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1995年:首款服务器CPU-Pentium Pro

  提起计算机,就不能不提CPU;说起CPU,就不能不说英特尔。英特尔不仅是IT产业的推动者,更是全球信息技术的领跑者。自从1971年英特尔公司推出全球第一款微处理器,时值四十载,正值“四十不惑”之年。

  英特尔推出的首款微处理器4004,是一款定位于商用领域的处理器芯片,是人类历史上最具创新性的产品之一。后来在服务器领域,英特尔持续发力。目前广为人知的至强处理器,在服务器市场领域占绝大份额。基于此认识,在迎来英特尔微处理发展四十周年之际,我们将为广大读者全方位扫描英特尔在服务器领域的CPU发展史。

  1995年:第一款专为服务器设计的处理器-Pentium Pro


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Pentium Pro产品真图

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Pentium Pro内核

  1995年11月1日,英特尔发布了Pentium Pro处理器。Pentium PRO是英特尔首个专门为32位服务器、工作站设计的处理器,可以应用在高速辅助设计、机械引擎、科学计算等领域。

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Pentium Pro处理器背面

    英特尔在Pentium PRO的设计与制造上达到了历史性新的高度,它总共集成了550万个晶体管,并且整合了高速二级缓存芯片,它采用了socket 8方形多针脚插座(专为PentiumPro CPU而设计)。

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Socket 针脚
 

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Pentium Pro

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Pentium Pro 200(1MB)外观

  根据国外维基百科介绍,英特尔在1995年和1997年,陆续推出了166MHz、180MHz、200MHz的Pentium Pro多个版本。其中1997年8月18日推出的Pentium Pro,制程工艺0.35微米,二级缓存1MB。

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官方披露的Pentium Pro信息

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Pentium Pro 200(1MB)参数

  点评:

    专门针对服务器、工作站应用领域,为运行32位程序而优化设计,但在16位程序上运行效果不佳。Pentium Pro不支持当时很流行的MMX指令集。专门针对服务器、工作站应用领域,为运行32位程序而优化设计,但在16位程序上运行效果不佳。Pentium Pro不支持当时很流行的MMX指令集。值得一提的是,Pentium Pro是首个支持4GB容量PAE物理地址扩展内存(36位物理寻址)的x86处理器。

产品:Xeon X5690 Intel 服务器CPU http://icon.zol.com.cn/doc/2010/top.png

1998年:跨入至强时代-Pentium II Xeon

  时隔三年,也就是在1998年6月29日,英特尔在Pentium Pro的基础上进行了升级,推出了Pentium II Xeon(至强)处理器。Xeon是英特尔推出的一个新品牌,它取代了之前所使用的Pentium Pro。这预示着英特尔开启了服务器市场领域的新篇章。


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Pentium II Xeon

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Pentium II Xeon侧面(被动散热方式,没有采用风扇主动散热)

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Pentium II Xeon内核

  Pentium II Xeon集成有750万个晶体管,它采用了Slot 2插槽技术,被安装一个金属外壳中,然后通过边缘连接触点插在主板上,类似于常见的PCI或ISA扩展卡插槽。每个Slot 2处理器使用330个连接触点,相比每个Slot 1CPU使用242个连接触点,封装Pentium II Xeon的金属外壳会比Slot 1所用的略大。

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Pentium II Xeon 450 512

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Slot 1和Slot 2对比

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双插槽Slot 1和Slot对比

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Slot 1 (SC242)插槽规格

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Slot 2 (SC330)插槽规格

  Pentium II Xeon拥有3个主要版本,分别对应512KB、1MB和2MB L2高速缓存。其中1999年1月推出的Pentium II Xeon主要针对4路服务器和工作站。

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官方公布的Pentium II Xeon各版本信息

  Pentium II Xeon是英特尔公司细分市场的重要步骤,Xeon系列处理器主要设计运行商业软件、Web服务、数据储存、数据归类、数据库、自动化设计等。它不仅改变了服务器市场,也改变了工作站市场。借助Pentium II Xeon,可以使用工作站进行汽车、房屋、桥梁等设计工作,也可以帮助人们进行CAD、计算机动画设计、3d游戏开发和数据库管理。

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Pentium II Xeon外盒分解图

  点评:

  相比前代和Pentium系列产品,Pentium II Xeon最大的改进在于其二级高速缓存。Pentium II提供512KB,而Xeon最大可达2MB,而L2散热要求较高,这就是Pentium II Xeon采用了比Pentium II还大的塑料外盒的主要原因。也正是L2的改进使得其性能得到提升,不过在单处理器和单线程系统下性能效果并不明显。Pentium II Xeon也是当时能与数据中心产品相竞争的一大力作。

