针对服务器应用的双核处理技术优化

面对巨大的竞争压力，嵌入式行业应用的开发人员需 要提供更多的特性和改进的平台管理能力。为此，他们经常要在性能、空间和功耗间进行权衡。然 而随着用户对纤巧外形的要求不断提高，问题变得愈加复杂。开发人员已不能再通过增加设计占地面积来为动力或 性能提升留出更大空间。

多核技术的诞生有效解决了这些难题，在不明显影响热量 输出和功耗等能源变量的前提下，在嵌入式外形中扩展解决方案和增加特性。然而，并非所有多核平台的构建方式 完全相同。为了最大限度地发挥多核技术的能力，我们必须要考虑到一些关键因素。例如，要想有效利用多核处理 技术提供的众多选择，操作系统和应用软件必须能够应对这一挑战。英特尔的多核处理平台方法将多核架构与补充 性系统增强技术相结合，使开发商能够更加高效地利用多 核架构。

优化的多核技术

双核处理器具有两个完整的执行内核，其中每个内核除自 身的高速缓存以外，还有一个独立的前端总线接口。这就为操作系统并行处理密集型任务提供了充足的资源，从而 可显著改进多任务处理能力。凭借这一并行理念（以前仅在价格昂贵的并行电脑上提供），双核处理器可以向多台 电脑分配任务，从而使性能成倍提高。与传统的并行处理技术电脑相比，双核处理器的功耗几乎没有变化。从服务 器端来看，多核处理器可谓是最佳之选。多核处理器允许多个用户同时连接一个网站，且拥有独立的执行线程。从 而可带来更高的吞吐率以及明显的性能提升。

多核处理器的全面优化要求电脑上运行的操作系统和应用 程序必须支持一项称为“线程级并行性”的技术。线程级并行性技术是同时运行多线程的操作系统或应用程序的关 键所在。在此，线程是程序的一部分，可独立于其它部分执行。为了充分利用多核处理器，操作系统必须能够识别 多线程，同时，应用软件必须在其代码中写入同时多线程技术。同时多线程技术支持并行多线程处理，从而使内 核能够实现对指令的并行多线程处理。如果没有同时多线程技术，应用软件只能识别一个内核，而不能识别其他内 核。

虚拟化技术是多核技术的一部分，也是与前代技术最大不 同之处。英特尔以及业界其他众多企业，正积极将虚拟化技术确立为所有全新平台的标准。虚拟化技术能够简化硬 件管理，支持多种操作系统和应用软件在一个平台上的独立分区内以“虚拟机”形式运行。这样，在单核系统上相 冲突的处理程序得到了分离，使得整体系统更加稳定。分区可根据需要进行分配，即使在系统运行时也可以。

在多核技术推出以前，要实现虚拟化简直难以想象。虚拟 化技术对行业服务器应用大有裨益，它可以将那些彼此完全分离的独立系统（如控件、防火墙和数据服务器等）整 合到单一系统中。多核与虚拟化技术相结合，实现了多种配置可能，并且能够在一个系统上非常灵活地实施多种应 用，从而减少所需的硬件。

无论选择什么方法，双核系统的开发人员必须满足一些要 求，例如在执行并行编程时必须大幅减少任务或线程量。这将有助于提高结构粒度，并可确保现有资源得到最有效 利用。开发人员必须制定通信规则，以解决任务之间相互依存性，这对于那些彼此等待、而后又完全相互阻滞的任 务尤其重要。解决问题的关键在于分配行为的完整性。请务必谨记：并行编程可加快程序运行速度或制造性能瓶 颈，而拥有该领域的全面专业技术是部署双核系统成功 （以及未来多核系统成功）的关键。

多核处理并非所向披靡。除必要的操作系统支持外，要想 充分利用计算资源，还必须对现有软件进行调整。多核处理在提高应用性能方面的能力依赖于在应用中使用多个线 程。原始处理能力并非是对系统性能的唯一束缚因素。两个或多个处理内核共享同一系统总线和内存带宽，会限制 实际性能优势的发挥。

然而，在服务器市场上，双核处理仍然是瑕不掩瑜。尽管 多数服务器应用会产生大量的线程和程序，但随着芯片上添加更多的内核，性能可实现近乎线性地扩展。原始设备 制造商通过采用基于双核的服务器，可实现以前需要独立专用系统的众多控件（如工业电脑和 PLC）的整合，并且 能够利用适当软件调整在单一系统中实现可视化，从而显著节省成本。只需一台电脑便可执行控制和可视化任务， 甚至能运行重要且高度复杂的实时应用。

支持行业存储应用的双核服务器

随着存储环境不断扩展，系统管理员面临着日益严峻的问 题：即在保持较低成本的同时，平衡容量与性能要求。 这些不断增长的需求迫使 RAID 制造商严格审视他们的系 统构造，寻找能够削减成本和降低客户管理开销的有效 措施。基于应用需求选定的 RAID 类型，应当具备容错能力、读写访问、访问速度和单个与多个用户等。同时，成 本也是一个决定因素，具体取决于每种选定的 RAID 类型 的复杂程度。

根据应用的具体要求（数量、要求的可用性等），制造商通过部署多种存储级别来优化价格和性能，从而提高了存储效率。如此专业化的方法需要配备多种设备，每种设备都要经济高效地履行其各自的存储职责。

针对这一趋势，Kontron Industrial Silent Server（KISS） 应运而生。KISS 是全新 IPC 服务器家族的统称。该服务器 支持最新双核技术，如英特尔® 酷睿® 双核处理器和 64 位 双核英特尔® 至强® 处理器。最新版本为 19 英寸的 2U 服 务器家族（KISS-2U），配备有一个冗余电源设备、一个热 交换 RAID 1 子系统和最新节能多核处理器。Kontron KISS- 2U 是目前最轻巧、速度最快的高可用性服务器，专为处理长期项目而构建。它非常坚固耐用，可适用于空调服务器 机房内的专业数据服务器应用，以及自动化、医疗技术、安全工程、流量工程和构建技术领域的嵌入式应用。英特 尔® 酷睿™ 2 双核处理器和移动式英特尔® 酷睿™ 双核处理器，在所要求的性能水平上，可实现服务器运行与空调制 冷之间的最佳能量平衡。一旦某个组件出现故障迹象，如电源设备或硬盘故障，冗余组件即可替代它继续工作。

展望未来：更多核，更多功能

最新一代处理器集成两个内核，而随着技术的不断发展， 内核尺寸不断缩减，可在芯片上留出更大的空间，我们的多核处理器梦想也不再遥远。四核处理器仅仅是个开始。 芯片制造商将继续改进电路和更先进的制造技术，推动性 能的提升。

线程能够从现有和未来的处理器设计中获益匪浅。例如， 如果一项应用针对超线程（HT）而构建，便可在双核系统上实现立竿见影的优势，因为该超线程（HT）应用只需进 行简单编写即可并行使用两条线程。但是，如果开发人员对应用的构建旨在支持尽可能多的线程，则在存在更多可 用内核的情况下，该应用将能够更快速、更高效地运行。在编写应用时，为其提供超过现有可用内核数量的线程执 行能力，将有助于该设计满足未来处理器发展需求。