x86伺服器新主流：Intel Xeon E5-2600系列架構與效能詳解

PS：從2012年年中開始，Intel Xeon E5-2600系列的新型CPU已經逐漸在各種主流的x86伺服器上成標配了，如Dell R720、Dell R620、IBM x3650 M4等，發現很多搞系統運維的兄弟對這些伺服器硬體配置瞭解不多，一知半解。還是有必要深入瞭解，轉載一篇對理解這方面很有用的文章：

E5-2600系列概覽

2012年英特爾釋出了業界期待已久的Intel Sandy Bridge架構至強E5-2600系列處理器。該系列處理器採用 Intel Sandy Bridge微架構和32nm工藝，與前一代的至強5600系列相比，具有更多的核心、更大的快取、更多的記憶體通道，並直接集成了PCI Express 3.0連線，以及第二代Turbo Boost2.0睿頻加速技術、AVX高階向量擴充套件指令集等新特性，將成為至強處理器家族的新一代主流產品。ZDNet有幸提前拿到了至強E5-2600系列的頂級產品E5-2690，同步為您送上評測報告。

至強E5-2690是E5-2600系列的旗艦產品，主頻2.9GHz，八核，20MB快取

此次釋出的E5-2600系列處理器共有17款，規格型號產品如下圖所示：

E5-2600系列處理器列表

釋出的17款E5-2600系列均為雙路處理器，根據處理器核心劃分可分為四類: 一款雙核，三款四核，五款六核，八款八核。

至強E5-2600系列處理器分為三檔，基本版提供10MB三級快取和6.4GT/s的QPI（快速互聯通道），支援DDR3-1066；標準版提供15MB三級快取和8.0GT/s的QPI，記憶體頻率提高到DDR3-1333，增加了Turbo Boost 2.0第二代睿頻加速技術（最多可跳5級，500MHz）和超執行緒技術；高階版三級快取提升到20MB，支援的記憶體頻率進一步提高到DDR3-1600，Turbo Boost最多可跳8級（E5-2690單核狀態下可跳9級，從2.9GHz躍升至3.8GHz）。

上圖是E5-2600系列睿頻加速技術對照表，可見除E5-2603和E5-2609外都支援該技術。第二代睿頻技術能夠通過分析當前處理器的負載情況，智慧地完全關閉一些用不到的核心，把能耗空間留給正在使用的核心。這樣，在不影響處理器功耗的情況下，可以把工作頻率調得更恰當，同時還加入了新的電源平衡演算法，進一步降低功耗，更好的智慧節約並最大限度合理利用能源。

至強E5-2600新在何處

E5-2600採用環形匯流排(Ring Bus)連線各個CPU核心和LLC快取（L3快取），雙處理器間使用兩條最高速率8.0GT/s的QPI互聯。記憶體通道為四通道，最高頻率DDR3-1600，最大記憶體容量可達768GB。E5-2600還集成了PCI-E3.0支援，改善了對外的資料I/O能力。

至強E5-2600系列採用了新的環形匯流排連線各個CPU核心、LLC快取（L3快取）、及System Agent等部分。在處理器核心數量日益增多的時代，相互交換資料若出現較大延遲反而會影響整體效率，進而對系統造成瓶頸，而環形匯流排則能夠讓各個核心以及CPU可以完美共享L3快取並且降低延遲，因此在相同條件下會較上代產品有大幅度的效率提升。大大減少了訪問週期，全面提升訪問速度，效能也有了很大提升。據Intel官方資料顯示，快取的延遲也得到了降低，大約由原來的36-40個時鐘週期減少到26-31個時鐘週期。

記憶體通道由至強5600系列的三通道增加為四通道，最大記憶體支援增加到768GB。QPI仍然是兩條，但速率從6.4GT/s提升到8.0GT/s，而且都用於處理器之間的互聯，這也得益於處理器集成了PCI-E 3.0支援，不需要用一條QPI去連線5520 IOH。

兩條8.0GT/s的QPI高速互聯，支援同步多執行緒匯流排的連線，效率更高

E5-2600系列是首款在晶片內整合PCI-E 3.0的處理器

PCI Express 3.0的傳輸率高達8GT/s，實際頻寬是PCI-E 2.0的兩倍。加之整合在處理器內部，具有更短的延遲，可以實現更高效的資料傳輸。

至強E5-2600系列配套的C600晶片組，集成了3Gb/s SAS

AVX即Advanced Vector Extensions高階向量擴充套件，AVX是繼SSE4指令集後最新指令集，融合了乘法的雙指令支援。從而可以更加容易地實現512位和1024位的擴充套件。Sandy Bridge允許256位AVX指令借用128位的整數SIMD資料路徑，在最小的核心面積上可以實現雙倍的浮點吞吐量。

