服务器部件基础PPT学习课件

2020/5/1,Inspurgroup,提纲,第一章：服务器的定义、特点第二章：服务器部件技术及发展趋势,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,第一章服务器的定义、特点及分类,1.1服务器的定义和系统结构1.2什么是IA架构服务器1.3服务器与PC机的区别,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,服务器的定义：服务器是计算机的一种，负责侦听网络上客户端的服务请求并提供相应的服务。服务器定义的两层含义一是服务器是生存在网络计算环境中的二是它在网络计算中向网络的其他机器提供服务,1.1服务器的定义与系统结构,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,服务器的系统结构:结构概述：与PC一样都是采用冯.诺依曼体系结构，既由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本组成部分组成计算机系统，下图为计算机的基本组成框图。,输入设备,运算器,存储器,控制器,输出设备,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,存储器：在计算机系统中，存储器是用来存储程序和各种数据信息的。规模较大的存储系统通常分为若干级，下图为常见的三级存储体系。,中央处理器,缓冲存储器,主储存器,后援存储器,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,第一个层次是服务器的处理器、内存和系统总线。这个系统是服务器的核心部分，对服务器的计算能力和服务器的数据吞吐能力有关键影响第二个层次是服务器的I/O总线及外设。这个系统对服务器的数据存储能力和与外界交换数据的能力有很大影响,服务器系统可分成二个层次,Inspurgroup,2020/5/1,服务器从不同方面主要有四种分类方法：（1）按CPU类型分:RISC（精简指令系统）架构服务器CISC（复杂指令系统）架构服务器,服务器的分类和对比,2020/5/1,（2）按应用规模分类企业级（计算中心级）服器部门级服务器工作组级服务器,2020/5/1,接入服务器主要作用是从客户端收集服务器请求并形成一个交易应用服务器主要作用是是一个交易执行者资源服务器则更象是一个仓库和银行，它代表着资源,(3)根据最新的INTERNET计算模式分类：,2020/5/1,（4）按服务器的外形结构分类塔式服务器机架式服务器刀片式服务器,2020/5/1,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,Reliability:可靠性（指一个部件或系统能不间断的使用多长的时间）Availability:可用性（用系统的正常运行时间和使用时间百分比来衡量）Scalability:可扩展性Usability:易用性（指系统的硬件和软件易于维护和修复的功能）Manageability:可管理性,RASUM特性：,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,第二章服务器部件技术及发展趋势,提纲,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,CPU技术内存技术总线技术芯片组技术硬盘接口技术RAID技术,服务器的基本部件技术,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,CPU（中央处理器）计算机系统的核心运算部件，它的性能是计算机的主要绝对因素，提高CPU性能主要是提高其运算速度。,2.2CPU技术,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,2.2.3CACHE技术简介设置在CPU内部的存储区域，通常将系统最常用的指令放在CACHE中，减少重复调用指令的时间一般CPU内部CACHE空间较少，根据使用频度可以设置多级，包括一级缓存（L1Cache）、二级缓存（L2Cache），二级缓存比一级缓存的速度低5倍，在IntelXEONMPCPU还有三级缓存（L3Cache）,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,Cache的大小影响服务器的性能,Inspurgroup,2020/5/1,XEON处理器,Intel为了增强自己在高端产品-图形工作站和服务器领域同RISCCPU的竞争力，先后于99年的第一季度推出PentiumXeon和PentiumXeon，至强处理器（Xeon）与当时的奔腾（Pentium）相比，使用了相同的封装方式、相同的指令集、相似的设计思想。但有以下几个方面的特点：PentiumXeon的二级缓存（L2）容量可以扩至2MB，使得CPU更能在高速缓存中找到需要的数据，而不必访问速度较慢的主存；使用CPU内部温度传送器允许系统主动控制CPU工作温度状况；CPU内部采用错误监测和纠正（ECC）机制可以自动更正位（bit）错误，对双位bit错误进行报警，有效地保护重要数据；高达4GB地可寻址内存空间和64GB地系统物理内存；支持多CPU地SMP技术。现代Xeon则是作为intel的高端处理器形象出现。