作者：IT168 海啸 2007-05-09
【IT168 专稿】刀片服务器、多核处理器这些提升用户机房单位面积计算能力的技术给用户带来的不仅仅是业务效能的提升，同时，也带来了大量的能耗问题。大家知道，根据能量守恒定律，服务其中所消耗的电能基本上都转化为热能，密度更高，散热的需求也更大，因此，IT设备和冷却设备所耗费的电能就更高。
电力成本正在逐渐成为企业运营当中的一笔不小的开支，然而，用户对这一问题的关注程度却还处于较低水平。国家信息化测评中心在2006年进行的一项“中国信息化500强企业计算节能”调查中发现，近半数的企业并未把IT产品的节能作为一个问题来对待，仅有10%左右的用户目前有计划考虑使用节能型的IT 产品。
在用户的机房当中，服务器因为需要7×24小时连续运转，属于耗能大户，因此，服务器的节能设计显得尤为重要，让我们一起来了解一下主流服务器芯片中所采用的节能设计。
英特尔双核安腾2 & 四核至强
双核技术是降低处理器能耗的一项非常有效的技术，英特尔双核技术的应用使得安腾2处理器的性能提高为原来性能的两倍，并将能耗从130瓦特降低至100瓦特，功效可提高2.5倍。
两个内核加上24MB的高速缓存，使得处理器在整体功耗上的降低尤其显著。配合双核安腾2处理器支持得超级程（HT）技术（每核两个软件线程）。更大的高速缓存和更强的线程支持相结合，尤其为大型数据层应用带来了诸多裨益。这些应用的大部分为内存密集型，已面向多线程吞吐率优化。
另外，当前的双核英特尔安腾2处理器基于90纳米制程，未来的产品将基于英特尔已在其多个制造工厂使用的 65 纳米制程。英特尔公司还向人们展示了其 45 纳米制程，通过这种制程所制造的芯片，将比现在的产品减少5倍以上的漏电情况，使得处理器的节能效果更加明显。
英特尔四核至强处理器5300采用了酷睿架构，它采用两颗Woodcrast芯片封装在一起的做法，在同等功率电力情况下，其性能比双核至强处理器高出将近50%，而且这款处理器还采用了动态节能技术。
IBM Power6
还未面市就已经声名在外的Power6处理器在节能方面也采取了诸多的设计，希望降低用户在数据中心中的电力成本。
在设计方面，IBM即将推出的Power6芯片的多处理器能力较以前的芯片增长了一倍。
IBM的Power6芯片设计师布拉德和弗雷德里奇表示，，在能耗不超过Power5+的情况下，Power6芯片的性能将翻一番。因为对于芯片和计算机设计人员来说，能耗和发热是一个越来越严重的问题，设计人员在努力降低芯片的能耗。
为此，IBM Power6采用了数项节能技术，例如采用了名为“nap”的低能耗空闲模式，当服务器的操作系统也处于空闲状态时，它能够将能耗降低30%-35%。即使是在操作系统忙的时候，“nap”技术也能够将能耗降低10%。
Power6的另一项节能技术能够动态地调整处理器的频率和电压，使得整个处理器的能耗得以降低。Power6还采用了另外一种技术，让使用户能够设定服务器的最高能耗值。布拉德表示，如果用户设定的最高值为348瓦，服务器的能耗就不会超过348瓦。
另外，双核和65纳米技术的应用也使得Power6处理器的能耗得以降低，65奈米的Power6与90奈米Power 5相较，在耗电量不变的情况下，频率提高一倍，达到5GHz；数据传输速度也提升一倍，达到300Gbps。
多执行绪与虚拟化也Power6降低能耗的两大法宝：Power6芯片的两个核心中，每个核心又各有两条执行绪（threads），适用于数据密集应用，例如数据库；每个power6芯片最多能划分为1024个独立的分区（partitions），令每个分区可以执行各自的操作系统和应用程序。
AMD Opteron
AMD Opteron处理器的功耗仅为35~89W，而且，AMD Opteron处理器采用了直接内存控制技术，处理器的功耗指标已经包括了内存控制部分，无需再在前端总线方面花费能耗。
要达到这样的节能效率，首先最关键的原因在于AMD Opteron处理器采用高速直连架构，解决了传统 x86服务器中传输速度的瓶颈，处理器不需要采用非常高的主频即可获得比业界同级更好的性能，避免了高频率带来的高能耗问题。
其次，AMD Opteron处理器和绝缘体硅（SOI）、“应变硅”和铜连线等先进的工艺技术，减小处理器本身的內耗。
AMD皓龙处理器还采用了支持优化电源管理的AMD PowerNow!技术，这项技术能够让操作系统根据处理器的负荷量，动态地调整电源供应。AMD PowerNow!技术通过计算机实际应用到的性能之需提供能源，减少计算机系统的整体能源消耗。
AMD PowerNow!技术可以使计算机系统的能源效率进一步提高。试验表明，采用AMD PowerNow!技术的皓龙处理器在系统空闲时，节电比例高达75%；在CPU利用率为40%时，节电比例为62%；在CPU利用率为62%时，节电比例为33%。计算机能耗的减少同时降低了散热系统的工作负担和能量消耗，并且由于散热系统可以在低速下运转，机房噪声也大大降低。
SUN UltraSPARC T1
SUN推出的UltraSparc T1处理器采用了基于SPARC的Cool Threads技术。在一个大多数处理器都消耗150瓦功率的时代，每一颗基于SPARC的Cool Thread处理器所消耗的功率不足Intel Xeon或IBM Power处理器的一半，仅仅为70瓦左右。这一功率消耗接近一般家庭的照明用电。
这款处理器的重心放在多任务并行功能，这是由UltraSPARC T1自身的定位所决定的。UltraSPARC T1主要针对承担网络中枢的高端服务器系统，这类服务器主要面向高吞吐量的事务计算，需要在同时处理大量的并发任务，而这些任务又都不需要复杂的运算。
因此，SUN公司采用非均衡的思想来设计UltraSPARC T1：每个基本的CPU内核都相当精简，但都能够很好地完成相应的数据处理任务，由于精简核心占据的晶体管资源较少，处理器就能够集成更多的硬件内核；同时在较单纯的数据处理任务中，每个CPU核心的执行管线都不会被充分利用，在此基础上导入多线程技术将能够进一步提高系统的并行能力。
我们可以看到，UltraSPARC T1拥有八个对等的硬件内核，每个内核可同步执行4个线程，这样仅仅一枚处理器就具备同时执行32个不同任务的能力。UltraSPARC T1的晶体管总量只有3亿个左右，峰值能耗不足80瓦，执行效率相当出众。
