收藏:国产服务器和处理器架构
服务器是一种为客户机提供服务的高性能计算机。关于服务器最全分析材料请参考文章“终极版:服务器基础知识全解(182页PPT)”。
CPU作为服务器的运算和控制核心,其指令集架构有CISC 和RISC两种。从性能角度来说,CISC与RISC并无绝对的孰优孰劣之分。目前看来,CISC与RISC已逐步走向融合,两方处理器互相借鉴互相优化。目前X86架构CPU占整体服务器市场约 96%,处于绝对领先的地位。
以ARM为代表的国产架构服务器有望异军突起。ARM早期专注低功耗领域,在移动端处于领先位置,生态体系十分完善,但在服务器等计算市场,多年来推进缓慢。随着多核异构计算时代和场景多样化计算时代到来,带来对计算架构多样性的需求,考虑中国市场政府、金融、能源等行业端生态逐步完善以及华为鲲鹏的入局,以ARM为代表的国产架构服务器有望获得一席之地。而ARM公司本身也推出了Neoverse新架构,以期大幅提升性能,增强在服务器领域的竞争力。
国产架构服务器雄逐鹿。目前,国产CPU包括鲲鹏、飞腾、海光、龙芯、兆芯、宏芯、申威等。在党政军领域,龙
芯、飞腾、兆芯等目前占据主流,华为鲲鹏未来有望在商用市场占据主导,海光凭借其出的单核性能和X86完善生态也有望获得一定市场份额。
一、服务器行业发展简史
1.1 服务器:一种为客户机提供服务的高性能计算机
服务器是指网络环境中的高性能计算机,包括应用程序服务器、文档服务器、邮件服务器、Web服务器及代理服务器等。整个互联网的结构几乎都基于客户机-服务器模型。客户机-服务器模型的本质是客户机请求、服务器响应,即服务器的功能是为客户机提供数据服务。服务器由处理器(CPU)、内存、磁盘、网卡、监视器、电源、机箱等组成,和通用的计算机架构类似,但是由于需要提供高可靠的服务,因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面的要求比普通的个人电脑高。
服务器的最大特点就是其强大的运算能力,即使是一部简单的服务器系统,通常也至少要有两颗处理器以构成对称多处理架构,使其能在短时间内完成大量工作,并为大量用户提供服务。
服务器常见的外型有四种:塔式服务器(Tower Server)、机架服务器(Rack Server)、刀片服务器(Blade Server)、机柜式服务器。其中机柜是指为服务器正常工作提供相适应的环境和安全防护的安装箱,通过机柜可以保证服务器设备稳定可靠地工作。
服务器行业已经发展了近60年。服务器的发展最早可以追溯到1964年,IBM引入System/360。System/360是由5种功能越来越强大的计算机所组成的系列,这些计算机运行同一操作系统并能够使用相同的44个外围设备。
1.2 CPU:服务器的运算和控制核心
web服务器又被称为
中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)是服务器的核心构成之一,其功能主要是解释计算机指令以及处理服务器中的数据。CPU的主要运作原理是执行储存“程序”里的一系列指令。程序以一系列数字的形式存储在存储器中。
指令集架构(Instruction Set Architecture),又称指令集或指令集体系,是计算机体系结构中与程序设计有关的部分,包含了基本数据类型,指令集,寄存器,寻址模式,存储体系,中断,异常处理以及外部I/O。指令集架构包含一系列的opcode即操作码(机器语言),以及由特定处理器执行的基本命令。简单地来说,指令集一般被整合在操作系统内核最底层的硬件抽象层中,属于计算机中硬件与软件的接口,它向操作系统定义了CPU的基本功能。
CPU按指令集的架构区分,分为CISC(Complex Instruction Set Computing,复杂指令集)型和RISC (Reduced Instruction Set Computing,精简指令集)型两类。
CISC的设计者希望通过直接在硬件中构建复杂的指令从而使编程更方便、程序运行速度更快,其架构中每个指令可执行若干低端操作,诸如从存储器读取、存储、和计算操作,全部集于单一指令之中;与之相反,RISC架构中只包含使用频率高的少量简单指令,并提供一些必要的指令以支持操作系统和高级语言。

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