现在基本已经形成如下格局：高端Xeon，中端Core2，低端Celeron。其中Xeon由于可以使用多处理器技术，因此尤其受到多任务用户推荐。,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,Intel486处理器,1989年，Intel发布了486处理器。这款经过4年开发和3亿美金投入的处理器首次突破了100万个晶体管大关，主频也从25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz、66MHz，此时，处理器工艺已经全面采用了1微米工艺，并且在芯片内集成了125万个晶体管,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,IntelPentiumMMX处理器,1993年，采用800纳米的奔腾(Pentium)的出世，让CPU全面从微米时代跨入了纳米时代。奔腾含有310万个晶体管，代表型号有Pentium60(60MHz)和Pentium66(66MHz)。此后，Intel又推出了奔腾75MHz120MHz，制造工艺则提高到500纳米，此后CPU发展直接就跳转至350nm工艺时代，1995年的intelpentiummmx处理器是350nmcpu的典型代表,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,IntelPentium处理器,1997年，Katmai及Confidential核心的Pentium，采用0.25微米制造工艺，集成900万个晶体管，支持包含70条新指令的SSE指令集，早期版本采用Slot1接口。其中Katmai核心的产品运行在100MHz外频下，主频为450MHz、500MHz、550MHz。这时的CPU外型有些现在最新CPU的雏形,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,IntelPentium4处理器,1999年，采用0.18微米工艺的处理器主要有Pentium(Coppermine核心)、Pentium4(Willamette核心)等产品。Coppermine(铜矿)核心的Pentium集成了950万个晶体管，主频为500MHz1GHz，核心电压1.65V，片内集成256KB全速二级缓存，系统总线频率有100MHz和133MHz两种，接口为socket370Pentium4处理器的开山之作性能平平的Willamette，它集成了4200万个晶体管，主频为1.3GHz2GHz，二级缓存为256KB，外频为100MHz，FSB(前端总线)为400MHz，核心电压为1.75v，有Socket423/478两种接口,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,IntelPentium4处理器,2001年进入了130nm时代，Intel推出了性能非常出色的Tualatin(图拉丁)Pentium。作为Intel在Socket370架构上的“绝唱”，Tualatin核心处理器的电压降至1.5V左右，主频范围在1GHz1.4GHz，二级缓存有512KB(Pentium-S)和256KB(Pentium和赛扬)，Pentium4C也是0.13微米时代的强者，其最大特点是支持800MHz前端总线，集成了5500万个晶体管，支持HT超线程技术2002年，Pentium4Xeon处理器的第一代核心Prestonia发布，Prestonia核心处理器也采用了先进的0.13微机制造工艺。但是Prestonia核心最大的优势就是增加了对Hyper-Threading（超线程）的支持，socket603、604,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,IntelPentium4E处理器,2004年推出核心为Prescott的Pentium4E处理器，在此次推出的Pentium4E处理器中，一个显著的特点就工艺再次改进为90nm，集成了1亿个晶体管。其中首批90nm处理器型号为3.40EGHz、3.20EGHz、3.00EGHz、2.80EGHzP4(“E”后缀商标)支持超线程技术，800MHz前端总线和1MB二级缓存;socket478接口，但工艺的提升，没有使得功耗降低，主频的提升，使得Prescott功耗开始走高。,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,IntelPentiumD处理器,2005年，intel推出了PentiumExtremeEdition955，标志着Intel进入一个新的阶段，65nm时代的来临，尽管新品均采用65nm工艺制造，但其TDP(ThermalDesignPower)依然为130W。工作电压需要从1.2v到1.375V，机箱内部温度不能够超过68.6度。不过，Preslers无论在制造工艺还是架构变革方面都有了非常大改进，包括独立的双L2Cache设计，以及制造工艺较90nm产品有了非常大的改观,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,CPULGA771Xeon,2006年，有两款新的桌面型cpu出来。第一款是Conroe，socket775，双核，共享4MBL2缓存。