服务器部件技术

硚口区图书馆2021年4月9日效劳器部件技术〔内部交流使用〕目录2.1CPU2.1.1CPU概述2.1.2Cache技术2.1.3多核(双核技术)2.1.4IntelXeon技术2.1.5AMDOpteron技术2.1.6Itanium〔安腾〕技术2.1.7Power和UltraSparc2.2主板2.3总线技术2.4内存2.5硬盘2.6电源2.7机箱2.1CPU〔中央处理单元〕CPU，CenterProcessingUnit，是包含了运算器和控制器在内的芯片单元。CPU的根本功能就是对指令流和数据流在时间和空间上实施有效的控制。主要包括： 指令流出的控制 指令分析与执行的控制 指令流向的控制2.1.1CPU概述针对冯假设依曼计算机结构，数据流是由指令流驱动完成的。冯假设依曼计算机体系：2.1.1CPU概述CPU主要的性能指标：主频：1.9GHz、3.0GHz、2.33GHz外频和倍频:200MHz内部缓存:L1、L2、L3〔128K、2M、4M〕数据〔地址〕总线宽度：64位多媒体扩展指令集：MMX2.1.2Cache技术Cache的引入Cache存储系统–处理器最常采用的一种高速存储系统–Cache存储系统的目的主要是为了提高存储系统访问的速度。在处理器片上的Cache缓存器的访问速度可达处理器主时钟的频率，而处理器片外的主存储器的速度要比Cache低5～10倍–Cache存储系统全部由硬件来调度Cache包括处理器片内缓存以及计算机主存储器2.1.3多核〔双核技术〕〔1/2〕多核，实际上是指CMP，ChipMultiProcessor。即在一个处理器芯片〔Chip〕内集成了多个处理器核心〔Core〕，使用高速片内互连结构进行连接。核间通过共享总线、Cache、存储器或命令缓冲进行通信。同构多核〔AMD、INTEL、POWER〕异构多核〔sony、toshiba、ibm〕解决多核的技术难点对于高线程级并行度应用性能好，线程并行度低的没有提升核之间的连接方式核与内存间连接方式2.1.3多核〔双核技术〕〔2/2〕目前各厂商发布的多核处理器2.1.4IntelXeon技术〔1/2〕Intel现在生产的CPU中，Core和Celeron〔赛扬〕是面向PC的，Xeon〔至强〕、XeonMP和Itanium〔安腾〕是面向工作站和效劳器的。其中Itanium是与其他CPU完全不同的64位CPU，设计时并没有考虑用于现有的Windows应用。其他的处理器虽然在最高工作频率、FSB〔前端总线频率〕和缓存容量等方面各有不同，但内部设计根本相同，同时可保证软件兼容。Pentium、core〔Celeron〕和Xeon〔至强〕的最大差异是Xeon能构建多处理器系统，而core、P4不行。Core、P4组建的系统中只能用一个CPU，Xeon可以用2块CPU组建双处理器系统，而XeonMP可以用4块以上CPU组建系统。“MP〞也就是“MultiProcessingPlatform〞〔多处理器平台〕。

2.1.4IntelXeon技术〔2/2〕Xeon技术特点英特尔扩展内存64技术〔EM64T〕超线程技术增强的SSE〔StreamSIMDExtensions〕和GPRs〔General-PurposeRegisters〕2.1.4IntelXeon技术-IntelEM64T扩展内存技术 兼容模式 地址空间：32位64GB存放器：8个 64位模式 地址空间：64位16EB存放器：8＋82.1.4IntelXeon技术-超线程技术采用HT技术的处理器结构 超线程技术就是利用特殊的硬件指令，把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，让单个处理器都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少了CPU的闲置时间，提高的CPU的运行效率2.1.5AMDOpteron技术〔1/3〕AMDOpteron处理器是业界内第一款X86架构的64位的效劳器处理芯片。采用X86-64指令集，是目前应用最广泛的CPU之一。2.1.5AMDOpteron技术〔2/3〕集成的DDRDRAM内存控制器

