針對(duì)服務(wù)器應(yīng)用的雙核處理技術(shù)優(yōu)化

面對(duì)巨大的競(jìng)爭(zhēng)壓力，嵌入式行業(yè)應(yīng)用的開發(fā)人員需 要提供更多的特性和改進(jìn)的平臺(tái)管理能力。為此，他們經(jīng)常要在性能、空間和功耗間進(jìn)行權(quán)衡。然 而隨著用戶對(duì)纖巧外形的要求不斷提高，問題變得愈加復(fù)雜。開發(fā)人員已不能再通過增加設(shè)計(jì)占地面積來為動(dòng)力或 性能提升留出更大空間。

多核技術(shù)的誕生有效解決了這些難題，在不明顯影響熱量 輸出和功耗等能源變量的前提下，在嵌入式外形中擴(kuò)展解決方案和增加特性。然而，并非所有多核平臺(tái)的構(gòu)建方式 完全相同。為了最大限度地發(fā)揮多核技術(shù)的能力，我們必須要考慮到一些關(guān)鍵因素。例如，要想有效利用多核處理 技術(shù)提供的眾多選擇，操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件必須能夠應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。英特爾的多核處理平臺(tái)方法將多核架構(gòu)與補(bǔ)充 性系統(tǒng)增強(qiáng)技術(shù)相結(jié)合，使開發(fā)商能夠更加高效地利用多 核架構(gòu)。

優(yōu)化的多核技術(shù)

雙核處理器具有兩個(gè)完整的執(zhí)行內(nèi)核，其中每個(gè)內(nèi)核除自 身的高速緩存以外，還有一個(gè)獨(dú)立的前端總線接口。這就為操作系統(tǒng)并行處理密集型任務(wù)提供了充足的資源，從而 可顯著改進(jìn)多任務(wù)處理能力。憑借這一并行理念（以前僅在價(jià)格昂貴的并行電腦上提供），雙核處理器可以向多臺(tái) 電腦分配任務(wù)，從而使性能成倍提高。與傳統(tǒng)的并行處理技術(shù)電腦相比，雙核處理器的功耗幾乎沒有變化。從服務(wù) 器端來看，多核處理器可謂是最佳之選。多核處理器允許多個(gè)用戶同時(shí)連接一個(gè)網(wǎng)站，且擁有獨(dú)立的執(zhí)行線程。從 而可帶來更高的吞吐率以及明顯的性能提升。

多核處理器的全面優(yōu)化要求電腦上運(yùn)行的操作系統(tǒng)和應(yīng)用 程序必須支持一項(xiàng)稱為“線程級(jí)并行性”的技術(shù)。線程級(jí)并行性技術(shù)是同時(shí)運(yùn)行多線程的操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序的關(guān) 鍵所在。在此，線程是程序的一部分，可獨(dú)立于其它部分執(zhí)行。為了充分利用多核處理器，操作系統(tǒng)必須能夠識(shí)別 多線程，同時(shí)，應(yīng)用軟件必須在其代碼中寫入同時(shí)多線程技術(shù)。同時(shí)多線程技術(shù)支持并行多線程處理，從而使內(nèi) 核能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)指令的并行多線程處理。如果沒有同時(shí)多線程技術(shù)，應(yīng)用軟件只能識(shí)別一個(gè)內(nèi)核，而不能識(shí)別其他內(nèi) 核。

虛擬化技術(shù)是多核技術(shù)的一部分，也是與前代技術(shù)最大不 同之處。英特爾以及業(yè)界其他眾多企業(yè)，正積極將虛擬化技術(shù)確立為所有全新平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)。虛擬化技術(shù)能夠簡(jiǎn)化硬 件管理，支持多種操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件在一個(gè)平臺(tái)上的獨(dú)立分區(qū)內(nèi)以“虛擬機(jī)”形式運(yùn)行。這樣，在單核系統(tǒng)上相 沖突的處理程序得到了分離，使得整體系統(tǒng)更加穩(wěn)定。分區(qū)可根據(jù)需要進(jìn)行分配，即使在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)也可以。

在多核技術(shù)推出以前，要實(shí)現(xiàn)虛擬化簡(jiǎn)直難以想象。虛擬 化技術(shù)對(duì)行業(yè)服務(wù)器應(yīng)用大有裨益，它可以將那些彼此完全分離的獨(dú)立系統(tǒng)（如控件、防火墻和數(shù)據(jù)服務(wù)器等）整 合到單一系統(tǒng)中。多核與虛擬化技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了多種配置可能，并且能夠在一個(gè)系統(tǒng)上非常靈活地實(shí)施多種應(yīng) 用，從而減少所需的硬件。

無論選擇什么方法，雙核系統(tǒng)的開發(fā)人員必須滿足一些要 求，例如在執(zhí)行并行編程時(shí)必須大幅減少任務(wù)或線程量。這將有助于提高結(jié)構(gòu)粒度，并可確保現(xiàn)有資源得到最有效 利用。開發(fā)人員必須制定通信規(guī)則，以解決任務(wù)之間相互依存性，這對(duì)于那些彼此等待、而后又完全相互阻滯的任 務(wù)尤其重要。解決問題的關(guān)鍵在于分配行為的完整性。請(qǐng)務(wù)必謹(jǐn)記：并行編程可加快程序運(yùn)行速度或制造性能瓶 頸，而擁有該領(lǐng)域的全面專業(yè)技術(shù)是部署雙核系統(tǒng)成功 （以及未來多核系統(tǒng)成功）的關(guān)鍵。

