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图文揭秘:龙芯刀片服务器内部结构详解

发布日期:2019-10-01 13:26   来源:未知   阅读:

  •   035366.com,以自主研发为看点的曙光“龙芯”刀片服务器于4月23日正式发布,标志着我国国产服务器全线自主化和国产化终于实现。曙光公司总裁历军先生表示,龙芯刀片的成功研发,点燃了自主CPU芯片产业化的星星之火,在更多合作伙伴的参与下,必将振兴国内IT产业(详情:

      从路线图来看,曙光公司将于年内推出基于龙芯处理器的全线服务器产品(包括四路刀片、双路~四路机架,以及保密服务器等)。本文主要揭秘本次发布的龙芯刀片服务器CB50-A,以第一手的资料为您从实物细节,内部逻辑,以及所承载的应用三个方面做全面的解读。

      龙芯刀片服务器产品不仅具有独立的自主知识产权,还具有安全、绿色、高效节能等特性,具有其通用性使得龙芯可以无缝平滑的运行x86架构Linux系统上的应用程序。其中,曙光公司主要负责了龙芯刀片服务器的主板设计,CPU采用了龙芯公司的LoongSon 3A CPU,BIOS系统则采用了曙光公司基于PMON二次开发的龙芯BIOS,运行着红旗Redflag Linux,是一款包括基础架构、通用处理器和操纵系统软件在内的完全自主知识产权的服务器产品。

      从规格上看,TC2600刀片机箱是典型的7U规格,能插入10个计算刀片,打造之初是为了支持双路/四路AMD皓龙处理器。由于使用了模块化设计,因而其后面的网络模块、管理模块可以按需求变更。与上图不同的是,我们可以从机箱事务上看到,CB50-A龙芯刀片前面板有着独特的设计两个2.5寸硬盘位,一个VGA输出插槽,两个USB2.0接口。下面是这款刀片的鸟瞰:

      从上图我们可以看到,CB50-A左下角是两个2.5寸硬盘位,右下和中间偏左分布着两路CPU模块包括龙芯3A处理器和四个内存插槽我们后面会介绍局部细节。中间右边到最上面的三个散热片下面分别覆盖着北桥AMD RS780E芯片和南桥AMD SB710,还有一个不得而知。

      pass-through(直通)模块,用以配合infiniband网络交换模块,降低其延迟并提供灵活的加速传输性能

      从上图,可以看到Core0~Core3四个原生处理器内核,以及Scache0~Scache3四个二级缓存,两条HT1.0超传输总线(姑且先按AMD的说法这么翻译),Xbar1~Xbar2是龙芯3出彩的地方可以将之看作是与PCI-E、北桥沟通的控制器,笔者认为其一负责HT总线缓存以及MC这比L3级缓存效率要高(实际上还需要看应用);两组DDR2/3

      内存控制器。可以看出,龙芯3A处理器吸收了很多Intel和AMD处理器的设计特点。

      我们细看局部,首先是处理器部分,见下图。可以发现,两个龙芯3A处理器以一主一从的关系布置于系统中(上面的是从属,下面的是主处理器)。这有点类似于协处理器的布置,两个处理器通过HT-0超传输总线进行互联通讯,而左侧的两个红框部分标出的是龙芯3A处理器的双通道内存由于龙芯3A有两个内存控制器,因此每个处理器可以控制两组双通道内存,即4个DIMMs插槽。

      在这张图中,笔者发现只有主处理器(Primary)通过HT-1超传输总线连接至北桥,因此可以推测从处理器的HT-1被屏蔽了,没有启用可能是设计复杂度的问题,也可能是双路刀片的定位,其I/O瓶颈并不出现在CPU与外部的通讯。这种做法有点像AMD刚刚发布的12核心“马尼库尔”处理器,同样该处理器屏蔽了其中一个“6核die”的一条HT总线:

      如图,马尼库尔屏蔽了slave从属内核的HT-port3这条超传输总线,原因大致与上面的推测相同

      以下的结构就很常规了,CB50-A采用了AMD公司的北桥和南桥芯片,其中RS780E北桥芯片以低功耗特性普遍被应用在嵌入式和小型高清主板上(因为其集成了HD3200 GPU核心),而与之搭配的南桥SB710则为系统提供了丰富的I/O接口。也因此,我们可以看到在龙芯刀片服务器的前面板上有视频输出的D-SUB接口(VGA)。从规格来看,该芯片组还支持HDMI的高清输出,这也与龙芯系列产品未来面向消费电子领域推出“高清播放机”的策略相吻合。实际上,CB50-A因为是面向科学计算的高性能刀片,因此众多PCI-E总线被统一起来用作连接背板Infiniband、管理模块和千兆网络模块的通道(VHDM通道)。

      从龙芯产品的路线图可以看出,本次发布的双路SMP龙芯刀片服务器的产品寿命预计为4年,即:龙芯刀片诞生(2010年)- 步入市场(2010年) - 用户接受发展(2011年~2012年) - 销售量减少(性能更强多下一代龙芯刀片诞生)(2013年) -淘汰(下一代龙芯刀片推出)(2014年)。而未来曙光将会推出基于龙芯处理器的Twins高密度刀片,双路和Twins机架服务器等,2010年底至2011年初则会推出四路SMP刀片和四路SMP机架服务器,还有为特殊单位定制的保密服务器等。

      龙芯产品的路线图注意,这只是企业级的路线图(我们会在后续介绍龙芯处理器的文章中揭秘其全线路线图)

      机架服务器自然是市场上的主力军,龙芯产品将覆盖所有常见机架类型(甚至包括twins机架高密度服务器)

      2008年曙光发布了个人高性能计算机PHPC100,近期将发布采用了20个龙芯四核处理器的曙光PHPC200,能效比更上一层楼

      早在曙光5000A发布之初,我们就知道下一代曙光6000超级计算机将部分采用龙芯刀片,相信采用龙芯处理器的高性能计算集群会很快进入我们的视野,毕竟这才是国产龙芯处理器的强势领域

      龙芯二号推广之初就是以防火墙产品面市的。实际上,由于龙芯完全自主研发,因此在很多安全领域对龙芯高性能防火墙的要求很强烈,相信未来采用龙芯3A处理器的高性能防火墙会受到国内企业的进一步青睐

      自主知识产权,意味着龙芯处理器在国家安全领域、保密领域有着不可替代的优势,保密服务器也将是龙芯的拳头产品