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VLIW架構伺服器

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VLIW是英文「Very Long Instruction Word」的縮寫,中文意思是「超長指令集架構」,VLIW架構採用了先進的EPIC(清晰并行指令)設計,我們也把這種構架叫做「IA-64架構」。

1 VLIW架構伺服器 -概述

  同樣Intel最新的IA-64架構中的EPIC(清楚并行指令計算,下面將周詳介紹)也是從VLIW指令系統中分離出來的。VLIW架構採用了先進的EPIC(清晰并行指令)設計,我們也把這種構架叫做「IA-64架構」。每時鐘周期例如IA-64可運行20條指令,而CISC通常只能運行1-3條指令,RISC能運行4條指令,可見VLIW要比CISC和RISC強大的多。VLIW的最大優點是簡化了處理器的結構,刪除了處理器內部許多複雜的控制電路,這些電路通常是超標量晶元(CISC和RISC)協調并行工作時必須使用的,VLIW的結構簡單,也能夠使其晶元製造成本降低,價格低廉,能耗少,而且性能也要比超標量晶元高得多。VLIW指令集字採用了先進的EPIC設計,每時鐘周期可運行20條指令,而CISC通常只能運行1到3條指令,RISC是4條指令,可見VLIW要比CISC和RISC強大得多。VLIW的最大長處是簡化了處理器的結構,刪除了處理器內部許多複雜的控制電路,這些電路通常是超標量晶元(CISC和RISC)協調并行工作時必須使用的,VLIW將任何的這類工作交給編譯器去完成。VLIW的結構簡單,也能夠使其晶元製造成本降低,價格低廉,能耗少,而且性能也要比超標量晶元高得多。VLIW是簡化處理器的最新途徑,VLIW晶元無需超標量晶元在運行時間協調并行執行時所必須使用的許多複雜的控制電路。而是將許多這類負擔交給了編譯器去承擔。但基於VLIW指令集字的CPU晶元使得程式變得很大,需要更多的內存。更重要的是編譯器必須更聰明,一個低劣的VLIW編譯器對性能造成的負面影響遠比一個低劣的RISC或CISC編譯器造成的影響要大。目前基於這種指令架構的微處理器主要有Intel的IA-64和AMD的x86-64兩種。

2 VLIW架構伺服器 -伺服器解析

  伺服器作為網路的節點,存儲、處理網路上80%的數據、信息,因此也被稱為網路的靈魂。做一個形象的比喻:伺服器就像是郵局的交換機,而微機、筆記本、PDA、手機等固定或移動的網路終端,就如散落在家庭、各種辦公場所、公共場所等處的電話機。我們與外界日常的生活、工作中的電話交流、溝通,必須經過交換機,才能到達目標電話;同樣如此,網路終端設備如家庭、企業中的微機上網,獲取資訊,與外界溝通、娛樂等,也必須經過伺服器,因此也可以說是伺服器在「組織」和「領導」這些設備。
  它是網路上一種為客戶端計算機提供各種服務的高可用性計算機,它在網路操作系統的控制下,將與其相連的硬碟、磁帶、印表機、Modem及各種專用通訊設備提供給網路上的客戶站點共享,也能為網路用戶提供集中計算、信息發表及數據管理等服務。它的高性能主要體現在高速度的運算能力、長時間的可靠運行、強大的外部數據吞吐能力等方面。
  伺服器
  伺服器的構成與微機基本相似,有處理器、硬碟、內存、系統匯流排等,它們是針對具體的網路應用特別制定的,因而伺服器與微機在處理能力、穩定性、可靠性、安全性、可擴展性、可管理性等方面存在差異很大。尤其是隨著信息技術的進步,網路的作用越來越明顯,對自己信息系統的數據處理能力、安全性等的要求也越來越高,如果您在進行電子商務的過程中被黑客竊走密碼、損失關鍵商業數據;如果您在自動取款機上不能正常的存取,您應該考慮在這些設備系統的幕後指揮者————伺服器,而不是埋怨工作人員的素質和其他客觀條件的限制。

3 VLIW架構伺服器 -伺服器分類

按照體系架構來區分

  目前,按照體系架構來區分,伺服器主要分為兩類:非x86伺服器

  非x86伺服器:包括大型機、小型機和UNIX伺服器,它們是使用RISC(精簡指令集)或EPIC(并行指令代碼)處理器,並且主要採用UNIX和其它專用操作系統的伺服器,精簡指令集處理器主要有IBM公司的POWER和PowerPC處理器,SUN與富士通公司合作研發的SPARC處理器、EPIC處理器主要是HP與Intel合作研發的安騰處理器等。這種伺服器價格昂貴,體系封閉,但是穩定性好,性能強,主要用在金融、電信等大型企業的核心繫統中。x86伺服器

