小型机技术基础概述及各厂家小型机介绍讲解

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1、小型机技术基础概述 目录 小型机历史及定义 各厂商小型机内部构造 小型机体系结构 小型机分区技术介绍 小型机CPU介绍 小型机操作系统 小型机与x86服务器对比 第一代计算机和大型机 世界上第一台现代电子计算机“埃尼 阿克”(ENIAC)，长30.48米，宽1米，高 2.4米，占地面积约170平方米，30个操 作台，重达30英吨，耗电量150千瓦，每 秒执行5000次加法或400次乘法。 1964年，IBM推出了划时代的大型机 System 360，System 360成为第一部 具有硬件扩充弹性化的特点的大型主机。 小型机名字由来 1965年DEC公司的PDP-8的小型计算机发布上市，此时伦

2、敦街头正流行“迷 你裙”，因此这款当时小巧玲珑的机器被称为“Minicomputer”，产品一经推 出，由于其小巧的外形和具有竞争力的价格受到市场青睐，并引发了当时计算机市 场的小型化革命，小型机的名字由此而来 。 小型机定位 目前市场上按体系架构分类，服务器可分为：X86服务器、小型机、大型机 大型机 小型机 X86服务器 厂商：IBM 厂商：IBM、HP、Oracle、浪潮 厂商：浪潮、Dell、联想、曙光、华为等 单单机性能 出货货量 小型机定义 小型机泛指各个计算机厂商生产的基于RISC （Reduced Instruction Set Computer 精简指令集）或者EPIC技术的

3、CPU，运行UNIX一类操作系统（每个 厂商都有自己“改良版”的UNIX）的服务器，此类服务器一般用于商业领域计算 、处理的应用。 CPU 操作系统 厂商 目录 小型机历史及定义 各厂商小型机内部构造 小型机体系结构 小型机分区技术介绍 小型机CPU介绍 小型机操作系统 小型机与x86服务器对比 各厂家小型机产品 小型机属于中高端服务器产品，有研发能力的各大厂商为维持在 服务器市场的战略地位都会推出自己的小型机产品，目前拥有小 型机产品的厂商主要有IBM、HP、Oracle和富士通及中国浪潮 小型机采用的是主机/哑终端模式,并且各家厂商均有各自的体系 结构,彼此互不兼容。 各厂家小型机产品线各

4、厂家小型机产品线 中端高端低端超低端 25250 0万万 15-2515-25万万 25-5025-50万万 50-10050-100万万 10100-0-25250 0万万 超高端 K1 910 K1 930 K1 950 P780 P770P770 P760P760 P750P750 P740P740 P730P730 P720P720 P710P710 K1产品线IBM Power Superdome2 Rx9900 SD 2 8s Rx9800 HP 动能系列 Rx2800 i4CAMPCAMP SPARC T5-2 SPARC T5- 8/M10-4S SPARC T5- 4/M10

5、 Oracle T5 浪潮国产小型机产品线 旗舰型 32路256核 核心型 32路128核 灵动型 8路64核 K1 950 K1 930 K1 910 整机RAS特性增强 计算性能提升 K1产品线实现关键应用主机高中低端市场全面覆盖 K1 910灵动迅捷，关键应用系统的高效整合平台 K1 930坚若磐石，关键应用系统的护航基石 K1 950卓越超群，关键应用系统的最佳部署平台 配合K-UX、K-DB，满足全部关键行业客户需求 下一代千核级 关键应用主机 小型机构成-天梭K1系统 浪潮天梭K1系统采用模块化设计，包括计算模块、互连模块、管理模块等，其中 计算模块为主要模块，包含CPU、内存等部

