奔騰ⅡXeon

1998年英特爾發布了Pentium II Xeon（至強）處理器。Xeon是英特爾引入的新品牌，當時Intel公司為了區分伺服器市場和普通個人電腦市場，決定研製全新的伺服器CPU，命名也跟普通CPU做了一些明顯的區分，稱為Pentium II Xeon，取代之前所使用的Pentium Pro品牌。

基本介紹

• 中文名：奔騰ⅡXeon
• 外文名：Pentium II Xeon
• 發布：1998年6月29日
• 主機板：marlinspike′ms440gx
• 隸屬：Intel

背景

Intel於1998年6月29日發布了奔騰ⅡXeon。這個新的高端解決方案是面向工作站和伺服器市場的，目的是讓它來代替高能奔騰（Pentium Pro）級的產品。速度和二級快取的位置不同是兩者的主要差異：200mhz是高能奔騰的最高檔次，因為二級快取的速度不能超過200mhz。在高能奔騰中一些特殊的二級快取矽晶片，它們被放在cpu的封裝裡面，運行頻率和cpu核心速度相同，這限制了cpu的發揮，使它限制在200mhz內；奔騰Ⅱ的晶片是放在一個盒子中的，裡面有一個cpu核心印刷電路板，以及兩個或四個二級快取，它們的速度只有cpu的一半，因而200mhz的二級快取就可以使用在奔騰Ⅱ400系統上。

即使奔騰Ⅱ能很快取代高能奔騰在高端桌面市場的地位，伺服器市場仍然需要高能奔騰。主要是奔騰Ⅱ只能使用512mb主記憶體，如果超過了容量，系統就會馬上崩潰，伺服器界對之抱怨紛紛，直到奔騰Ⅱ333、350和400才對此有所改善（最大4gb）。另一個讓高能奔騰吸引人的原因是它的二級快取。伺服器的數據負擔非常沉重，更大和更快的二級快取將對之非常有益。高能奔騰的二級快取與cpu的速度一樣，超過奔騰Ⅱ350mhz及以下的奔騰Ⅱ(奔騰Ⅱ的二級快取速度只有cpu速度的一半)。高能奔騰的二級快取最大可達1mb，而奔騰Ⅱ僅有512kb。最後，高能奔騰可以四個cpu同時工作，這在伺服器中是必需的，但奔騰Ⅱ只能二個cpu同時工作。

奔騰ⅡXeon不僅改變了伺服器市場，也改變了工作站市場。使用工作站來進行汽車、房屋、橋樑等設計工作的公司和個人需要cad、計算機動畫設計、3d遊戲開發等，海量資料庫管理亦需要高性能的系統。以前人們都是求助於sun、dec、sgi或hp，而且選擇了上述一家計算機企業得到產品後，常常會留在這種系統中，不會輕易更換。奔騰ⅡXeon將以較低價格來提供工作站級的性能，可在同樣的系統上運行x86工作站軟體和辦公室軟體。

奔騰ⅡXeon系統結構

奔騰ⅡXeon的核心和deschutes差不多，這個結構也同樣被用於奔騰Ⅱ和賽揚。奔騰ⅡXeon最大的改變在二級快取：9月份以前賽揚沒有二級快取，奔騰Ⅱ有512kb（運行在cpu一半的核心速度下），而奔騰ⅡXeon最大可用2mb（運行在cpu核心速度下）。這些快取晶片是Intel自己生產的，它和奔騰Ⅱ所用的晶片不同，被稱為csram（custom static ram，定製靜態存儲器），其中每一個晶片的容量是512kb，定製則意味著Intel不會向其它sram廠商購買。二級快取是非常脆弱的，只能使用和奔騰Ⅱ一樣的方法，把它們放在塑膠盒子裡面。二級快取的散熱要求也非常高，所以Intel為奔騰ⅡXeon特別定做了一個大盒子（比奔騰Ⅱ大了將近兩倍）。

二級快取速度的提升讓奔騰ⅡXeon在許多場合下都比奔騰Ⅱ快，除此之外，它還有幾項特別的東西：

具有高能奔騰的所有特性；

支持八個cpu系統（450nx）；

100mhz前置匯流排；

使用36位記憶體地址和pse模式（pse36模式）；

最大800mb/秒的記憶體頻寬；

伺服器必須的ecc記憶體；

ecc二級快取（440gx和450nx）；

監測溫度的熱量感測器以節約能源。

pirom將允許處理器的規格改變和向前兼容性，並可產生一個特殊的電子信號，防止出現偽造的奔騰ⅡXeon，即奔騰ⅡXeon不能超頻，這對於計算機發燒友來說是個壞訊息。幸好奔騰ⅡXeon面向的是高端市場，對我們沒什麼影響。系統賣主能對奔騰ⅡXeon封裝內的一個e2prom進行編程，寫上主機信息並加上保護，如：系統規格、服務跟蹤、安裝預設值、使用環境的資料等等。

pse36（page size extension 36－bit)模式，它可對4gb存儲器進行緩衝，現有的win32 api因此可得到一個巨大的ram磁碟，但前提是isv（independent software vendors)們必須使用特別的伺服器和作業系統對程式進行修改（它不影響那些沒有最佳化的軟體）。Intel還發布了一個sdk以幫助oem廠商充分利用新增的記憶體來改善系統性能。

奔騰ⅡXeon的新晶片組

440gx agp

440gx agp（82443gx和82371eg piix4e）面向工作站市場，設計和440bx差不多，開發商能把以前的技術轉移到440gx上。它不僅是440bx的超集，而且是第一個為奔騰ⅡXeon最佳化的晶片組。440gx可使用slot 1和slot 2 cpu（即奔騰ii和奔騰ⅡXeon）、100mhz匯流排、支持2gb sdram、agp 2x、ecc sdram、5個pci專用槽和一個pci/isa共享槽。