多核處理并非所向披靡。除必要的操作系統(tǒng)支持外，要想 充分利用計(jì)算資源，還必須對(duì)現(xiàn)有軟件進(jìn)行調(diào)整。多核處理在提高應(yīng)用性能方面的能力依賴于在應(yīng)用中使用多個(gè)線 程。原始處理能力并非是對(duì)系統(tǒng)性能的唯一束縛因素。兩個(gè)或多個(gè)處理內(nèi)核共享同一系統(tǒng)總線和內(nèi)存帶寬，會(huì)限制 實(shí)際性能優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。

然而，在服務(wù)器市場(chǎng)上，雙核處理仍然是瑕不掩瑜。盡管 多數(shù)服務(wù)器應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生大量的線程和程序，但隨著芯片上添加更多的內(nèi)核，性能可實(shí)現(xiàn)近乎線性地?cái)U(kuò)展。原始設(shè)備 制造商通過采用基于雙核的服務(wù)器，可實(shí)現(xiàn)以前需要獨(dú)立專用系統(tǒng)的眾多控件（如工業(yè)電腦和 PLC）的整合，并且 能夠利用適當(dāng)軟件調(diào)整在單一系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)可視化，從而顯著節(jié)省成本。只需一臺(tái)電腦便可執(zhí)行控制和可視化任務(wù)， 甚至能運(yùn)行重要且高度復(fù)雜的實(shí)時(shí)應(yīng)用。

支持行業(yè)存儲(chǔ)應(yīng)用的雙核服務(wù)器

隨著存儲(chǔ)環(huán)境不斷擴(kuò)展，系統(tǒng)管理員面臨著日益嚴(yán)峻的問 題：即在保持較低成本的同時(shí)，平衡容量與性能要求。 這些不斷增長(zhǎng)的需求迫使 RAID 制造商嚴(yán)格審視他們的系 統(tǒng)構(gòu)造，尋找能夠削減成本和降低客戶管理開銷的有效 措施?；趹?yīng)用需求選定的 RAID 類型，應(yīng)當(dāng)具備容錯(cuò)能力、讀寫訪問、訪問速度和單個(gè)與多個(gè)用戶等。同時(shí)，成 本也是一個(gè)決定因素，具體取決于每種選定的 RAID 類型 的復(fù)雜程度。

根據(jù)應(yīng)用的具體要求（數(shù)量、要求的可用性等），制造商通過部署多種存儲(chǔ)級(jí)別來優(yōu)化價(jià)格和性能，從而提高了存儲(chǔ)效率。如此專業(yè)化的方法需要配備多種設(shè)備，每種設(shè)備都要經(jīng)濟(jì)高效地履行其各自的存儲(chǔ)職責(zé)。

針對(duì)這一趨勢(shì)，Kontron Industrial Silent Server（KISS） 應(yīng)運(yùn)而生。KISS 是全新 IPC 服務(wù)器家族的統(tǒng)稱。該服務(wù)器 支持最新雙核技術(shù)，如英特爾? 酷睿? 雙核處理器和 64 位 雙核英特爾? 至強(qiáng)? 處理器。最新版本為 19 英寸的 2U 服 務(wù)器家族（KISS-2U），配備有一個(gè)冗余電源設(shè)備、一個(gè)熱 交換 RAID 1 子系統(tǒng)和最新節(jié)能多核處理器。Kontron KISS- 2U 是目前最輕巧、速度最快的高可用性服務(wù)器，專為處理長(zhǎng)期項(xiàng)目而構(gòu)建。它非常堅(jiān)固耐用，可適用于空調(diào)服務(wù)器 機(jī)房?jī)?nèi)的專業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)器應(yīng)用，以及自動(dòng)化、醫(yī)療技術(shù)、安全工程、流量工程和構(gòu)建技術(shù)領(lǐng)域的嵌入式應(yīng)用。英特 爾? 酷睿? 2 雙核處理器和移動(dòng)式英特爾? 酷睿? 雙核處理器，在所要求的性能水平上，可實(shí)現(xiàn)服務(wù)器運(yùn)行與空調(diào)制 冷之間的最佳能量平衡。一旦某個(gè)組件出現(xiàn)故障跡象，如電源設(shè)備或硬盤故障，冗余組件即可替代它繼續(xù)工作。

展望未來：更多核，更多功能

最新一代處理器集成兩個(gè)內(nèi)核，而隨著技術(shù)的不斷發(fā)展， 內(nèi)核尺寸不斷縮減，可在芯片上留出更大的空間，我們的多核處理器夢(mèng)想也不再遙遠(yuǎn)。四核處理器僅僅是個(gè)開始。 芯片制造商將繼續(xù)改進(jìn)電路和更先進(jìn)的制造技術(shù)，推動(dòng)性 能的提升。

線程能夠從現(xiàn)有和未來的處理器設(shè)計(jì)中獲益匪淺。例如， 如果一項(xiàng)應(yīng)用針對(duì)超線程（HT）而構(gòu)建，便可在雙核系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)立竿見影的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵摮€程（HT）應(yīng)用只需進(jìn) 行簡(jiǎn)單編寫即可并行使用兩條線程。但是，如果開發(fā)人員對(duì)應(yīng)用的構(gòu)建旨在支持盡可能多的線程，則在存在更多可 用內(nèi)核的情況下，該應(yīng)用將能夠更快速、更高效地運(yùn)行。在編寫應(yīng)用時(shí)，為其提供超過現(xiàn)有可用內(nèi)核數(shù)量的線程執(zhí) 行能力，將有助于該設(shè)計(jì)滿足未來處理器發(fā)展需求。