产品:Xeon E7420 Intel 服务器CPU http://icon.zol.com.cn/doc/2010/top.png

1999年:增强互联网应用-Pentium III Xeon

  1999年,Pentium II Xeon被Pentium III Xeon取代。它体现了从Pentium II “Deschutes”到 Pentium III “Katmai”所增加的改进。Pentium III Xeon的第一个核心版本命名为Tanner,它与同系列的Pentium III核心没有区别,具备SSE及一少部份内存控制优化。第二个核心版本名称为Cascades,第一代的Pentium III Xeon处理器的外频为133MHz,二级缓存为256KB;第二 代的Pentium III Xeon将L2升级到1MB、2MB。


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Pentium III Xeon

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Pentium III Xeon内核

  除早期的几款型号采用0.25微米技术外,Pentium III Xeon均采用0.18微米工艺制造,集成了950万个晶体管,采用Slot 2架构和SECC封装形式,内置32KB一级缓存及256KB/512KB/1MB/2MB二级缓存。

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Pentium III Xeon 550 MHz Slot 2

  Pentium III Xeon处理器继承了Pentium III处理器新增的70条指令集,以更好执行流式音视频、三维成像和语音识别等应用。其目的主要是着力提升互联网使用体验,为用户提供网上冲浪浏览高品质多媒体提供增强型功能。

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Pentium III Xeon

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Pentium III Xeon外盒顶部

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Pentium III Xeon背面(被动散热)

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Pentium III Xeon 550/100/512 BX80525KY550512

  高端Pentium III Xeon处理器基本上与低端的Pentium III处理器一样,不同的是它支持高达2MB的L2缓存以及36位虚拟内存系统,这使得高端系统拥有最高64GB的内存。

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Pentium III Xeon外盒结构图解

  此外,Pentium III Xeon处理器内部采用错误监测和纠正(ECC)机制,可以自动更正单位bit错误,对双位bit错误进行报警,有效地保护重要数据提供了功能性冗余检测(FRC)以提高关键应用程序的完整性。

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官方个公布的Pentium III Xeon处理器规格

  点评:

  Pentium III Xeon处理器在服务器处理器领域,第一次获得了性能的全面提升,优化了网络应用体验,并且加入了消费级处理器不具有的多种纠错功能,加速了服务器处理器的发展步伐。

产品:Xeon E5-2630 Intel 服务器CPU http://icon.zol.com.cn/doc/2010/top.png

2001年:两种架构共生-Xeon和Itanium

  2001年9月25日,英特尔发布Pentium 4 Xeon处理器,也就是Xeon——预示着至强系列处理器正式以崭新面貌登上历史舞台。


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Pentium 4 Xeon

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Pentium 4 Xeon

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Intel Xeon内核

  Xeon处理器基于英特尔的NetBurst架构,最早的Xeon(Foster)采用0.18微米工艺,采用了和奔腾4相同的Willamette核心,具 备256KB二级缓存,主频有1.4GHz、1.5Ghz、1.7GHz这几种,前端总线为400MHz。

  2002年,又推出了Prestonia核心的Xeon处理器,它采用0.13微米工艺制造,Prestonia核心最大的优势就是增加了对Hyper- Threading(超线程)的支持,二级缓存增加到512KB,主频从1.8GHz起跳,前端总线为533Mhz。

  Xeon处理器拥有更高级的网络功能,及更复杂更卓越的3D图形性能。另一方面,在并行运算、高性能I/O子系统、支持PCI总线 分段等方面能更好地支持服务器端的运算。

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官方公布的Xeon处理器规格(点击查看官网详情)

  其实在推出Xeon处理器之前,英特尔早在同一年5月29日就发布了不同于X86架构的Itanium处理器。

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Intel Itanium

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代号为Merced的Itanium(点击查看超大图)

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Intel Itanium内核

    Itanium处理器代号为 Merced,是英特尔第一款专门应用在高端企业级64位技术环境中的产品(Intel Architecture 64,简称IA-64架构)。这是为顶级、企业级服务器及工作站设计的,在Itanium处理器中体现了一种全新的设计思想,完全是基于平行并发计算而设计(EPIC) 。对于最苛求性能的企业或者需要高性能运算功能支持的应用(包括电子交易安全处理、超大型数据库、电脑辅助机械引擎、尖端科学运算等)而言,Itanium处理器正是大展身手的好舞台。

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Itanium采用PAC封装

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官方公布的Itanium处理器规格(点击查看官网详情)

  点评:

  Xeon处理器实际上还是基于Pentium 4的内核,而且同样是64位的数据带宽,但由于其利用了与AGP 4X相同的原理,其前端总线有了巨大的提升,性能远超Pentium III Xeon处理器。Itanium处理器的推出,为英特尔对抗RISC提供了新舞台,也为后来Itanium II的推出奠定了基础。

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2002年:高性能高可靠性的浓缩-Itanium 2

  2002年7月8日,英特尔发布了基于VLIW以及Explicitly Parallel Instruction Computing的Itanium 2,与第一代Itanium产品一 样,它也是采用了IA-64架构。在理论上,得益于其平行处理架构(Parallel Computing Microarchitecture),在同样工作频率 下其效能约为CISC与RISC的八倍。


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Itanium 2

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Itanium 2(点击查看超大图)

