器。

第2步，第OOI封装的处理器第一针标记应该对准插座上的第一针标记，将处理器插入插座并合上插座手柄（如图7所示）。

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第3步，使用盒装处理器盒子里提供的热量接口材料涂器把所有的热量接口材料（如散热硅胶）加到处理器的集成式导热器中央（见图8）。

图6

图7

图8

第4步，把散热器放置在插座和固定架部件的中央，使散热器基座压在处理器的集成式导热器表面的热量接口材料上（见图9）。

图9

图10

第5步，把随同盒装处理器一起提供的两个扣具安装到散热器和固定架上（见图10）。要完成这一步，首先把中央舌片装到固定架和散热器上。然后，把扣具的一边按进固定器接口舌片的同时，把扣具的另一边推下到对称的固定架舌片里。这一点对于有安装P4处理器的用户来说比较容易理解，毕竟有实践经验。

您可能需要使用一把平头螺丝刀来完成扣具的安装。两个扣具都安装后，请确认散热器已经被安全地固定，并且扣具正确地扣住了固定架。

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四、维护和升级基于Intel至强处理器MP的系统

处理器安装方法知道后，还得了解一下Xeon MP处理器的拆卸，因为很有可能在维护过程需要拆下处理器，同时还可能在整个服务器系统进行升级、维护。下面介绍Xeon MP处理器系统的维护。

（1）处理器的拆卸

每次从处理器卸载散热器然后再重新安装时，很关键的步骤就是在处理器的集成式导热器上使用更多的热量接口材料，以确保合适的热量能够传到盒装处理器的散热器上。

特别要注意的是：散热器附属扣具扣在散热器基座上时，在封装和散热器之间的热量接口材料上保持所需的压力，同时在运输时帮助固定散热器。重新组装或者升级系统过程中散热器部件被拆解下来，这时扣具可能很容易变型。Intel扣具设计测试时，使用的是不经过组装和拆解的新扣具。系统集成商在重复使用经过一次以上组装和拆解的扣具时应该很小心。

要从系统里卸载盒装处理器，首先要能进入处理器周围的空间。从固定架上拆卸两个夹扣。可能需要使用平头螺丝刀将扣具从固定架上撬开（使用螺丝刀时，小心不要损坏主板）。从处理器和固定架上卸载散热器。轻轻地前后扭动固定架里的散热器，加热散热器都可以减少处理器和散热器之间热量接口材料的表面张力，使得散热器更容易卸载。卸载散热器后，拉起处理器插座手柄来松开插座里的处理器针脚，小心从插座里拔出处理器（小心不要弯曲任何一根处理器针脚）。

（2）系统内存升级

升级系统内存时，最好匹配系统已安装内存的速度和型号。例如，使用PC800 RDRAM的系统应该附加更多的同一频率的PC800 RDRAM。尽管芯片组支持某些内存的组合（例如安装的两个内存主频不同时，默认为低的速度），请一定要确认系统主板支持每一种使用的组合（速度、型号、大小）。

（3）软件和操作系统考虑

Intel至强处理器MP与Intel以前的微处理器有完全不同的微体系结构，它基于P6微体系结构。Intel NetBurst微体系结构支持完整的IA32指令集，包括Intel MMX技术和SIMD（单指令多数据）流技术扩展集。它同时也引入了144条称为SIMD流技术扩展集2或SSE2的指令。SSE2指令补充了MMX技术和SSE指令的性能，它提供更高的计算能力，支持更大的数据类型（例如双精度浮点数和64位封包整数），并提供了几种数据处理和转换的指令。此外，Intel NetBurst微体系结构加强了P6微体系结构的浮点单元。

（4）操作系统支持

几乎所有流行的为Intel结构设计的操作系统都支持Intel至强处理器MP，其中一些可能只有某些具体版本支持，另一些可能需要加入处理器支持文件。许多Microsoft操作系统，例如Windows 98SE、安装了Service Pack5的WindowsNT 4、Windows ME、Windows 2000和Windows Server 2003，都支持Intel至强处理器MP。基于Linux 2.4内核的Linux发布包支持该处理器。许多其他的销售商在他们的操作系统里也支持Intel至强处理器MP。系统集成商应当确认，他们选择的操作系统支持Intel至强处理器MP。

所有支持最先由Intel奔腾III处理器引入的SSE指令集的操作系统，也支持由奔腾4处理器和Intel至强处理器MP引入的SSE2指令集。要发挥SSE2指令集的威力，系统集成商一定要安装经过Intel至强处理器MP的SSE2指令集优化的驱动程序和软件。例如，为了达到最大的系统性能，使用支持DirectX的Microsoft操作系统的系统集成商应该安装DirectX 8或更高版本。

（5）软件优化

安装了使用SSE2指令集的特定驱动后，图形加速器、音频硬件和软件和其他系统资源能够体验到真正的性能增加。为了获得最大性能，系统也一定要使用应用了SSE2指令集的API。Microsoft的DirectX 8及其更高版本和OpenGL 1.2及其更高版本就是两个例子。大多数主要的图形加速器销售商已经对使用SSE2指令的驱动程序进行了优化；图形卡销售商通常通过发布新驱动程序来突出各种支持的改动。从销售商的网站下载安装最新的驱动程序。同时也请确认驱动程序版本包含奔腾4处理器或者Intel至强处理器MP的优化。

许多应用程序也使用SSE2指令集来体验Intel至强处理器MP突破性的性能。系统集成商应该联系软件供应商来确认是否支持和确定版本信息。

系统性能也很大程度上受到操作系统和驱动程序安装过程正确与否的影响。例如，很重要的一点就是在安装了大多数的Microsoft操作系统后立即安装最新的Intel芯片组软件安装实用程序，以确保在安装其他驱动程序前先安装合适的芯片组驱动程序。系统集成商应该确保基于盒装处理器的系统经过最优化配置和集成。

从以上的介绍，我们不难看出，Xeon MP处理器虽然同属Xeon大家族，但与普通的双处理器Xeon DP来说还是有较大区别的，就连支持的主板芯片组都不一样，不能使用原有Xeon DP服务器的主板，这一点要特别注意。主板都不同了，其它许多性能也就不同了，如对多处理器的支持能力、多处理器负载的分配等。相对来说，Xeon MP较Xeon DP处理器性能更加优越，因为它所配置的服务器通常是应用于较复杂环境中，至少都是工作组级服务器，有的还是企业级，如四路以上的；而Xeon DP处理器则通常是用于配置入门级，最多也只能是工作组级服务器。