E5-2690測試平臺簡介

為了系統的測試至強E5-2600系列處理器，我們從英特爾公司拿到了一臺配置E5-2690 的Intel Server System R2000伺服器，主要配置如下：

Intel Server System R2000是一臺2U伺服器，前面有8個2.5英寸驅動器槽位

導流罩上固定著作為系統盤的Intel SSD 710

Intel SSD 710固態硬碟，200G，3Gb/s SATA介面

拆下導流罩，可以看到2個E5-2690處理器，和24個DIMM槽

拿下散熱器後呈現在眼前的是至強E5-2690 CPU及LGA 2011固定架

LGA 2011插座

至強E5-2690與i5-760對比圖

封裝介面也由原來的至強 X5690 LGA  1366轉為新的LGA 2011

Intel S2600GZ主機板結構圖可以看到該款主機板提供24條記憶體的支援，最大頻率1600MHz，支援兩個擴充套件卡

至強E5-2690處理器在主機板上的位置，E5-2690和至強 X5690分別支援四通道和三通道DDR3，E5-2690支援24根記憶體插槽，最高支援768G，至強 X5690記憶體最高支援288 G，是上代產品的2.6倍，處理器核心和記憶體的提升可以提供更多的虛擬化支援。

我們測試用的是16根DDR3 共128G記憶體做測試：

記憶體型號為8GB 2Rx4 PC3-12800R

支援兩個標準750W電源模組

新老旗艦的較量：E5-2690對決X5690

我們用我們拿到的E5-2690同上代至強X5600系列旗艦處理器Intel Xeon X5690和做一下對比，相比上代同級別處理器，E5-2690將Westmere 架構徹底拋棄採用新的Sandy Bridge架構32nm工藝，核心也從6核心增加到8核心，核心的提升可以在很大程度上並且在功耗相同的條件下比Xeon X5690更有效的處理更多和更快的資料，處理器效能的提升不僅提升了整體系統的效率而且還降低了企業成本，E5-2690同樣支援雙執行緒，主頻為2.9GHz，開啟Turbo Boost智慧加速技術後多執行緒下可達3.3GHz,單執行緒模式下可自動加速到3.8GHz，Xeon X5690最高達3.73GHz，Turbo Boost智慧加速通過分析系統的負載情況智慧的關閉和合理呼叫處理器資源，可以把處理器工作頻率調為最佳狀態，三級快取由X5690的12M擴充套件到現在的20M，使之資料間的交換更暢通無阻。

我們先來看下Intel E5-2600系列針對上代產品X5600系列的提升

我們來細看至強E5-2600系列針對至強X5600系列不同平臺方面的提升，基本版在熱設計功耗不變的情況下主頻、記憶體和快取的支援都有提升，標準版在增加核心後還提高了更高的記憶體、快取、和I/Ｏ頻寬，高階版電壓相差無幾而核心得以提升這樣在相同的能耗下可以進行更多資料處理，支援四通道記憶體最高20MB快取。

來自Intel 的報告顯示新發布的至強E5-2600系列比上代產品至強X5600系列同級別伺服器各方面效能都有明顯提升。

SPEC CPU 2006處理器子系統效能測試

SPEC是標準效能評估公司(Standard Performance Evaluation Corporation)的簡稱。SPEC是由計算機廠商、系統整合商、大學、研究機構、諮詢等多家公司組成的非營利性組織，這個組織的目標是建立、維護一套用於評估計算機系統的標準。

SPEC CPU 2006是SPEC組織推出的一套CPU子系統評估軟體，它包括CINT2006和CFP2006兩個子專案，分別用於測量整數效能和浮點效能，單個專案又分多執行緒和單執行緒測試，測試的結果包括base基準測試結果和peak峰值結果，“Base”規則要求必須在編譯套件中的全部測試專案時使用通用的設定進行優化（簡單調優），而“Peak”允許在編譯每一個benchmark時使用專門針對該項測試的個別優化，也就是說Peak結果留給執行測試的廠商/評估者更多的調優餘地以獲得更好的成績。每個測試結果會給出base 和peak 的均值，測試過程中處理器、記憶體、作業系統和編譯器都會影響最終的測試效能，而硬碟、網路對測試效能的影響比較小。

SPEC CPU2006以一臺Sun Ultra Enterpirse 2工作站作為基準參考系統，以此為參考，其他測試系統與之相比即可得出相對效能指數。Sun的這套系統使用了一顆296MHz的UltraSPARC II處理器。