  Itanium 2处理器专为要求苛刻的企业和技术应用而设计。基于Itanium 2处理器的平台以较低的成本,提供了业界领先的性能 ,以及比专有RISC技术更广泛的选择空间,可帮助企业和机构最大地提高其投资回报。Itanium 2处理器得到了广泛生态系统的 支持,包括由40多家领先硬件厂商的具有出色可扩充的开放标准64位解决方案,诸如Windows Server 2003、HP-UX和Linux等的 超过5款操作系统,以及数百种应用和工具。

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代号为McKinley的Itanium 2

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Itanium 2内核

  此外,Itanium 2处理器还为现有的Itanium架构软件提供了出色的二进制兼容性,进而可使用户获得强大的投资保护。Itanium  2处理器家族支持32位Intel架构(IA-32)应用,并将随着32位Intel架构(IA-32)执行层技术的推出进一步增强。

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Itanium 2 框架图

  Itanium 2在上一代产品基础上,提供了更高的性能,并以更低的成本为用户提供更多应用选择:

  6MB、9MB三级高速缓存的Intel安腾2处理器具有出色的并行计算能力,可扩充和可靠性,全面支持数据库、企业资源规划、供应链管理、业务智能以及诸如高性能计算(HPC)等其他数据密集型应用。通过采用兼容原有Intel安腾2处理器的插座设计,它可以为OEM和用户带来出色的投资保护。

   此外,它还二进制兼容现有Intel安腾架构软件 ,并且还可以提供比原有Intel安腾2处理器高出30%-50%或更高的性能。凭借大量执行资源、6.4GB/秒的系统总线带宽、6MB的 集成三级高速缓存和1.5GHz的主频,新型Intel安腾2处理器能够以相当于同档RISC平台一半的交易成本,提供两倍的交易性能 。

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Itanium 2与其他系列产品的优势

  Itanium 2还为用户提供了经济性的多种选择。1.5MB三级高速缓存的Intel安腾2处理器主频1.5GHz,能为包括高性能和技术计算在内的计算密集型工作提供了领先的性价比,同时为网络前沿、安全性、和软件工程等应用提供了卓越的性能。与可以提供业界领先的RISC平台相比,专为DP服务器和工作站优化的带有1.5MB三级高速缓存的Intel安腾2处理器可提供更出色的性价比优势。

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Itanium 2采用了更为紧密的PAC封装(PAC611)

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安装了Itanium 2的电源盒

  采用低压Intel安腾2处理器的平台可以提供更低的功耗以支持与日俱增的计算密集型工作,这使得它成为数据中心内的高密度 机架安装式和刀片式配置的理想选择;同时它也是运行网络前沿、安全应用和软件工程应用的入门级服务器和工作站的最佳选择。Intel安腾2微体系结构的特性包括到集成高速缓存的快速访问,处理器与内存之间的出色带宽,以及可以显著高指令执行速度和吞吐率的大量执行资源。

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官方公布的Itanium 2系列规格

  点评:

  Itanium处理器家族的第二代产品,Itanium 2带来出众的性能和无与伦比的经济性,在高密度数据运算、关键业务应用和科研计算等领域能大展身手,也能为数据库、CAD设计、在线安全交易等带来出色的可靠性和功能。Itanium 2的推出,再次点燃了人们对Itanium架构关注的热情。

产品:皓龙 850(散) AMD 服务器CPU http://icon.zol.com.cn/doc/2010/top.png

2005年:支持混合计算的处理器-Nocona至强

  2005年,英特尔公司推出了90纳米Nocona至强处理器,支持EM64T技术的Nocona核心Xeon处理器,它采用Prescott核心,90nm工艺,配备1MB L2缓存。本次发布的Nocona Xeon频率包括2.8/3.0/3.2/3.4/3.6GHz等几款,能动态调整功率并降低处理器的耗电需求。


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Nocona至强处理器

  Nocona至强兼容32、64位运算模式,支持市场上所有的基于16位和32位软件,同时对64位架构下开发的应用软件也能够完全兼容。

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Opteron与Nocona至强处理器

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Opteron与Nocona至强处理器针脚

  从内存寻址来说,它打破了以往纯32位架构最大232字节寻址能力的极限,最高可实现近4.5TB的寻址能力,如此大量的内存足以满足当前高端工作站、网络服务器、数据服务器的处理需求以及未来软件应用的需求。

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Nocona至强处理器框架

  从技术角度来看,Nocona新至强处理器比传统的32位增加了8组寄存器,可减少CPU对L1、L2缓存以及内存的访问次数,从而提高CPU的工作速度;再加上英特尔处理器既有的耗电低、体积小、辐射少、兼容性强等特点,促成了Nocona新至强处理器在计算平台上无可比拟的优势,可为诸如媒体和游戏等应用带来出色的系统响应能力。

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至强处理器(左侧为Nocona,右侧为Paxville)

