至強

英特爾生產的微處理器

至強Xeon是英特爾生產的微處理器,它用於"中間範圍"的企業伺服器和工作站。在英特爾的伺服器主板上,最多達八個Xeon處理器能夠共用100MHz的匯流排而進行多路處理。Xeon設計用於網際網路以及大量的數據處理服務,例如工程、圖像和多媒體等需要快速傳送大量數據的應用。

基於奔騰微處理器P6構架,它被設計成與新的快速外圍元件互連線以及加速圖形埠一起工作。Xeon具有:512千位元組或1兆位元組,400MHz的高速緩衝存儲器、在處理器、RAM和I/O器件之間傳遞數據的高速匯流排、能提供36位地址的擴展伺服器內存結構。

徠裝有Xeon微處理器的計算機一般可使用WindowsNT、NetWare或Unix操作系統,其系統可與SunMicrosystem、SiliconGraphics等媲美。

發展沿革


研發背景

Xeon至強CPU舊圖標標誌
Xeon至強CPU舊圖標標誌
Xeon是作為Intel的伺服器。Intel處理器基本已經形成如下格局:伺服器Xeon,高端Corei7,中端Corei5/Corei3/Pentium,低端Celeron。其中Xeon可以使用多處理器技術。

第一代處理器

1998年英特爾發布了PentiumⅡXeon(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PentiumⅡXeon,取代之前所使用的PentiumPro品牌。這個產品線面向中高端企業級伺服器、工作站市場;是英特爾公司進一步區分市場的重要步驟。Xeon主要設計來運行商業軟體、網際網路服務、公司數據儲存、數據歸類、資料庫、電子,機械的自動化設計等。
徠PentiumⅡXeon處理器不但有更快的速度,更大的緩存,更重要的是可以支持多達4路或者8路的SMP對稱多CPU處理功能,它採用和PentiumⅡSlot1介面不同的Slot2介面,必須配合專門的伺服器主板才能使用。

性能提升

1999年,英特爾發布了PentiumⅢXeon處理器。相信大家都還記得,採用“銅礦”核心的奔騰3處理器那幾年是如何的風光,都還被譽為一代經典產品,而作為PentiumⅡXeon的後繼者,除了在內核架構上採納全新設計以外,也繼承了PentiumⅢ處理器新增的70條指令集,以更好執行多媒體、流媒體應用軟體。除了面對企業級的市場以外,PentiumⅢXeon加強了電子商務應用與高階商務計算的能力。Intel還將Xeon分為兩個部分,低端Xeon和高端Xeon。其中,低端Xeon和普通的Coppermine一樣,僅裝備256KB二級緩存,並且不支持多處理器。這樣低端Xeon和普通的PentiumⅢ的性能差距很小,價格也相差不多;而高端Xeon還是具有以前的特徵,支持更大的緩存和多處理器。