Opteron微架构通过将内存控制器集成在处理器内的方法降低了访问延迟的同时，也极大地提升了处理器的可用带宽。2.1.5AMDOpteron技术〔3/3〕HyperTransport™(超传输)技术AMD双路Opteron架构每颗CPU有6.4GB/s的内存带宽每颗CPU有最多3条1GB/s的HT总线所有总线瓶颈被消除CPU到CPU间的超传输总线双向带宽有全双工共8GB/s16位x1GHzx2传送/clkx2(双向)8bit=8.0GB/s2.1.6Itanium〔安腾〕技术〔1/2〕安腾处理器是Intel推出的第一款真正的64位处理器，由于其系统架构的不同，通常把XEON，Opteron等处理器称为IA32体系〔x86〕，把安腾称为IA64体系。提高指令的并行度的第一种方法，就是增加一条指令的操作数，相应的技术实现就是：VLIW。StandforVeryLongInstructionWord，超长指令字。2.1.6Itanium〔安腾〕技术〔2/2〕目前支持安腾处理器的效劳器HP/BULL/SGI自行开放的产品线支持2P-64P产品〔SGI最大可达128P〕曙光、宝德、联想、浪潮、航天联志OEM自intel产品线支持2P-4P产品2.1.7Power和UltraSparc〔1/4〕Power处理器的架构与特点POWER是PowerOptimizationWithEnhancedRISC的缩写，即以加强的RISC实现性能优化Performance(性能)、Optimization(优化)、Wisdom(智能)、Efficiency(高效)和Reliability(可靠)2.1.7Power和UltraSparc〔2/4〕Power处理器及高端RISC效劳器如下:Power4和Power5特性的比照方下:2.1.7Power和UltraSparc〔3/4〕POWER6和Itanium及Opteron规格比照方下:CPU主频所有缓存并行数量位数OPTERON3.0GhzL1：128KL2：1MBL3：N/A8路32/64Itanium-21.6GhzL1：32KBL2：256KBL3：24MB128路64Power64－5GhzL1：64KBL2：8MBL3：32MB64路32/642.1.7Power和UltraSparc〔4/4〕UltraSPARCT2的特性： UltraSPARCT2拥有8个内核，每个内核包含8个线程，一共可同时运行64个线程。它采用65nm制程，功耗约80W。 片上2级cache，并且支持RSA 虚拟48bit，物理40bit地址空间目录2.1CPU2.2主板2.2.1主板结构2.2.2主板技术特征2.2.3Intel芯片组2.2.4围绕AMD平台的芯片组2.2.5主板BIOS概念和系统设置2.2.6直连架构对主板产品未来开展的影响2.2.7主板主要厂商2.3总线技术2.4内存2.5硬盘2.6电源2.7机箱主板是电脑中各种设备的连接载体，而这些设备的各不相同的，主板本身有芯片组，各种I/O控制芯片，扩展插槽，扩展接口，电源插座等元器件。2.2主板主板结构分为AT、Baby-AT、ATX、MicroATX、LPX、NLX、FlexATX、EATX、WATX以及BTX等结构。AT和Baby-AT是多年前的老主板结构，现在已经淘汰；而LPX、NLX、FlexATX那么是ATX的变种；EATX和WATX那么多用于效劳器/工作站主板；ATX是目前市场上PC最常见的主板结构；MicroATX又称MiniATX，是ATX结构的简化版；BTX那么是英特尔制定的最新一代主板结构。2.2.1主板结构芯片组〔Chipset〕是构成主板电路的核心。一定意义上讲，它决定了主板的级别和档次。计算机主板芯片组一般由北桥〔NorthBridge〕芯片和南桥(SouthBridge)芯片组成。但是到了后来就不以南、北桥划分了，但原理上并无本质区别，G/MCH〔Graphics&MemoryControllerHub〕图形/内存连接中心芯片——北桥ICH(I/OControllerHub)I/O设备连接中心芯片——南桥FWH〔FirmWareHub〕固件重心芯片——BIOS芯片1、北桥：是处理器和高速设备之间的联系纽带，如内存、PCIExpressx16、AGP8x、高速的PCI-X等设备2、南桥：是负责完成相对低速的系统设备的连接，如I/O设备、IDE、SATA、USB2.0、32Bit的普通PCI插槽，甚至是声效等芯片2.2.2主板技术特征2.2.3Intel芯片组〔1/3〕3000：支持1个PCI-Ex8端口3010：支持2个PCI-Ex8端口和1个PCI-Ex16端口2.2.3Intel芯片组〔2/3〕经济型双路：5000V高性能与大容量双路：5000P工作站：5000X2.2.3Intel芯片组〔3/3〕E8870：安腾2E8500/8501：Dual-CoreXeonMP7000/71002.2.4围绕AMD平台的芯片组支持AMDOpteron2000主板的例子华硕KFN5－DSLI主板采用nForceProfessional3600和nForceProfessional3050芯片组超微H8DA8-2主板采用nvidiaMCP55Pro和nvidiaIO-55芯片组泰安S3992主板采用ServerWorksHT2000和HT1000的组合技嘉3AESV主板采用的芯片组为ServerWorksHT2000和HT1000的组合ArimaNM460主板采用的芯片组为nVidianForcePro3600和NECuPD720404的组合目前90％以上的AMD平台芯片组都来自nVIDIAAMD后期可能会推自己的芯片组AMD刚收购了ATIAMD近期推出了AMD690芯片组2.2.5主板BIOS概念和系统设置BIOS，是微机的根本输入输出系统〔BasicInput-OutputSystem)其内容集成在微机主板上的一个ROM芯片上，主要保存着有关微机系统最重要的根本输入输出程序，系统信息设置，开机上电自检程序和系统启动自举程序等。BIOS配置记录是放在一块可读写的CMOSRAM芯片中的，主要保存着系统根本情况，CPU特性、软硬盘驱动器显示器、键盘等部件的信息。在BIOS的ROM芯片中装有“系统设置程序〞，主要用来设置CMOSROM中的各项参数，这个程序在开机一般是按下“DEL〞键即可进入设置状态，并供操作人员使用，CMOS的RAM芯片中关于微机的配置信息不正确时，可能导致系统工作不正常。I/O中心USBPCIPCI-E