    同年,在2005年10月10日,英特尔还发布了其首枚双核心Xeon DP(Paxville DP),这款全新的处理器将可以帮助提高多线程服务器应用的性能并缩短响应时间,同时它和50xx系列也是首个90nm的双核处理器。

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Paxville DP

  2005年11月2日,英特尔推出至强7000系列处理器(原代号“Paxville MP”)发布,其主频为3.0 GHz,并带有 667 MHz双 独立系统总线。该全新处理器将适用于采用英特尔 E8500芯片组的现有平台,此芯片组专为双内核而设计。英特尔至强7000系 列处理器将全新水平的双核企业级性能引入了4路及更多路服务器,每个内核带有2MB二级高速缓存。

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双路和多路服务器应用平台

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DP和MP面向不同应用

  点评:

  Nocona至强处理器提供了32和64位的混合计算模式,但起初这款处理器的软件兼容性并不太令人满意。搭配微软64位Windows XP和64位Windows 2003都会出现一些不能识别的问题,相应的驱动也很不完善。在使用64位版本的Linux系统时,也不能够识别其为64位处理器。

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2006年:L2提升至2MB的处理器-Irwindale至强

  2005年2月,英特尔发布了“Irwindale”核心的至强处理器,这款产品与英特尔Pentium 4 600系列处理器的架构有些类似,Irwindale Xeon处理器采用了90nm制程,其时钟频率在3.0 GHz至3.6 GHz之间。


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Irwindale至强处理器

  Irwindale核心是Nocona核心的升级版本,2级缓存增大1倍,升级为2MB,比“Nocona””核心的Xeon处理器多了1MB 。可以为用户带来至少18%的性能上的提升,Irwindale处理器能够兼容Nocona平台并支持DD2-400内存和PCI Express接口。

  Irwindale核心Xeon处理器支持SSE,SSE-2,SSE-3,采用了Intel EM64T技术,并且支持Hyper-Threading技术。Irwindale核心Xeon处理器主频最高已经达到3.6GHz,这也创造了服务器处理器主频的新高峰。

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采用Irwindale至强处理器的机架服务器

    此外,在2006年3月14日,英特尔发布了全新的双核心Xeon LV〔低电压版本,核心Sossaman〕。Sossaman建基于Core Duo处理器技术,支持当时Xeon的所有技术,支持虚拟化应用,667MHz前置总线,双核心处理器只有32位元。

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2.00GHz Xeon LV (Sossaman)

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双核Xeon LV处理器介绍

  点评:

  Irwindale至强在至强处理器发展历史中,其创新性可圈可点。二级高速缓存上升到2MB,而且其支持的最高主频可以达到3.6GHz,成为当时服务器处理器主频的最高值。不过,在当时Irwindale至强处理器的高热量和低下的执行效率,使得该处理器 也成为人们热议的焦点之一。

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2006年:首款65nm至强处理器-5000系列

  2006年5月23日,英特尔发布了首款65纳米的双核心Xeon(Dempsey核心)至强处理器,并命名为Dual Core Xeon 5000系列。它除了制造工艺更为精细之外,与之前的至强处理器相比主要以下不同:


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Xeon 5000 processzor (Dempsey)

   ●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。这也是由于性能有赖于频率,功耗过高、散热困难的NetBurst架构的终结产品。

  ●除了支持多处理器外,其他跟其桌面版本(Presler)一样。本系列主频由2.67至3.73GHz不等,二级高速缓存达到4MB(每核心2MB)。

  ●使用全新的接口Socket 771(LGA771)。

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使用Socket771插槽

  Dempsey处理器的5000系列采用的是netburst架构,是90nm和65nm交替的过渡产品,也预示着双核、多核服务器产品逐渐成为市场主流。英特尔以新低价位推出的基于Netburst微架构的5000系列,已经为高价值的服务器和工作站市场,带来了更高性能和更低功耗的创新表现。

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Dempsey至强处理器系列规格

  点评:

  Dempsey处理器开启了65nm制程的新历程,也成为了英特尔将至强处理器以数字命名的重要分水岭。得益于更为精细的制造工艺,至强5000系列较英特尔上一代双核至强产品(Paxville)性能有所提升。不过,更高的3.73GHz主频和1066MHz前端总线,随之而来的是高达130W的功耗。

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至强5000处理器芯片组
 

 

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2006年:首款酷睿微架构处理器-至强5100

   同年,6月26日,英特尔发布了基于酷睿微体系架构的至强5100系列双核处理器。至强5100系列双核处理器的研发代号是“Woodcrest”,是英特尔推出的革命性的“酷睿(Core)”微体系架构的第一款处理器。


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至强5100系列(Woodcrest)

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至强5100系列(Woodcrest)背面

  该处理器与至强5000系列相同65nm制造工艺、双独立总线,LGA771接口。但是采用了两个可以共享的4MB缓存,以及高达1333MHz的前端总线。它除了具备酷睿微体系架构所具有的宽位动态执行、智能功率特性 、先进缓存管理、智能内存访问和高级数字媒体增强功能以外,它也支持MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3。