版本介紹


Xeon處理器

2001年英特爾發布了Xeon處理器。英特爾將Xeon的前面去掉了Pentium的名號,並不是說就與x86脫離了關係,而是更加明晰品牌概念。Xeon處理器的市場定位也更加瞄準高性能、均衡負載、多路對稱處理等特性,而這些是台式電腦的Pentium品牌所不具備的。Xeon處理器實際上還是基於Pentium4的內核,而且同樣是64位的數據帶寬,但由於其利用了與AGP4X相同的原理--“四倍速”技術,因此其前端匯流排有了巨大的提升,表現更是遠勝過PentiumⅢXeon處理器。Xeon處理器基於英特爾的NetBurst架構,有更高級的網路功能,及更複雜更的3D圖形性能,另一方面,支持至強的晶元組也在并行運算、支持高性能I/O子系統(如SCSI磁碟陣列、千兆網路介面)、支持PCI匯流排分段等方面更好地支持伺服器端的運算。
Prestonia
至強Prestonia標誌
至強Prestonia標誌
Prestonia是Xeon處理器的第二代核心,Prestonia同第一代的Foster核心之間的首要區別就是整合的二級緩存容量的差別,前者為512KB,而後者僅為256KB。Prestonia核心處理器也採用了先進的0.13微米製造工藝。但是Prestonia核心最大的優勢就是增加了對Hyper-Threading(超線程)的支持。Hyperthreading早先稱為Jackson技術,這是一種多線程(SMTSimultaneousMulti-Threading)技術的擴展,其主要功能就是讓處理器在單處理器工作模式下也進行多線程工作(每塊處理器可以同時進行一個以上進程的處理)。
Nocona
這是Intel的XEONCPU核心,採用90nm製程,使用800MhzFSB,具有16KBL1緩存、1MBL2緩存和12KBuOpsTrace緩存,同時支持SSE3以及HyperThreading。對應Xeon處理器通過EM64T技術同時支持32位和64位計算,並通過集成DBS(DemandBasedSwitching,基於需要切換技術)實現增強型SpeedStep技術,可以根據工作負載動態調整處理器運行頻率和功耗。
Irwindale
Xeon產品的核心,前端匯流排、HyperThreadingⅡ、增強型Speedstep、EDB以及EM64T都和Nocona完全一致。該核心與Nocona核心最大的不同就是二級緩存進一步提升到2MB,頻率由3.0G開始起跳,與Pentium4600系列處理器的架構有些類似。不過由於二級緩存的加大,工藝也沒得得到改進,導致該處理器的功率和發熱量均大大高於Nocona,在選購該處理器時散熱應該引起足夠的重視。
Conroe
至強Conroe標誌
至強Conroe標誌
IntelXeon3000系列的新核心,與IntelCore2Duo採用相同的LGA775針腳,而非Woodcrest所用的LGA771針腳。Xeon3000系列處理器運行於1066MHz系統匯流排(FSB),內含4MB或2MB共享型二級緩存,支持Intel64位擴展技術(IntelEM64T),Intel虛擬化技術(IntelVirtualizationTechnology)及EnhancedIntelSpeedStep技術,其中包括Xeon3040,3050,3060和3070,IntelXeon3070(2.66GHz/4MBL2/FSB1066),IntelXeon3060(2.40GHz/4MBL2/FSB1066),IntelXeon3050(2.13GHz/2MBL2/FSB1066),IntelXeon3040(1.83GHz/2MBL2/FSB1066)。其中3040和3050配備了2MB二級緩存,而3060和3070配備了4MB二級緩存。新的Xeon處理器採用了Core核心,與前代的NetBurst相比,在性能和功耗方面都有了很大的提高和改善。
雙核處理器
Dempsey
至強Dempse標誌
至強Dempse標誌
Dempsey是Xeon的雙核心版本,型號命名為50xx的雙核處理器,包括5030(2x2MB/2.67GHz/667MHz前端匯流排/功率95W/DP)、5050(2x2MB/3.00GHz/667MHz前端匯流排/功率95W/DP)、5060(2x2MB/3.20GHz/前端匯流排1066MHz/功率130W/DP)、5063(2x2MB/3.20GHz/前端匯流排1066MHz/功率95W/DP)、(50802x2MB/3.73GHz/前端匯流排1066MHz/功率130W/DP)。這些Xeon50XX系列均為雙核心,主頻從2.50GHz到3.73GHz,所有處理器採用65納米製造工藝,均支持FB-DIMM內存,英特爾虛擬化技術、超線程(HT)技術、增強型英特爾SpeedStep動態節能技術(其中5063、5060不支持)、英特爾64位內存擴展技術、英特爾病毒防護技術。這些處理器均配置了4MBL2緩存,其中每個核心獨享2MBL2緩存,其前端匯流排為1066MHz或者667MHz,可以提供8.5GB/s或者5.3GB/s的傳輸帶寬。採用65nm工藝的雙核心XeonDempsey使用LGA771介面。與此50XX系列配合的晶元組為INTEL5000X,5000P,5000Z,5000V。
WoodCrest
至強WoodCrest標誌
至強WoodCrest標誌
這是XEON採用Core微架構的伺服器級雙核心處理器,WoodCrest核心處理器包括Xeon5110(1.6GHz/4MBL2/1066MHzFSB)、Xeon5120(1.86GHz/4MBL2/1066MHzFSB)、Xeon5130(2GHz/4MBL2/1333MHzFSB)、Xeon5140(2.33GHz/4MBL2/1333MHzFSB)、Xeon5150(2.66GHz/4MBL2/1333MHzFSB)及最高型號Xeon5160(3GHz/4MBL2/1333MHzFSB),採用LGA771處理器介面,全線最高功耗只有80W,對比上代Dempsey核心最高功耗可高達130W有著明顯的改善,支持IntelEM64T、IntelExecuteDisableBit、IntelVirtualizationTechnology功能,而Demand-BasedSwitching功能則只提供於Xeon5140或以上的型號。另有一款低功耗產品XEON5148LV,頻率為2.33GHz/4MBL2Cache/1333MHzFSB,但最高功耗只有40W,是正常型號的一半,並完全支持援IntelEM64T、IntelExecuteDisableBit、IntelVirtualizationTechnology功能及Demand-BasedSwitching功能。與此51XX系列配合的晶元組為INTEL5000X,5000P,5000Z,5000V。