桥PCI-E

桥I/O中心8GB/S8GB/S8GB/S8GB/SPCI-E

桥PCI-E

桥PCI-E

桥USBPCII/O中心XMBXMBXMBXMBSRQCrossbarHTMem.CtrlrSRQCrossbarHTMem.CtrlrSRQCrossbarHTMem.CtrlrSRQCrossbarHTMem.Ctrlr内存控制器中心MCPMCPMCPMCP传统的x86架构已经存在20年的前端总线架构CPU、内存和I/O共享同一个总线主要的性能瓶颈更快的CPU或者更多的核心≠性能采用直连架构的AMD64技术符合行业标准的AMD64技术具有革命意义的AMD直连架构消除了FSB的瓶颈HyperTransport™互联技术可以提供更高的带宽和更低的延时2.2.6直连架构对主板产品未来开展的影响2.2.7主板主要厂商效劳器主板技术要求非常高，所以与台式机主板相比，生产厂商也就少得多了，市场上的老牌厂商有超微、Intel、泰安和艾崴等，近两年，华硕、微星、技嘉、升技等几家原来的PC主板大厂也进入到这个领域，成为新的力量。目录2.1CPU2.2主板2.3总线技术2.3.1根本概念2.3.2总线的分类2.3.3常见系统总线2.3.4常见外部总线2.4内存2.5硬盘2.6电源2.7机箱2.3.1根本概念总线标准是指芯片之间、插板之间及系统，通过总线进行连接和传输信息时，应遵守的一些协议与标准。2.3.2总线的分类FSB:将CPU连接到主内存和磁盘驱动器系统总线:连接网卡、HBA卡这类系统部件外部总线：连接USB、IEEE1394等这类系统部件衡量总线性能通常需要位宽、频率、带宽这三个概念PCI-X2.0标准也出来了PCI-X266266MHz2.1GB/sPCI-X533533MHz4.2GB/s2.3.3常见系统总线〔1/3〕PCI&AGP 64bit/66MHzPCI：533MB/s AGP8X：2.1GB/sPCI-X