  x86伺服器:又稱CISC(複雜指令集)架構伺服器,即通常所講的PC伺服器,它是基於PC機體系結構,使用Intel或其它兼容x86指令集的處理器晶元和Windows操作系統的伺服器,如IBM的System x系列伺服器、HP的Proliant 系列伺服器等。 價格便宜、兼容性好、穩定性差、不安全,主要用在中小企業和非關鍵業務中。
  從當前的網路發展狀況看,以「小、巧、穩」為特點的x86架構的PC伺服器得到了更為廣泛的應用。
  從理論定義來看,伺服器是網路環境中的高性能計算機,它偵聽網路上其它計算機(客戶機)提交的服務請求,並提供相應的服務。為此,伺服器必須具有承擔服務並且保障服務質量的能力。
  但是這樣來解釋仍然顯得較為深奧模糊,其實伺服器與個人電腦的功能相類似,均是幫助人類處理信息的工具,只是二者的定位不同,個人電腦(簡稱為Personal Computer,PC)是為滿足個人的多功能需要而設計的,而伺服器是為滿足眾多用戶同時在其上處理數據而設計的。而多人如何同時使用同一台伺服器呢?這隻能通過網路互聯,來幫助達到這一共同使用的目的。
  我們再來看伺服器的功能,伺服器可以用來搭建網頁服務(我們平常上網所看到的網頁頁面的數據就是存儲在伺服器上供人訪問的)、郵件服務(我們發的所有電子郵件都需要經過伺服器的處理、發送與接收)、文件共享&列印共享服務、資料庫服務等。而這所有的應用都有一個共同的特點,他們面向的都不是一個人,而是眾多的人,同時處理的是眾多的數據。所以伺服器與網路是密不可分的。可以說離開了網路,就沒有伺服器;伺服器是為提供服務而生,只有在網路環境下它才有存在的價值。而個人電腦完全可以在單機的情況下完成主人的數據處理任務。

4 VLIW架構伺服器 -伺服器硬體

  其實說起來伺服器系統的硬體構成與我們平常所接觸的電腦有眾多的相似之處,主要的硬體構成仍然包含如下幾個主要部分:中央處理器、內存、晶元組、I/O匯流排、I/O設備、電源、機箱和相關軟體。這也成了我們選購一台伺服器時所主要關注的指標。
  整個伺服器系統就像一個人,處理器就是伺服器的大腦,而各種匯流排就像是分佈於全身肌肉中的神經,晶元組就像是骨架,而I/O設備就像是通過神經系統支配的人的手、眼睛、耳朵和嘴;而電源系統就像是血液循環系統,它將能量輸送到身體的所有地方。
  對於一台伺服器來講,伺服器的性能設計目標是如何平衡各部分的性能,使整個系統的性能達到最優。如果一台伺服器有每秒處理1000個服務請求的能力,但網卡只能接受200個請求,而硬碟只能負擔150個,而各種匯流排的負載能力僅能承擔100個請求的話,那這台伺服器得處理能力只能是100個請求/秒,有超過80%的處理器計算能力浪費了。
  所以設計一個好伺服器的最終目的就是通過平衡各方面的性能,使得各部分配合得當,並能夠充分發揮能力。我們可以從這幾個方面來衡量伺服器是否達到了其設計目的;R:Reliability——可靠性;A:Availability——可用性;S:Scalability——可擴展性;U:Usability——易用性; M:Manageability——可管理性,即伺服器的RASUM衡量標準。
  由於伺服器在網路中提供服務,那麼這個服務的質量對承擔多種應用的網路計算環境是非常重要的,承擔這個服務的計算機硬體必須有能力保障服務質量。這個服務首先要有一定的容量,能響應單位時間內合理數量的伺服器請求,同時這個服務對單個服務請求的響應時間要盡量快,還有這個服務要在要求的時間範圍內一直存在。
  如果一個WEB伺服器只能在1分鐘里處理1個主頁請求,1個以外的其他請求必須排隊等待,而這一個請求必須要3分鐘才能處理完,同時這個WEB伺服器在1個小時以前可以訪問到,但一個小時以後卻連接不上了,這種WEB伺服器在現在的Internet計算環境里是無法想象的。
  現在的WEB伺服器必須能夠同時處理上千個訪問,同時每個訪問的響應時間要短,而且這個WEB伺服器不能停機,否則這個WEB伺服器就會造成訪問用戶的流失。
  為達到上面的要求,作為伺服器硬體必須具備如下的特點:性能,使伺服器能夠在單位時間內處理相當數量的伺服器請求並保證每個服務的響應時間;可靠性,使得伺服器能夠不停機;可擴展性,使伺服器能夠隨著用戶數量的增加不斷提升性能。因此我們說不能把一台普通的PC作為伺服器來使用,因為,PC遠遠達不到上面的要求。這樣我們在伺服器的概念上又加上一點就是伺服器必須具有承擔服務並保障服務質量的能力。這也是區別低價伺服器和PC的差異的主要方面。
  在信息系統中,伺服器主要應用於資料庫和Web服務,而PC主要應用於桌面計算和網路終端,設計根本出發點的差異決定了伺服器應該具備比PC更可靠的持續運行能力、更強大的存儲能力和網路通信能力、更快捷的故障恢復功能和更廣闊的擴展空間,同時,對數據相當敏感的應用還要求伺服器提供數據備份功能。而PC機在設計上則更加重視人機介面的易用性、圖像和3D處理能力及其他多媒體性能。
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