CPU性能

隨著IntelCoreExtremeEditionQX9650的誕生,處理器開始進入45NM時期
這款處理器以其強大的性能,超低的發熱量,讓INTEL晶元巨頭的位置更加穩定
英特爾至強處理器7000系列
跨時代的增加了三個6核心處理器:X7460、L7455、E7450
處理器號Δ二級高速緩存三級高速緩存時鐘速度(主頻)前端匯流排系統類型功率內核數
X74609MB16MB2.66GHz1066MHz多路130瓦6
L74559MB12MB2.13GHz1066MHz多路65瓦6
E74509MB12MB2.40GHz1066MHz多路90瓦6

Xeon系列

現有的Xeon跟Core一樣分為三個系列,另有加速卡XeonPhi。只有部分XeonE3提供內置繪圖核心,其餘均沒有iGPU。
四位數字體號的第一個數字代表最大的處理器數目,有單路、雙路、四路和八路。第二個數字代表CPU插座類型,共有四種規格,第一代產品1、2、4、6、8分別代表BGA1284、LGA1155、LGA1356、LGA2011和LGA1567。

XeonE3

XeonE3是針對工作站和入門級伺服器的單路處理器系列,有E3-1100和E3-1200兩個子系列,除E3-1220L為雙核心以外均為四核心,但有四線程和八線程型號。XeonE3的更新速度最快,每年跟隨消費級的Corei7一同更新,插座也跟消費級產品相同,採用LGA1155和LGA1150,第一/二/三代產品的型號為E3-1200/E3-1200v2/E3-1200v3。其中性價比極高的有E31231v3和E31230v3。

XeonE5

XeonE5是針對高端工作站及伺服器的處理器系列,此系列每年更新,不過架構落後XeonE3一代。2013年第3季,XeonE5更新到IvyBridge微架構。與此同時,XeonE3更新到Haswell微架構。
XeonE5共有五個子系列,入門的單路處理器系列E5-1400,高端的單路處理器系列E5-1600,入門級雙路處理器系列E5-2400,主流級雙路、四路處理器系列E5-2600及E5-4600,前兩者採用LGA1356,后兩者採用LGA2011

XeonE7

XeonE7是面向關鍵任務和數據中心的處理器系列,強調可靠性、可用性和可服務性(RAS)。
第一代XeonE7於2011年第2季推出,提供三個子系列,頂級的八路、四路及雙路處理器系列E7-8800、E7-4800及E7-2800,分別最大支持4TB、2TB及1TB存儲器。全線代號均為Westmere-EX,支持四通道存儲器技術,採用LGA1567,亦是採用此插座的系列。
第二代XeonE7於2014年第1季推出,代號IvyBridge-EX,提供三個子系列E7-8800/4800/2800v2,全部型號支持最大1.5TB存儲器,採用LGA2011,最多15核心30線程及37.5MBL3。採用八路XeonE7支持最多12TB存儲器。雖然名稱相同,但此款LGA2011是XeonE7專用,並不兼容XeonE5或Corei7。