PCI-X1.0：1GB/s〔66/100/133MHz—533/800/1066MB/s〕 PCI-X2.0：4.26GB/sPCI-Express

点到点的串行连接技术：10GB/sPCIPCI-XPCI-E2.3.3常见系统总线〔2/3〕PCI-Express五种规格x1，x2，x4，x8，x12，x16中。其中x4，x8和x12三种规格是专门针对效劳器市场的，而x1，x2以及x16这三种规格那么是为普通电脑设计的。PCI-Express和PCI不同的是实现了传输方式从并行到串行的转变。PCI-Express是采用点对点的串行连接方式，这个和以前的并行通道大为不同，它允许和每个设备建立独立的数据传输通道。不用再向整个系统请求带宽，这样也就轻松的到达了其他接口设备可望而不可及的高带宽。PCI-Express是今后主流2.3.3常见系统总线〔3/3〕总线领域的最新的一项为哪一项外部总线的整个类.这包括USB,固件,和IEEE1284(基于并口的外部总线).这些接口有些类似于老的非外部的技术,例如PCMCIA/CardBus2.3.4常见外部总线USBUSB13941394PCMCIA并口目录2.1CPU2.2主板2.3总线技术2.4内存2.4.1内存概述2.4.2内存的开展2.4.3效劳器专用内存技术2.4.4内存的主要厂商2.5硬盘2.6电源2.7机箱与CPU走的最近的设备进出CPU的数据都要经过内存一般来说越大越好一般要求越快越好2.4内存2.4.1内存概述从近年内存速率的开展趋势看，DRAM的数据率约3年翻一倍效劳器系统的性能需求要求内存容量每2年翻一倍2.4.2内存的开展〔1/2〕Fully-BufferedDIMMFB-DIMM的推出正是为了弥补DDR总线结构的缺憾。FB-DIMM的DIMM槽之间采用点到点连接，从而从根本上防止了STUB，因而大幅度提高了每通道的带载能力。所有信号(数据、地址、控制)都先经过BUFFER

将内存的读和写分开，读走Northboun指令和写走Southboun将控制器和内存结构别离，保证了向后兼容，以后速率的UPDATE只要升级BUFFER及DRAM即可，而结构保持不变2.4.2内存的开展〔2/2〕ECC内存技术

ErrorCheckingandCorrecting 逻辑上保证数据的平安 性能会下降2%Registered技术

带存放器的模组——稳定命令/地址信号、隔离干扰 物理上保证内存系统的稳定工作 目前效劳器上大多是RegisteredECC类型的内存ChipKill内存技术

ECC只能纠正1比特的错误数据 ChipKill技术可以纠正4个比特的错误数据 最先出现在IBM的机器上，现在很多国内外厂商都被授权使用内存热备内存镜像内存热备内存镜像2.4.3效劳器专用内存技术2.4.4内存主要厂商颗粒厂商：三星，英飞凌，美光，现代，ELPIDA，南亚内存厂商：Kingston、Smart、ATP、VIKING、SimpleTech、WINTEC、Apacer、创见、Crucial目录2.1CPU2.2主板2.3总线技术2.4内存2.5硬盘2.5.1硬盘的根本结构2.5.2硬盘的重要参数2.5.3硬盘接口2.5.4热插拔技术2.5.5新兴的硬盘技术2.6电源2.7机箱你把硬盘的开展和显卡、CPU进行一下比照，就会注意到多年以来硬盘都只有一些毫缺乏奇的改进，完全没有令人眼前一亮的技术革新。虽然硬盘技术外表看起来没有太多开展，但是深入了解你就会发现并非如此。事实上它也有相当数量的改进，比方存储密度和性能一直在提高，只是除了容量增加之外就没有什么特别引人注目的看点而已。

2.5硬盘硬盘一般由盘头组件、固定面板、盘片、主轴组件、浮动磁头组件、磁头驱动机构、前驱控制电路、接口和其他附件组成。

2.5.1硬盘根本结构去掉硬盘外壳的内部主轴转速

IDE、SATA：7200rpm SCSI、FC：10000rpm、15000rpm内部数据传输率 目前主流硬盘的内部数据传输率都在30MB/s~60MB/s之间单碟容量

增加容量，提高性能缓存

缓存越大，性能越好，一般有8MB、16MB甚至是32MB平均寻道时间

硬盘机械性能的重要指标2.5.2硬盘的重要参数IDE

规格：ATA-100、ATA-133甚至是ATA-150 容量：40G/80G/120G/160G/200G/250G/300G/400G 转速：7200rpm，缓存：2MB或者8MBSATA

串行IDE，采用串行技术进行数据传输 SATA-1〔150MB/s〕---SATA-2〔300MB/s〕---SATA-3〔600MB/s〕 容量：80G/120G/160G/200G/250G/300G/400G/500GSCSI

规格：Ultra320，外部数据传输率320MB/s 转速：10000rpm和15000rpm 容量：36G/73G/146G/300G SCSI硬盘及设备的接口：标准68针、高密68针、68针VHDCI、80针2.5.3硬盘接口〔1/3〕SAS