整數運算主要包含編譯、壓縮、人工智慧、視訊壓縮轉換、XML處理等，此外，各種日常操作也主要是基於整數操作。SPEC CPU 2006的整數運算包含了400.perlbench PERL程式語言、401.bzip2 壓縮、403.gcc C編譯器、429.mcf　組合優化、445.gobmk 人工智慧：圍棋、456.hmmer 基因序列搜尋、458.sjeng 人工智慧：國際象棋、462.libquantum 物理：量子計算、464.h264ref 視訊壓縮、471.omnetpp 離散事件模擬、473.astar 尋路演算法、483.xalancbmk XML處理共12項。

多執行緒整型測試結果

根據上面的圖表，我們可以看到至強E5-2690處理器多執行緒整數Benchmark總得分為689(最大調優)/ 660(基本調優)，下面將列出每個單項測試的得分。

多執行緒整形Base和Peak得分與均值

單執行緒整形測試結果

單執行緒測試只使用到一個CPU核心，所以得分結果沒有上次那麼高，根據圖表所示，至強E5-2690處理器單執行緒整數Benchmark總得分為56.3(最大調優)/ 52(基本調優)，下面還將列出每個單項測試的得分。

單執行緒整形Base和Peak得分與均值

浮點運算包括的全部都是科學運算，科學運算需要用到大量的高精度浮點資料，如410.bwaves 流體力學、416.gamess 量子化學、433.milc 量子力學、434.zeusmp 物理：計算流體力學、435.gromacs 生物化學/分子力學、436.cactusADM 物理：廣義相對論、437.leslie3d 流體力學、444.namd 生物/分子、447.dealII 有限元分析、450.soplex 線形程式設計、優化、453.povray 影像光線追蹤、454.calculix 結構力學、459.GemsFDTD 計算電磁學、465.tonto 量子化學、470.lbm 流體力學、481.wrf 天氣預報、482.sphinx3 語音識別共17項測試。

多執行緒浮點型測試結果

如上面測試結果圖表所示，至強E5-2690處理器多執行緒浮點Benchmark總得分為502(最大調優)/ 487(基本調優)，下面將列出了每個單項測試的得分。

多執行緒浮點型Base和Peak得分與均值

單執行緒浮點型測試結果

根據上面的圖表所示，至強E5-2690處理器單執行緒浮點Benchmark總得分為88.5(最大調優)/ 83.3(基本調優)，下面將列出了每個單項測試的得分。

單執行緒浮點形Base和Peak得分與均值

我們根據自己的實測結果和戴爾在SPEC網站公佈的Power Edge R710實測結果做了下對比，DELL R710採用了至強X5690處理器這款伺服器具體配置如下：

E5-2690和X5690軟硬體環境配置對比圖：

Dell R710這款伺服器的和我們評測的E5-2690軟硬體配置極為相近，所以我們拿它來做下效能對比

上圖是SPEC 2006對至強E5-2690整形和浮點測試結果，通過對比可見至強E5-2690各項效能均高出至強X5690處理器

根據我們對至強E5-2690的測試結果和DELL R710 Xeon 5690 SPEC公佈的測試結果可以看到E5-2690在處理器核心數提升了33.33%，多執行緒整型基本調優Base領先X5690  58.65%，多執行緒整形最大調優Peak領先X5690 59.49%，單執行緒整形Base領先10.17%，Peak領先12.38%，多執行緒浮點型Base領先82.39%，多執行緒浮點型Peak領先83.21%，單執行緒浮點Base領先32.64%，單執行緒Peak領先35.94%。

CineBench測試

CineBench 是一款測試處理器效能很好的工具，CineBench R11.5為目前最新版的Cinebench系列測試軟體，它採用了3D設計軟體CINEMA 4D的3D引擎，支援多執行緒同時運算，Maxon公司表示，相對於之前的r10版，R11版更能榨乾系統的最後一點潛能，準確體現系統性能指標。 測試包括兩項，分別針對處理器和顯示卡的效能指標。我們可以用它來評測至強E5-2690這款多核處理器的效能。我們採用的是64位版。

上圖顯示CineBench R11.5單核測試結果，至強E5-2690測試得分1.53,遠遠超過其它對比的平臺Intel Xeon W5590、Intel core i7 860、Intel Xeon X5570、Intel Core i7 960、AMD Opteron 2435。

MP Ratio測試中E5-2690和其它測試平臺對比，比測試平臺最高的AMD Opteron2435高出5，很顯然E5-2690的效能完全勝出。

轉自：http://server.zdnet.com.cn/files/all-2082224.htm

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