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Woodcrest(至强5160)vs.Dempsey(至强 5080)

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Woodcrest(至强5160)vs.Dempsey(至强 5080)

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从左至右:Xeon Dempsey, Woodcrest和Clovertown

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至强5100系列处理器规格

    点评:

  至强处理器5100系列作为基于英特尔酷睿微体系构架的第一款处理器,是英特尔未来服务器、移动和桌面产品构架统一的首发,它充分地体现了酷睿微体系构架在性能和能耗方面的优势。

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2006年:Netburst架构终结者-至强7100

  发布至强5100系列的同一年,英特尔在8月29日推出了Netburst架构的最后一款处理器——Tulsa Xeon MP 7100系列。


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至强7100

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Tulsa核心处理器晶圆(65nm,L3 16MB)

  Tulsa核心Xeon MP 7100处理器是Paxville MP的升级版本,二者之间的主要差别在于完成了由90nm向65nm制造工艺的过渡,从而改善了产品的性能和功耗水平。与Paxville MP相比,Tulsa的性能提升了1倍,每瓦性能比提升近2.8倍。

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Intel Xeon 7100 (Tulsa)

  Tulsa完全兼容于至强MP其他系列(Potomac MP,Paxville MP),它适用于超级负载工作量的企业级服务器系统选择,创造了当前全球的最新效能基准测试成绩,在获得效能表现的同时也在最大限度上保护投资比例,提供足够可靠性。

  在至强7100处理器系统中,英特尔推出有两条产品线:N线使用667MT/s FSB,M线使用800MT/s FSB,N线时钟范围从2.5GHz到 3.5GHz(型号7110N-7150N),M线时钟范围从2.6GHz到3.4GHz(型号7110M-7140M),不同型号三级缓存从4MB到16MB不等。

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Tulsa系列处理器规格(点击查看大图)

  根据英特尔官方的资料,采用Tulsa核心的Xeon 7100系列处理器在ERP、SCM、CRM等商业应用中性能有60%以上的提升,更可以将交易处理速度提升70%以上,部分电子商务应用软件中其性能提升1倍以上。同时,Intel还宣称Xeon 7100系列处理器的每瓦特性能是上一代产品的2.8倍。

  2006年11月,英特尔还发布了代号为“Clovertown”的四核处理器。Clovertown处理器是由2颗的Xeon DP双核心WoodCrest处理 器合并封装而成。Clovertown与Woodcrest都是基于Intel Core微架构,内含4MBx2二级缓存,支持对称式多重处理器技术,虚 拟化技术,Intel病毒防护技术,Intel 64位扩展技术(Intel EM64T)及Streaming SIMD Extensions 4 (SSE4)指令集。

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Intel推出的四核处理器

  2006年,英特尔更新了Itanium处理器产品,推出代号为Montecito(也就是Itanium 2 9000系列)的新双核处理器。据称,该处理器性能提升两倍而功耗下降了20%。

  点评:

  至强7100系列处理器延用NetBurst平台,根据官方的说法是因为MP至强处理器开发周期长的缘故。不过,不论事实如何,它的确给用户带来了性能、功耗比提升的实惠,由于在使用65nm制程工艺条件下,高度集成13亿晶体管、整合了L3高速缓存,更加显现了其历史性的跨越。

产品:至强四核 E7310 联想 服务器配件 http://icon.zol.com.cn/doc/2010/top.png

2007年:酷睿微架构高端处理器-至强7300

  2007年,英特尔发布了两款基于酷睿微架构的Tigerton处理器,代号分别为Tigerton-QC(7300系列)和Tigerton-DC(7200系列)。


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英特尔公司副总裁Tom Kilroy展示至强7300芯片

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至强7300处理器晶圆

  7200系列处理器(产品代号为80564)与7300类似,支持多核,都将两个DIE封装在一起,每个DIE均有4MB L2缓存,都支持EM64T、EIST、EDbit、VT等技术,提供丰富的功能来满足多种应用的需求。不同的是,7200系列在每一块硅芯片上只有一个内 核被激活,其它都是被关闭的。7200系列处理器包括7210和7220两款型号。

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至强7300

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至强7300内核架构

  相比之下,7300系列则强悍的多。它是英特尔面向4路以上高端服务器的四核处理器。与英特尔前代双核产品相比,此次推出的 7300系列处理器的主频高达2.93GHz,具有高达2倍的性能,2.5倍的虚拟化性能,2倍的性能功耗比,高达4倍的内存容量。

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至强7200、7300处理器规格

    由此,英特尔在不到15个月时间内完成了向酷睿微体系架构的快速切换,这也是英特尔历史上上市速度最快的多路处理器。

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至强7300处理器

  同年发布的,还有代号为Kentsfield的至强3200系列、3300系列“Yorkfield”和3500系列“Bloomfield”。

    2007年11月1日,英特尔推出了双核英特尔安腾9100 系列处理器。该系列处理器专为运行高端应用而设计,具有更高可靠性和更低功耗等先进特性,它为那些从专有RISC产品向安腾架构服务器产品不断过渡的客户提供了新的选择。该系列处理器新增了“内核级锁步( Core Level Lock-Step)” 技术和“按需配电(DBS,Demand Based Switching)”技术。