第二款，Allendale也会紧跟Conroe而来，但其只有2MB的二级共享缓存2006年5月23日，英特尔发布了其65纳米的双核心Xeon（Dempsey核心），并命名为DualCoreXeon5000系列。这是英特尔第一款采用65nm工艺制造的至强处理器，除了制造工艺外，与之前的至强处理器相比主要有以下两点不同。采用1066MHz前端总线，是先进的新一代服务器Bensley平台支持的第一款处理器。使用全新的接口SocketJ，或称LGA771。从2006年1月开始，英特尔启用了“Core”这一全新的品牌代替了延用多年的“Pentium”。“Conroe”,“Merom”和“Woodcrest”的出现将意味着奔腾品牌的结束,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,Intel双核、四核处理器,2008年，intel推出其首款45nmPenryn处理器。全新45nmPenryn家族共有7名成员双核心桌面处理器Wolfdate、四核心桌面处理器Yorkfield、双核心行动处理器Penryn、双核心XeonDP处理器WolfdateDP、四核心XeonDP处理器Harpertown、双核心XeonMP处理器DunningtonDC四核心XeonMP处理器DunningtonQC。,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,计算平台,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,超线程技术分析VT技术分析,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,超线程技术*既在一个CPU的内部有两个逻辑处理器，每一个逻辑处理器都有独立的IA-32架构（ArchitecturalState）用以提升CPU在执行多线程应用时的性能。*共享处理器核心的执行资源，包括执行引擎、缓存、系统总线接口以及固件。*执行多重操作系统或者应用程序代码时，性能提升达到30多，如在MP系统中使用，会带来性能线性提升。,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,VT（VirtualizationTechnology，虚拟化技术）,VT（VirtualizationTechnology，虚拟化技术）可以让一个CPU工作起来就像多个CPU并行运行，从而使得在一部电脑内同时运行多个操作系统成为可能virtualization技术和多任务（multitasking）、HyperThreading超线程技术是完全不同的。多任务是指在一个操作系统中多个程序同时并行运行，而在虚拟技术中，你可以拥有多个操作系统同时运行，每一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上。而HyperThreading超线程只是在SMP系统（SymmetricMultiProcessing）中单CPU模拟双CPU来平衡程序运行性能，这两个模拟出来的CPU是不能分离的，只能协同工作一些软件可以达到虚拟多系统的目的，比如VMwareworkstation、VirtualPC等，使用这种技术就可以单CPU模拟多CPU并行，可以实现单机同时运行多操作系统,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,CPU发展趋势,2005年处理器发展主题：多核心化一个芯片中集成多个CPU内核，使得一个CPU可以处理更多的工作在操作系统看来，它就是实实在在的双处理器，可以同时执行多项任务理论上说，可以将系统性能提高50%至70%频率：2005年cpu频率提升由于耗电，散热问题被淡化，取而代之的是多内核技术缓存：通过加大二级缓存，提高前端总线速度提升性能,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,多核处理器,两个或多个独立运行的内核集成于同一个处理器上面双核处理器=一个处理器上包含2个内核多核处理器=一个处理器上包含2个以上内核,Allproductsanddatesarepreliminaryandsubjecttochangewithoutnotice.,EnablesHigherPerformanceMorePowerEfficiencyNewCapabilities,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,定义：是主板上的主存储部件，是CPU直接与之沟通，并对其存储数据的主要部件，存放当前正在使用的（即执行中）的数据和程序它的物理实质就是一组或多组具备数据输入和数据存储功能的集成电路。,2.3内存技术,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,REGISTERED内存缓冲技术RegisterIC，内存条底部较小的集成电路芯片，使内存条带有缓冲能力，起提高驱动能力的作用，大大增加了服务器内存容量。ECC内存纠错技术（海明码）ECC（ErrorCheckRAID技术即可以在服务器机箱内部的PCI插槽上插入RAID卡，并连接多块硬盘实现，也可以通过连接服务器外部的专用磁盘阵列柜来实现RAID技术。