450nx pci

450nx pci是一個為企業級伺服器特別製造的晶片組，因為伺服器並不需要agp，所以只提供了pci插槽。它使用地址位序列改變(abp)和高頻寬的四路交錯，支持8gb記憶體（3.3伏edo dram），可提供四個32位pci（所有pci都是33mhz的）及兩個64位pci（或兩個32位pci、一個64位pci、4gb記憶體），並最佳化了主機到pci橋和記憶體控制器，匯流排接口為36位地址、64位數據。用特別的群集控制器能同時使用八個奔騰ⅡXeon。高性能的記憶體管理系統包括c2c和abp(address bit permutiong)，它能供給企業軟體所需的充足頻寬（1gb/s），以支持四處理器的大量I/O數據通信。450nx由四部分組成：82451nx 記憶體和I/O橋控制器，82454nx pci增強橋，82452nx ras/cas發生器，82453nx 多重路徑數據訪問。

(1)82451nx記憶體和I/O橋控制器

mioc(memory and I/O bridge controller)控制100mhz系統匯流排、pci匯流排和記憶體的數據交換，它承擔系統匯流排直接存取記憶體或pci匯流排的任務，並在系統匯流排和pxb(pci expander bridge)之間提供數據連線埠和傳輸緩衝區，mioc還能對rcg(ras/cas gemerator)和mux進行適當的控制。

(2)82454nx pci增強橋

pxb先從mioc的I/O部分獲取信息，再把它分發給pci匯流排。每個pxb都提供兩個32位33mhz pci 2.1 匯流排，或單個64位33mhz pci 2.1匯流排。

(3)82452nx ras/cas發生器

rcg負責接受從mioc來的記憶體請求，再轉換成特定的信號,在適當時候發給dram，每個rcg可以控制四個bank的記憶體。

(4)82453nx 多重路徑數據訪問

mux在dram和mioc之間提供一個多路技術和分段運輸來支持記憶體交錯存取，它可提供數據路徑給每四個插入頁，還能夠減少到八路通道的頻率和增加數據存放空間。

450nx晶片組也有企業級伺服器必需的可靠性，它在三個主要的數據傳輸接合點檢查：mioc和系統匯流排有ecc校驗和匯流排控制器的奇偶校驗；mioc和記憶體子系統的ecc校驗；mioc和pci增強橋（即mioc/pxb增強匯流排和pci匯流排之間）的奇偶校驗。450nx中有兩個rcg、兩個mux、兩個pxb和一個mioc，最大耗電量為47瓦，工作電壓為3.3伏。mioc與pxb都是540導線plga，rcg和mux同為324導線plga。ieee 1149.1標準測試連線埠和邊界掃描裝置能使450nx和系統通過標準接口連線在一起。450nx的piix3和piix4e南橋晶片支持：pci到isa橋、usb、增強式dma控制、系統計時和ide控制。它有兩種配置可供選擇，即450nx和450nx基本形。

奔騰ⅡXeon主機板

Intel推出了第一塊基於奔騰ⅡXeon的主機板：marlinspike′ms440gx，欲與risc工作站一決高下。因為它是Intel架構的平台，無論是現在還是未來它都將使用微軟的視窗系統，看來它是unix系統的一個勁敵。主機板使用82443gx晶片組，主要特性在上面己講過。

面向伺服器市場，Intel有兩個解決方案：ad450nx和sc450nx。

ad450nx

使用的技術有四個奔騰ⅡXeon的對稱多重處理器、四路ecc記憶體交錯、5個64位pci槽和6個32位pci槽，自動識別和損壞部分隔離、冗餘電源、12個ultra scsi組成的磁碟陣列、熱插撥、系統溫度與電壓監測、冷卻風扇停轉預報等都能保證數據安全。智慧型平台管理匯流排會把系統信息傳到lcd顯示面板，可選擇緊急情況管理卡（或連線埠）和lan適配器來應付災難發生，並進一步提高冗餘管理能力。

sc450nx

號稱用兩路處理的價錢提供四路的cpu能力。服務模式可以在不關閉整個系統時進行維護，它允許副伺服器通過lvds scsi匯流排存取主伺服器中的磁碟數據。emp（emergency management port)能使用modem對伺服器作遠程管理，板載管理控制器和軟體能夠監測伺服器的溫度和電壓、底盤安全、基板和其它硬體設備，icmb則作為冗餘管理之用。sc450nx支持雙重基座結構，加強了機器的擴展能力。其它特性有：最大2mb快取、16個dimm可達4gb edo記憶體、兩個綜合的lvds通道(頻寬80mb)、一個狹窄通道、266mb I/O和可升級I/O、熱插撥等。

多處理器和多線性的系統性能

因為核心技術沒有什麼提高，所以奔騰ⅡXeon速度並不比奔騰Ⅱ快很多。奔騰ⅡXeon性能的增益源於二級快取的改進，單處理器和單線性的系統不會因此有太大變化，起碼在運行windows 95和windows 98軟體時就感覺不到。新cpu需要的是32位作業系統，windows nt或unix皆可。必須在cpu進行繁重的記憶體處理和I/O工作時，高速二級快取的好處才可顯現出來(甚至當它僅有30%到50%的空閒時間也不能看出奔騰ⅡXeon與奔騰Ⅱ的不同)。在工作站環境下，多線性軟體會從中得到極大的好處，第二個cpu將有30%到95%的性能增益，雙奔騰ⅡXeon系統會比雙奔騰Ⅱ系統快3%～25%。用benchmark測試時必須注意以上問題，因為現在的多線性測試軟體還不多，所以測試數據(如winstone)沒有顯示出奔騰ⅡXeon的優勢也是正常的事情。