6、件，互联模块用于各个计算模块的连接 计算模块 互连模块 管理模块 散热模块 I/O模块 电源模块 各个模块 小型机构成-天梭K1系统计算模块内部结构 浪潮天梭 K1 系统硬件系 统互连拓扑如右图所示： 主要由 8 个计算模块 和 4 个 NR 板组成，每个 计算板上两个 NC 芯片， 每个 NC 芯片有 4 个高速 NI 端口，每个 NI 端口的 速率达到 8.5GB/s，16 个 NC和 4 个 NR 实现全 互连。 小型机构成-天梭K1系统计算模块内部结构 计算模块为系 统提供强大的 计算能力，以 及多种设备接 口，是系统的 核心模块 小型机构成-天梭K1系统K2芯片 国际先进的自主知识产

7、权的处理器协同芯片 16端口的高阶交叉开关实现32路系统的单级 网路跳步连接 通过高带宽冗余链路分别与各处理模块相连, 构成多平面网络结构 中国成为世界上第三个掌握此核心技术 的国家 小型机产品IBM篇 小型机构成-IBM 770 IBM 小型机770由四个4U机架服务器组成，多个节点服务器之间通过SMP Flex线缆按照一定的规则顺序连接起来。 小型机构成-IBM 770 每个4U机架式服务器包括一个Power7处理器卡，封装了两个Power7芯片 插槽和16个DDR3内存插槽。 小型机产品-HP篇 小型机构成-HP Super Dome2 惠普的小型机Super Dome2定位为关键业务服

8、务器，为刀片架构，主要由 I/O扩展柜、刀片机箱和存储单元三部分组成。每个刀片机箱可插8个刀片 ，每个刀片可支持两颗安腾CPU。 小型机构成-HP Super Dome2 以下为Superdome 2刀片上的主要组成单元。其中每个CPU通过4颗 Memory Buffer（内存缓冲）芯片连接到16个DDR3-RDIMM（ Registered ECC）内存插槽。2颗Itanium处理器与sx3000 Agent芯片 组之间的连接，是通过每个CPU提供的3条QPI来实现的。 小型机构成-HP Super Dome2 小型机产品Oracle篇 小型机构成-Oracle T5系列服务器 Oracle

9、的T5系列处理器，其中T5代表此类服务器所用CPU为T5系列处 理器，T5-x中的x代表CPU数量。 Oracle T5-1B、T5-2、T5-4、T5-8系列处理器 小型机构成-Oracle T5系列服务器 Oracle系列服务器支持1/2/4/8颗CPU互联，其中两颗T5 CPU处理器互 联如下图。 本章小结 总而言之，小型机有着有普通服务器不一样的内部构造，这是由 于各厂商为提高小型机的整机性能和高可靠性而进行整体优化的 结果。 目录 小型机历史及定义 各厂商小型机内部构造 小型机体系结构 小型机CPU介绍 小型机分区技术介绍 小型机操作系统 小型机与x86服务器对比 小型机体系结构 S

10、MP结构：目前 IBM POWER系列处理器采用的是SMP结构，在 CPU设计、操作系统架构等方面进行优化，可实现最大32路CPU互联。 NUMA结构：目前浪潮天梭K1系统及惠普的Super Dome 2采用的是 NUMA结构。 CPU直连：Oracle T5系列小型机采用的体系结构 天梭 K1P795 Superdome2 SPARC M6-32 Fujitsu M10 服务器体系架构-SMP SMP (Symmetric Multi Processing)：全称是对称多处理技术， 是指在一个计算机上汇集了一组处理器(多CPU),各CPU之间共享内存子系统以 及总线结构。 服务器体系架构-S

11、MP SMP (Symmetric Multi Processing)，并行处理技术， 应用比较广泛，单处理器很难满足实际应用需求，厂商开 始采用对称多处理来解决问题，常规的是4-8个CPU。 CPU内部必须内置APIC单元。 相同的产品型号，同样类型的CPU核心 尽可能保持相同的产品序列编号 SMPSMP架构架构 遵循的基本遵循的基本 规则规则 完全相同的运行频率 SMPSMP体系结构体系结构适用性适用性 扩展方面 可用性方面 可用性较差 能承担一般性系统业务，在对应核 心业务时，难以保障用户投资 扩展能力有限 每个CPU通过相同的内存总 线访问，造成内存访问冲突 ，降低CPU效率 NUMA