    2007年11月11日英特尔还发布了基于至强的Yorkfield,代号为“Harpertown”的至强5400系列处理器。

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代号为“Harpertown”的至强5400系列规格

  点评:

  英特尔通过推出基于酷睿架构的Tigerton处理器,来取代Netburst架构留下的能耗问题,为用户提供了高性能、低能耗的高端服务器解决方案。另外,从英特尔公司时隔15月时间就推出全新架构的多核处理器,我们看出,英特尔深刻意识到Netburst架构能耗问题给对手留下了可乘之机。不过这对用户和行业发展来说,不失为一个好消息。

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2008年:首款六核处理器-至强7400系列

   2008年9月15日,英特尔发布了首款搭载3MB二级高速缓存的六核处理器——至强7400系列(代号“Dunnington”)。


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至强7400处理器(代号“Dunnington”)

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7400系列内核结构图

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Uncore在六核心至强Dunnington发挥重要作用

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至强7400处理器及其晶圆展示图

  至强7400搭配三个统一的3MB二级缓存,一级缓存96KB,三级缓存16MB,1066MHz FSB,可以插入Tigerton的mPGA604插槽,与英特尔Caneland和IBM X4芯片组兼容,支持DDR2-1066 (533 MHz),最大TDP低于130W,主要定位于刀片和其它堆叠计算机系统。

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发布会上展示7400晶圆

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发布会上介绍7400产品的技术优势

  基于至强7400系列处理器的服务器平台可支持最多16个处理器插槽,以提供高达96个处理器核心的计算能力。它为企业数据中 心提供了出色的可扩展性、充足的计算线程、丰富的内存资源和无与伦比的可靠性。

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至强7400系列规格表

  同年11月,英特尔发布了采用Nehalem架构的第一款处理器——英特尔酷睿i7,i7和之后的i5主要应用在高端桌面领域,因此, 本文不进行详细阐述。

  点评:

  至强7400处理器在虚拟化应用方面,被英特尔公司赋予了重要使命。至强7400凭借先进的制程工艺、6个核心的设计以及对 FlexMigration的加强,在某些虚拟化环境以及数据密集型工作负载应用程序(如数据库、商务智能、企业资源规划和服务器整 合)可以获得最多高达50%的大幅性能提升。

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2009年:最具革新性服务器CPU-至强5500

  2009年3月29日,英特尔公司宣布推出代号为Gainestown、基于45nm Nehalem架构的Xeon处理器,其中包括12款Xeon 5500双路系列和3款Xeon 3500单路系列产品。


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至强5500处理器

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至强5500

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至强5500晶圆

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英特尔高级副总裁Patrick Gelsinger展示至强5500晶圆

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Patrick Gelsinger展示至强5500芯片

    Xeon 5500系列代号Nehalem-EP,支持QPI总线、HT超线程、Turbo Boost动态加速、Integrated  Power Gate电源管理、新一代HT虚拟化、DDR3内存等技术,取代了FSB的QPI总线,彻底解决多路互连的带宽局限。

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至强5500支持超线程技术

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支持QuickPath技术

  该系列处理器有W、X、E、L五个不同分类,除最低端的E5502是双核心型号外,其他均为四核心。至强5500处理器集成7.31亿个晶体管,主频1.86- 3.20GHz不等,QPI总线频率4.8/5.86/6.4GT/s,三级缓存4/8MB,热设计功耗60/80/95/130W,支持DDR3内存频率介于800MHz和1333MHz之间,最大容量144GB(18×8GB)或192GB(12×16GB)。

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至强5500特性

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至强5500平台为32nm产品提供支持

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至强5500系列规格

  Xeon 5500系列的性能相比上一代Penryn Xeon 5400系列最多可提高125%、带宽最多提升250%,而且迄今为止已 经创下30多项新的世界纪录,比如戴尔、富士通、思科、惠普、IBM、Verari Systems的新款服务器分别在VMmark、 SPECint_rate_base2006/SPECfp_rate_base2006、SPEComp*Mbase2001、TPC-C、SAP-SD、SPECpower_ssj2008等测试项目里取得 了好成绩,超越此前记录幅度少则71%、多则152%。

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至强5500平台带来的性能提升

  Xeon 5500系列支持Intelligent Power电源管理技术,拥有多达15个自动操作状态,可以根据实时输出负载自动调整系统功耗 而不会牺牲性能高,同时最低待机功耗只有10W,比上代Xeon 5400降低了50%之多。另外,该系列中的L5520/L5506两款型号都是节能型,热设计功耗只有60W。