XeonPhi

XeonPhi是運算加速卡的品牌,採用MIC架構(ManyIntegratedCore),最多61個核心,利用硬體型超線程讓每個核心擁有4個線程,總共244個線程,但此超線程無法關閉。XeonPhi用作高效運算(HPC)加速,主要用於超級電腦及HPC伺服器。XeonPhi的出現是為了抗衡GPGPU(通用GPU)在HPC領域的普及,美國橡樹嶺國家實驗室的超級電腦泰坦(2012年11月–2013年6月全球最快的超級電腦)的主要運算能力並不是來自CPU,而是來自NVIDIATeslaGPGPU。
第一批XeonPhi代號均為KnightsCorner,不計算定製化產品,共有六款型號,3100/5100/7100各有兩款型號,分別有57/60/61個核心及6GB/8GB/16GB記億體。兩款型號的分別在於散熱器的不同,包括主動式、被動式和沒有散熱器,主動式(A)指有風扇,被動式(P)則只有一塊很大的散熱片,沒有散熱器(X)需要配合水冷使用。

型號分類

基於SandyBridge新架構的XeonE3-1200系列處理器大致可以分為三大部分;
一是五款沒有GPU圖形核心的E3-12x0系列,此前已經上市
XeonE3-1280:四核心,八線程,主頻3.5GHz,動態加速最高3.9GHz,三級緩存8MB,官方標價612美元。
XeonE3-1270:四核心,八線程,主頻3.4GHz,動態加速最高3.8GHz,三級緩存8MB,官方標價328美元。
XeonE3-1240:四核心,八線程,主頻3.3GHz,動態加速最高3.7GHz,三級緩存8MB,官方標價250美元。
XeonE3-1230:四核心,八線程,主頻3.2GHz,動態加速最高3.6GHz,三級緩存8MB,官方標價215美元。
XeonE3-1220:四核心,四線程,主頻3.1GHz,動態加速最高3.5GHz,三級緩存8MB,官方標價189美元。
XeonE3-1280熱設計功耗95W,其他四款熱設計功耗80W。
二是四款同樣帶有GPU的E3-12x5系列,也就是2015年的主角
XeonE3-12x5系列更接近桌面上的SandyBridgeCorei7/i5/i3,只不過規格更加強大,功能特性也更齊全:32nm工藝製造,LGA1155封裝介面,Tcase溫度72.6℃,熱設計功耗95W;雙通道DDR3-1333/1066內存,最大容量32GB,最高帶寬21GB/s,並支持ECC錯誤校驗;整合圖形核心HDGraphicsP3000,動態頻率850-1300MHz,支持QuickSync視頻轉碼、InTRU3D立體、FDI彈性顯示輸出、ClearVideoHD高清視頻解碼、雙屏輸出等等;SSE4.1/4.2、AVX指令集,Hyper-Threading超線程技術(E3-1225例外),TurboBoost2.0動態加速技術,VT-x、VT-d虛擬化技術,TXT可信賴執行技術,DBS按需切換技術,TMT溫控技術,EDB防毒技術,快速內存訪問與彈性內存訪問技術。
至強界面
至強界面
XeonE3-1275:四核心,八線程,主頻3.4GHz,動態加速最高3.8GHz,三級緩存8MB,官方標價339美元。
XeonE3-1245:四核心,八線程,主頻3.3GHz,動態加速最高3.7GHz,三級緩存8MB,官方標價262美元。
XeonE3-1235:四核心,八線程,主頻3.2GHz,動態加速最高3.6GHz,三級緩存8MB,官方標價240美元。
XeonE3-1225:四核心,四線程,主頻3.1GHz,動態加速最高3.4GHz,三級緩存8MB,官方標價194美元。
這四顆處理器均已在日本秋葉原市場上開賣,售價分別為30980日元、24180日元、22180日元、18480日元,約合人民幣2460元、1920元、1760元、1470元。
三是兩款特殊的低功耗節能版本,尚未看到身影
兩顆尚未露面的低功耗版分別是XeonE3-1260L,四核心八線程,主頻2.4GHz,動態加速最高3.3GHz,三級緩存8MB,集成圖形核心HDGraphics2000650-1250MHz,熱設計功耗45W;XeonE3-1220L,雙核心四線程,主頻2.2GHz,動態加速最高3.4GHz,三級緩存3MB,沒有圖形核心,熱設計功耗20W。