12、NUMA体系结构介绍体系结构介绍 NUMA(Non-Uniform Memory Access)：为了突破SMP在扩 展能力上的限制，来构建大型系统，NUMA技术顺势而生。NUMA（非一致 性访问存储架构）由多个CPU模块组成，每个CPU模块由多个CPU组成，并 且具有独立的本地内存、I/O 槽口 80末-90初 90年代 2000年 2000 2001 至今 Cray推出 Cray 6400 Compaq推出GS320 HP推出 Superdome INSPUR推出 K1 Sequent提出定义 IBM推出NUMA-Q NUMANUMA体系结构介绍体系结构介绍发展历程发展历程 NUMANUM

13、A体系结构介绍体系结构介绍 访问速度：本地节点邻居节点远端节点 远端节点邻居节点本地节点 对于某个节点中的所 有CPU，此节点称为 本地节点 与本地节点相邻的节点 称为邻居节点 非本地节点或邻居节点 的节点，称为远端节点 NUMA具有多个节点(Node)，每个节点可以拥有多个CPU(每个 CPU可以具有多个核或线程)。节点可分为本地节点(Local Node)、 邻居节点(Neighbour Node)和远端节点(Remote Node)三种类 型。 具有多个CPU模块，每个模块又几个CPU组成 ，分别有独立的内存、I/O、总线 NUMA系统既能访问本地内存又可以访问远程 内存。 良好的伸缩性

14、 NUMANUMA体系结构特点体系结构特点 摆脱超大总线对多处理器的束缚，增强单一操作系统可管理的处理器 、内存和I/O插槽 让处理器快速的访问在同一单元的内存 NUMANUMA体系结构优点体系结构优点 提供内存互联的硬件系统 在保持系统规模高扩展的前提下，实现处理器带宽与网络带宽相对平 衡，并同时保持较低的互连网络平均延迟。 NUMANUMA体系结构优点体系结构优点 NUMA系统的带宽较宽，适合多线程、多事务的并发处理模式 高负荷下，保障系统高性能、稳定性、可靠性 银行设备 税控设备 互联网站 机场进出港系统 证卷交易 其他设备和终端 存储系统 存储系统 存储系统 关键应用主机 电信通讯设

15、备 NUMANUMA体系结构优点体系结构优点 性能SMPNUMA 操作性 稳定性 安全性 可扩展性 开放性 灵活性 可维护 性 NUMANUMA结构与结构与SMPSMP结构对比结构对比 目录 小型机历史及定义 各厂商小型机内部构造 小型机体系结构 小型机分区技术介绍 小型机CPU介绍 小型机操作系统 小型机与x86服务器对比 分区概念 所谓分区,就是将一台物理上的服务器划分为多台机器来使用的技术 ，可分为物理分区、虚拟分区。 在小型机分区技术里：物理分区可分为固定式分区、静态分区以及动 态分区三种虚拟分区可分为逻辑分区、微分区。 APP1 HW1 OS1 APP2APPn 虚拟分区 APP3

16、HW3 OS3 APP1 HW1 OS1 APP1 HW1 OS1 物理分区 OS2OSn IBM POWER服务器应用模式 System P 服务器在一般的计算环境中，都是以虚拟化的方式出现。 HMC(Hardware Management Console，硬件管理控制台 ) 和 IVM(Integrated Virtualization Manager，集成虚拟化管理器 )、Systems Director 为实现服务器的 虚拟化提供了强有力的支持。 通过HMC管理服务器通过IVM管理服务器通过Director管理服务器 POWER System分区技术LPAR、DLPAR、VPAR 逻辑分区（LPAR）就是将单台服务器划分成多个逻辑服务器，彼此运行独立的应用程序。每 个 LPAR 拥有自己的 CPU、内存和 I/O 设备分配。此类分区是在固件级别而不是在物理资源 级别进行的。每个 LPAR 包含自己的操作系统。