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至强5500支持Turbo Mode

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至强5500支持Turbo Mode

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Turbo Mode

  Xeon 3500系列代号Nehalem-WS,有W3570/W3540/W3520三款,就规格而言分别与Core i7-965/940/920完全相同,也是四核心八线程、3.20/2.93/2.66GHz频率、8MB三级缓存、QPI总线频率6.4GT/s或4.8GT/s、热设计功耗130W。

    点评:

    至强5500采用了多项突破性技术,速度、能效和智能化程度等都比以往产品有所提高,是其近15年来最具革命性的服务器芯片。也可以看做是英特尔公司在服务器领域多年的技术积累之后的爆发。

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2010年:智能提升性能加速-至强5600和7500

  2010年2月8日,英特尔发布了Tukwila安腾处理器Itanium 9300。Tukwila采用65nm制程工艺制造,拥有20亿颗晶体管的的四核心处理器性能比前一代增加了一倍,系统互连带宽增加800%,内存带宽增500%,并支持700%的内存支持能力。其它技术还包括与”Nehalem EX” Xeon共享QuickPath连接,可扩展内存互连,可扩展内存缓冲和7500芯片组。


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Itanium 9300新特性

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Itanium 9300晶圆

  安腾9300还支持英特尔VT虚拟化技术,Turbo Boost, Hyper-Threading,完全兼容现有应用程序。与上一代的Itanium 9100相比,缓存更大、内存带宽提升5倍、互连带宽(interconnect)也提升8倍,支持DDR3内存容量也增加至7倍,增加系统扩充性。

  Itanium 9300共推出5款,其中4款为四核心处理器,1款为低功耗的双核心处理器,频率从1.46GHz至1.86GHz,L3快取10MB起跳,最高至24MB。

  平台设计上,Itanium 9300也是英特尔简化Itanium、Xeon平台差异的开始,包括QuickPath互连带宽、IntelScalable Memory Interconnect、I/O Hub等平台组件都与代号Nehalem EX的Xeon平台共享。

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Itanium 架构

  3月17日,英特尔正式发布了采用32nm工艺的新一代Nehalem微构架双路服务器处理器至强5600家族,代号“Westmere-EP”。它采用了第二代High-K金属栅工艺、增加了两个核心、增加了更高能效的低功耗CPU、支持低功耗DDR3内存,并且在智能节能技术和CPU功耗管理等方面均进行了优化。

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至强5600处理器

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至强5600晶圆

  至强5600在计算性能上相比至强5500有60%的提升,而与英特尔06年发布的单核产品相比性能提升则高达15倍。至强5600在功耗方面的改进除了制程提升带来了优势外,主要表现在两个方面:

  ●提供主动功耗控制

  为每个核心引入的Power Gate(功率门限)技术在至强5600身上得到进一步加强。

  ●对1.35v低电压DDR3内存的支持

  支持低电压内存的实际效果是在不牺牲性能的前提下可以降低20%的热量。

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至强5600系列规格

  另外,在3月底,英特尔还推出了至强7500系列服务器处理器,它可以帮助构建从双路到最高256路的服务器系统,与采用上一代产品至强7400系列相比,其性能平均提升达3倍之多。

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至强7500

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至强7500晶圆

  至强7500与7400处理器的功耗水平几乎相似,但其性能却相比7400提升了3倍之多。也就是说,至强7500处理器性能功耗比会有超过2倍以上的提升,这也意味着,一台至强7500服务器可以相当于20台在2005年的单核至强多路服务器。

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至强7500新特性

  点评:

  2010年,可谓英特尔产品大推广之年,仅在第一季度就相继推出了Itanium 9300、至强5600和7500系列产品。Itanium 9300扩大了对Xeon平台的共享;至强5600系列提升了产品的智能特性,降低了功耗;至强7500性能得到显著提升。可以说,在2010年 ,英特尔就带给人们很多憧憬,满足人们对性能、功耗和平台支持等多种诉求。

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2011年:关键业务领跑者-至强E7系列

  2011年4月,英特尔针对服务器和工作站推出了两大系列产品:面向高端关键业务应用、基于上代Westmere架构的至强E7系列和 面向中小企业工作站和入门级服务器、基于新一代Sandy Bridge架构的至强E3系列,它们的代号分别为Westmere-EX和Sandy Bridge-EN。


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至强E7

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至强E7晶圆

  至强E7主要包括E7-8800、E7-4800和E7-2800三大系列,总计有18款不同型号。它们全部采用32nm工艺制造,LGA1567封装接口,最多十个核心、30MB三级缓存,每处理器四条QPI总线(速度最高6.4GT/s),热设计功耗最高130W,支持HT超线程技术、Turbo Boost动态加速技术、VT虚拟化技术,具备先进的数据保护和可靠性技术AES-NI指令集、TXT可信赖执行,支持最多2TB DDR3(四路系统)和低压内存技术。

