[EE_CSIE] UNIX系統三架構的世代發展

原文 : http://taiwan.cnet.com/enterprise/technology/0,2000062852,20120001,00.htm

近年來UNIX伺服器用的處理器之發展可說是以3年為一個單位，每3年換替一個世代，在換替成新一世代前， 原有世代的處理器只會進行小幅的設計改版，並在設計改版的同時順便使用新的半導體製程技術來產製，除此之外不會有其他變化，更簡單說：在3年時間內該世代的技術架構不會有大幅變化。

反過來說：3年一次的新世代到臨時，就會帶來許多的新技術架構、新變革趨勢，這些新物都將成為新的衡量指標，衡量該運算系統是否跟上了時代潮流。因此，本文以下將針對碩果僅存的3大UNIX伺服器用處理器（POWER、SPARC、IA-64）為橫軸，以及2000年以來的3個技術世代（2001年、2004年、2007年）為縱軸，進行各項處理器技術的比較分析。

2001年：雙核 Dual Core
2001年IBM發表了POWER4處理器，該處理器的最大技術特點在於「雙核，Dual Core」架構，1個POWER4處理器內具有2個POWER3（POWER4前一世代的處理器）的執行核心，且2個核心都再行強化設計，如此使POWER4處理器的效能更上一層，同時也引發其他晶片業者的仿效。

雖然IBM於2001年就開發出雙核處理器，但業界其他業者一直到2004年才追趕上，2004年HP發表PA-8800的雙核處理器，該處理器是將其前一世代的PA-8700處理器進行雙併而成，同年Sun也發表UltraSPARC IV處理器，也是將2個前一世代處理器（即UltraSPARC III）進行雙併而得。

以上為UNIX伺服器所用的處理器，在此也順帶提x86伺服器用的處理器，無論是AMD的Opteron或Intel的Xeon都是在2005年進入雙核層級。另外，用來接替MIPS、Alpha、PA-RISC的IA-64處理器：Itanium 2則是在2006年才進入雙核。

2004年：雙核雙緒
同樣以IBM為技術指標，2004年IBM發表了POWER5處理器，POWER5是POWER4的強化提升，除了具有原有的雙核架構外，又為每個核心增加了雙緒架構，形成雙核雙緒，因此雙緒也成為UNIX伺服器的新技術要點。

IBM雖然是UNIX運算系統中最早提供雙緒能力的業者，但不表示是全業界第一，Intel在2002年的Xeon處理器中加添了超執行緒（HyperThreading，簡稱：HT）技術，此即屬於雙緒技術，所以x86系統比UNIX系統更早具備雙緒能力。

話雖如此，但回歸到純UNIX系統領域來看，除2004年IBM第一個到位外，一直到2007年才有第二個實現者，即是Sun與Fujitsu合作研發的SPARC64 VI處理器，該處理器不僅是原有SPARC64 V處理器的雙核版，同時也加入雙緒技術，與IBM POWER5同樣為雙核雙緒處理器。

至於Itanium 2，由於在2006年才完成雙核化，因此不易在隔年就實現雙緒設計，所以到目前為止都僅由雙核，而無雙核雙緒。

三大Unix伺服器架構在2004年以前的演進。而2007年則是另一個里程碑。

2007年：破4GHz的運作時脈

... ... ... more ... ... ...

2007年IBM發表POWER6處理器，UNIX運算系統又進入一個新技術世代，雖然POWER6有諸多新的功效特點，但其中最受人矚目的一點是工作時脈，POWER6擁有4.7GHz的時脈，是目前所有處理器之最。

近年來處理器的時脈提升發展遭遇到前所未有的瓶頸，幾乎各業者的處理器都無法突破4GHz，3.8GHz已是極限，形成所謂的時脈壁障，事實上x86處理器之所以轉向多核化發展，很大原因也在於時脈速度無法突破，然又必須持續提升效能，只好轉向多核路線發展。

不過，IBM的POWER6證實處理器可以超越4GHz時脈，目前為止其他業者都難以突破此限，Sun與Fujitsu合作研發的SPARC64 VI也僅有2.4GHz，至於Itanium 2更只有1.6GHz。

其他比較
多核、多緒、超高時脈都是屬於硬體面的技術，且很多程度要倚賴半導體技術才能實現，但其實新世代技術還有許多是屬於功效面的，例如更先進的系統分割技術（Partitioning）、更高超的運算容錯（Fault-Tolerance）技術等，然在此無法一一比較，且有時此類型的技術還要搭配新版作業系統才能發揮（如Solaris 10、AIX 6等），必須與作業系統一起審視、評估才能比較出優劣。

此外，並非所有POWER6的新技術、新功效都具指標意義，例如POWER6具有向量運算能力，然向量運算只在科學、工程運算領域有運用，一般商業運算幾乎不會用上，這就不能列為指標性的新技術。

當然！上述僅以儘可能共通的工藝技術來比較，但並非所有的硬體設計都可以齊頭比較，例如POWER6與Itanium 2都具有L3 Cache（第三階快取記憶體），但SPARC64 VI則沒有，如此就無法比較。即便要比較，有的L3 Cache與處理器一同封裝，有些則設置在系統板上，如此也一樣難以等齊看待。

最後倒是還可以稍比較2點，此2點屬於整機性的表現，即比較「單一系統最高處理器數目」與「系統升級彈性」。在單一系統的處理器數而言POWER6居最劣勢，僅有16顆，此主要是因為採行新連接架構的緣故，但也因為新連接架構使POWER6的伺服器擁有最高的運用彈性，每一部單機都可以運作，而透過機外接線就可以將多機融合成單機。

至於SPARC64 VI與 Itanium 2都可以達64顆，過去SPARC64 V的系統甚至可達128顆，很明顯單機的處理器數目遠勝POWER6，但系統升級彈性上就不如POWER6，SPARC Enterprise M系列的伺服器仍是以「單一機櫃內各模組電路板的替換」來升級，IBM的POWER5/POWER5+系統也是如此，至於Itanium 2的系統也是以整機機櫃為主，不過Itanium 2系統不單是只有HP一家研製，也包括NEC、Fujitsu等，甚至也用於Bull、UNISYS的大型主機內，所以也很難一概而論。

.^.