,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,什么是磁盘阵列（DiskArray）？磁盘阵列就是将两个以上的物理磁盘，在逻辑上捆绑在一起，数据以条带的形式顺序的保存在各个磁盘上，对外作为一个逻辑的设备提供服务，磁盘阵列中可包含配置成RAID的磁盘和用于后备的磁盘。多个磁盘阵列还可以捆绑成大的跨越磁盘阵列，它们只是逻辑上组合在一起。,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,RAID技术分类：1、按照实现方法分类：软件RAID磁盘阵列直接从主机CPU获得RAID指令和I/O命令例如：Windows2000Server硬件RAIDI/O处理由I/O处理器执行可以通过下面两种方式执行：（1）PCIHBA（2）嵌入主板（RAIDOnmotherboard）2、按连接方式分类：外接式内置式,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,软件RAID,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,硬件RAID,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,外接式与内接式RAID差别,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,RAID校验在IOP和内存之间进行运算时，采用的纠错方式是ECC，ECC利于监测并纠正错误。在硬盘上写入的校验数据块采用的运算方式是XOR，XOR利于从其他数据块恢复数据。RAID5写操作中有很大一部分运算是XOR，因此要提高性能必须使用专有的处理器或协处理器进行XOR运算而不能去占用主机CPU。,RAID知识,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,RAID卡硬件模块组成IOProcessor，IO处理器，通常为Intel80302/80303，提供RAID数据校验计算、输入输出处理等功能。SCSIchip，除零通道外，SCSIRAID卡上都有SCSI芯片来提供SCSI总线通道，用来连接存储设备。主机总线接口，主要为PCI，有PCI64bit/66MHz和PCI-X等类型接口。BatteryBackupUnit，电池备份模块，提供意外掉电下的数据保护。CacheMemory，缓存/内存，提供数据从IOP到硬盘之间的缓冲，提高整体性能。FlashROM，用来存放Firmware和BIOSNVRAM，用于保存RAID设置信息蜂鸣器，在RAID阵列出现意外掉盘等情况下提供声音报警，提醒用户进行维护硬件工作原理,2.7.2RAID卡,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,BBU作用我们知道，RAID卡一般带有64M、128M或更多的内存，在读写操作中内存起到缓冲的作用。,IOP,DATA,内存,DATA,硬盘,RAID卡BBU电池模块工作原理,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,总线接口ATASATAATA133SATA150SATA300SATA600SCSISASUltra160Ultra320SAS(300-600-1200)主机接口PCI32bitPCI64bitPCI-XPCI-E,RAID卡发展趋势接口,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,Adaptec2120s,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,Adaptec2200s,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,Adaptec2010s,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,Sas卡-LSI8308E/LSI8408E,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,RAID技术的价值,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,热插拔技术又称热交换技术，允许在不关机的情况下更换故障设备，常见的故障设备：硬盘、电源、PCI设备、风扇等。,2.8热拔插技术,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,网络适配器又称网卡或网络接口卡（NIC），英文名NetworkInterfaceCard网卡数量多数据传输速度快CPU占用率低安全性能高,2.9网络设备,Inspurgroup,2020/5/1,2020/5/1,Inspurgroup,网络设备光纤网卡,以太网卡：学名EthernetAdapter,传输协议为IP协议,一般通过光纤线缆或双绞线与以太网交换机连接。接口类型分为光口和电口。光口一般都是通过光纤线缆来进行数据传输，接口模块一般为SFP（传输率2Gb/s）和GBIC（1Gb/s）,对应的接口为SC、ST和LC。电口目前常用接口类型为RJ45,用来与双绞线连接，也有与同轴电缆连接的接口，不过现在已经用的比较少了FC网卡