串行SCSI，起始速率3Gbps，以后还会有6Gbps和12Gbps的产品 SAS可以兼容SATA 有2.5英寸和3.5英寸 2007年已经在一些高端用户开始普及 基于SAS的盘阵也已经大量上市FC FC硬盘的内部机械结构和SCSI几乎一样 FibreChannel技术提高了性能和可扩展性 目前FC硬盘多用在磁盘阵列 容量多为146G/300G2.5.3硬盘接口〔2/3〕SATAUltra320SASFCAL性能1.5Gb/s3.0Gb/s3.0Gb/s3.0Gb/s计划12Gb/s4.0Gb/s计划16Gb/s连接性1米12米8米15米1个设备15设备128设备用扩展器最多16256个设备127个设备环或环交换只可接SATA设备只可接SCSI设备可接SATA和SAS设备只可接FC设备可用性单端口硬盘单端口硬盘双端口硬盘双端口硬盘单机点对点多机共享多机点对点多机共享或点对点2.5.3硬盘接口〔3/3〕2.5.4热插拔技术热插拔〔hot-plugging〕功能就是允许用户在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的硬盘，从而提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性等，例如一些面向高端应用的磁盘镜像系统都可以提供磁盘的热插拔功能2.5.5新兴的硬盘技术固态盘〔SSD,SolidStateDisk〕闪存式固态盘是一种新兴的存储技术，以NAND闪存为根底，仿真动态随机存取内存〔DRAM〕根本的存取模式，可以到达数据随机存取的高速传输。简单来说，固态盘的读取速度高达每秒53MB，写入速度那么为每秒28MB，分别较标准硬盘快300%及150%。对于IT业来说，可写硬盘(HDD)和固态盘(SSD)估计将成为一次大革命的主角。大多数的网络定义把SSD描述成一个不包含旋转部件的高性能即插即用存储装置。但实际上，严格的SSD定义是必须与传统硬盘在电子、接口和软件上兼容，并不采用磁和光记录的存储设备。目录2.1CPU2.2主板2.3总线技术2.4内存2.5硬盘2.6电源2.6.1效劳器电源的分类2.6.2电源的热插拔冗余技术2.6.3电源功率的计算2.6.4主要电源生产厂商2.7机箱2.6电源在效劳器各个部件中，电源负责各配件能量的供给，担当着非常重要的角色，其重要性不言而喻,在效劳器领域，电源可谓是重中之重。2.6.1效劳器电源的分类ATX电源台式机、工作站、低端效劳器输出功率：125－230W引出管脚：20/24PINSSI电源效劳器输出功率：300－650W2.6.2电源的热插拔冗余技术冗余技术具有均流、故障切换等功能，可以有效防止电源故障对系统的影响，实现24×7的不停顿运行。冗余电源较为常见的是N+1冗余，可以保证一个电源发生故障的情况下系统不会瘫痪〔同时出现两个以上电源故障的概率非常小〕。冗余电源通常和热插拔技术配合，即热插拔冗余电源，它可以在系统运行时拔下出现故障的电源并换上一个完好的电源，从而大大提高了效劳器系统的稳定性和可靠性。2.6.3电源功率计算判断ATX2.03版功率的方法是：通过+5V最大输出电流值乘以10，得到大致的额定功率的值，比方+5V最大输出电流值为25，那么为250W。+5V最大输出电流值30，那么为300W。

判断ATX12V1.3版功率的方法是：通过+5V最大输出电流值加上4乘以10。比方，+5V最大输出电流值为21A，那么功率为〔21＋4〕×10＝250W。同样，〔26＋4〕×10＝300W，〔18＋4〕×10＝220W。2.6.4主要电源生产厂商

台达(Delta)，多方面开展，在PC、效劳器电源方面，主攻大厂OEM，在通讯电源方面，主打自己品牌，还有其他很多的附属产品，品质一直保持高度稳定，全汉(FSP/SPI)，大厂OEM及DIY市场并重，品质适中，价格适中，产品线非常齐全，工厂也是到处都有，是最先开拓大陆市场的台湾厂家；光宝〔Lite-on)，完全只针对大厂OEM，生产线和品质管理非常完善，质量非常好，主要是针对品牌机生产；新巨〔Zippy〕，电源业务主要是在开展效劳器、工控电脑市场，企业行事作风保守，以技术见长，产品品质主要靠口碑相传；目录2.1CPU2.2主板2.3总线技术2.4内存2.5硬盘2.6电源2.7机箱2.7.1效劳器机箱外形技术2.7.2效劳器机箱热插拔技术2.7.3主要机箱厂商2.7机箱对于效劳器而言，承载所有部件的机箱也是个不容无视的问题，机箱的主要问题包括：温度：如何冷却机箱内部组件？风扇应该直接吹向或吹过处理器。扩展：选择一个具有足够空间的机箱，以备扩充之用。

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