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英特尔官网介绍至强E7

  至强E7系列产品性能整体上相比上代Xeon 7500系列提升最多40%,虚拟机性能提升最多25%,并在数据库、虚拟化、高性能计算、中间件、通用目的服务器、企业资源规划等方面创下了14个新的世界纪录。值得一提的是,英特尔为至强E7加入了新的节能技术“Intelligent Power”(智能供电),能够根据工作负载大幅降低待机功耗,并提供高级处理器电源管理能力。

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至强E7新特性

  Xeon E7系列主要面向双路、四路和八路服务器,最高可以扩展至256路并行。IT企业可以用一台Xeon E7服务器取代之前的18台双路服务器。

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至强E7产品线

  Xeon E3-1200系列是单路入门级处理器,可满足小型企业应用的独特需求,包括协作工具、存储系统、备份系统等等。它在核心架构上与桌面的Sandy Bridge Core i7/i5/i3同宗同源,也是LGA1155封装接口,不过全面支持AES-NI、TXT以及ECC内存错误校验功能,性能号称比上代Xeon 3400系列提升最多30%。

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至强E3处理器

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至强E3标识

  Xeon E3-1200系列共有11款型号,包括十款四核心和一款双核心,全部支持超线程技术和Turbo Boost动态加速技术,三级缓存 3-8MB,热设计功耗标准版80/95W,Xeon E3-1260L/1220L两款低压版本只有45W和20W,后者主要面向所谓的微型服务器(micro server)。

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至强E3产品线

  点评:

  至强E3和E5两大系列,针对中小企业入门级市场和高端关键业务应用领域同时发力。其中主打工作站和入门级服务器的至强E3,更是将功耗降到了20W。而至强E7最高核心数达到10核,将英特尔处理器核心数量再次得到提升,30MB的三级高速缓存和多种关键技术的支持,使得其成为未来高端服务器领域的强大平台。

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四十不惑:回首过去展望未来

 2011年,英特尔全面开花,既有低端的至强E3系列,也有高端的E7系列,而且在服务器的其他技术领域,也有很多创新产品。就目前来看,短期内,我们可以展望英特尔即将推出的以下几款产品:


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Intel Logo

  至强E5系列处理器将在今年Q4季度发布,E5系列将包括四个产品线:E5-1600、E5-2400、E5-2600和E5-4600。其中Xeon E5-1600虽然属于E5系列单路CPU,并不支持双路,但是定位于高端单路市场,包括E5-1620、E5-1650和E5-1660三个型号。

  至强E5-1620是一个四核芯片,时钟频率为3.6GHz,10MB三级缓存。其它的两个Xeon E5-1650和E5-1660具有6颗CPU核,但是时钟频率比E5-1620要低。E5-1650SKU的时钟频率为3.2GHz,并具有12MB的三级缓存。Intel E5-1660有3.3GHz主频和15MB的三级缓存。

  Xeon E5-2400,封装接口为LGA1356,已知有九款不同型号,核心数量4-8个,内存控制器全部为三通道。

  ●四核心四线程的入门级型号Xeon E5-2403/2407,主频1.8/2.2GHz,三级缓存10MB,内存支持DDR3-1066,热设计功耗80W。

  ●四款六核心十二线程的Xeon E5-2420/2430/2430L/2440,主频1.9/2.2/2.0/2.4GHz,三级缓存增大到15MB,内存频率提升到 DDR3-1333,热设计功耗标准版95W,2430L低功耗版则只有60W。

  ●八核心十六线程的高端型号Xeon E5-2450/2450L/2470,主频2.1/1.8/2.3GHz,三级缓存再次扩容到20MB,内存频率也进一步 提升至DDR3-1600,热设计功耗标准版仍是95W,低功耗版的2450L则是70W。

  Xeon E5-2600系列处理器采用32nm工艺制造和LGA2011封装接口,总计有17款不同型号,括一款双核心、三款四核心、五款六核心、八款八核心,线程、频率、三级缓存、内存、热设计功耗等各不相同。

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Xeon E5-2600系列参数

  此外,下一代安腾芯片Poulson,将会步Itanium 9300后尘,进一步缩减Itanium、Xeon平台差异,最终实现与至强平台的兼容。

http://2a.zol-img.com.cn/product/75_500x2000/6/ceYksWxT9JQ.jpg
引领未来

  点评:

  可以看出,英特尔在服务器处理器领域的市场定位更加明晰了,E3、E5和E7分别对应低中高端,而每个系列又有针对不同需求的高中低配置。另外,下一代安腾处理器会进一步实现与至强平台的兼容,这让人看起来非常有意思。

  也许有人会认为这是多此一举。实则不然,就像近期IBM将大型机实现与Windows系统兼容的道理类似,要想长久发展,就需要打破封闭。面向Unix服务器和大型主机市场的安腾处理器,与针对面向Windows、Solaris和Linux服务器的至强实现兼容,更需要考虑的不是动机问题,而是由此引发的用户市场更迭和旗下产品线之间的定位问题。

  四十不惑,代表着遇事能明辨不疑。我相信,英特尔能够以更加睿智的眼光和成熟的心态迎接挑战、走向未来!

1971-2008年间历代处理器

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