Cztery razy procesor

Szybsze przetwarzanie danych, bardziej skalowalna wirtualizacja, łatwa modernizacja – to niektóre korzyści stosowania Xeon Quad-Core Intela

Rozwój technologii produkcji układów scalonych jakiś czas temu zbliżył się do granic możliwości wyznaczanych prawami fizyki. Producenci procesorów sięgnęli więc po inne rozwiązania zmierzające do powiększenia mocy obliczeniowej serwerów przy jednoczesnym ograniczeniu poboru energii i zmniejszeniu rozmiarów maszyn.

Poza optymalizacją i miniaturyzacją wewnętrznej struktury układów, powiększaniem objętości pamięci podręcznej cache i zwiększaniem przepustowości magistrali jednym ze sposobów ominięcia ograniczeń technologicznych jest multiplikacja CPU przez upakowanie kilku w jednym chipie. To tak, jakbyśmy „skleili” ze sobą kilka procesorów, tworząc układ scalony instalowany w pojedynczym gnieździe. Praktycznym efektem takiego rozwiązania jest otrzymanie wieloprocesorowego komputera, na którego płycie głównej może znajdować się jednak tylko jeden fizyczny układ, zawierający kilka jąder, czyli de facto osobnych jednostek obliczeniowych.

Do tej pory największy rozgłos, m.in. dzięki kampanii marketingowej Macintosha, zyskał dwujądrowy procesor Intela Core Duo, choć podobne produkty oferuje również AMD. Niedawno Intel wprowadził do sprzedaży serwerowy procesor Xeon Quad-Core, mieszczący w jednej podstawce już nie dwa, ale cztery jądra.

Szybko, jeszcze szybciej

Cztery procesory w jednym nie muszą okazać się cztery razy szybsze od pojedynczego procesora. Bardzo wiele zależy od aplikacji i sposobu konsumowania przez nią mocy obliczeniowej komputera. Wieloprocesorowy komputer nic nie pomoże, jeśli działający na nim program nie jest w stanie w pełni skorzystać z dobrodziejstw tzw. SMP (Symmetrical Multiprocessing). Brak obsługi wielowątkowości przez aplikacje stwarza problemy np. na rynku programów rozrywkowych. Typowe programy użytkowe są już lepiej dostosowane do przetwarzania wieloprocesorowego, ale i wśród nich nadal można znaleźć takie, które na wielojądrowych procesorach sprawują się nawet gorzej niż na tradycyjnych pojedynczych. Problem ten jednak praktycznie nie istnieje w przypadku aplikacji serwerowych – zarówno systemy operacyjne, jak i sposób ich działania całkowicie odpowiadają idei multiplikowania jąder w nowych układach. Można śmiało powiedzieć, że postęp zarówno w dziedzinie sprzętu, jak i oprogramowania jest tutaj zbieżny, a użytkownicy odnoszą same korzyści z rozwoju technologii układów scalonych.

Niezależne firmy analityczne szacują, że nowoczesny serwer z czterojądrowym układem Quad-Core może być – zależnie od aplikacji – od trzech do pięciu razy szybszy niż porównywalny system sprzed zaledwie roku. Biorąc pod uwagę, że Xeon Quad-Core 5300 można zainstalować na tej samej podstawce, co o generację starszy dwujądrowy procesor Xeon 5100, łatwo można osiągnąć prawie podwojenie wydajności systemu, wymieniając w serwerze tylko jeden element – procesor. Wprawdzie analitycy IDC raczej nie wierzą, żeby jakakolwiek szanująca się firma chciała wymieniać w serwerze wyłącznie CPU, rezygnując ze zmodernizowania reszty komponentów, ale warto wiedzieć, że takie – nazwijmy je oszczędnościowym – rozwiązanie jest możliwe. Efektem będzie nie tylko zwiększenie wydajności, ale i poszerzone możliwości wirtualizacji, która zapewnia skonsolidowanie i lepsze wykorzystanie serwerów.

Na wydajności się nie kończy

Podsumujmy – szybsze przetwarzanie danych, łatwiejsza i bardziej skalowalna wirtualizacja, łatwa modernizacja. Dopiszmy teraz inne oszczędności, które są istotne zwłaszcza dla administratorów wielkich hurtowni danych i farm serwerowych. Po pierwsze – oszczędność miejsca. Załóżmy, że jesteśmy posiadaczami dziesięciu serwerów z dwujądrowymi Xeonami. Wymieniając procesory na Quad-Core, powiększamy możliwości systemu do poziomu – ostrożnie szacując – piętnastu maszyn, ale nie musimy dostawiać ani jednego nowego pudełka czy wygospodarowywać przestrzeni na nowy rack! Dodajmy do tego możliwości wirtualizacji: IDC ocenia, że korzyści wynikające z większej elastyczności Quad-Core mogą przełożyć się na wykorzystanie serwerów lepsze o kolejne 20%. W sumie otrzymujemy – zgodnie z naszymi ostrożnymi szacunkami – równowartość osiemnastu serwerów z dwujądrowymi procesorami w dziesięciu pudełkach czy rackach.

Dalsze oszczędności przynosi mniejsze zużycie energii i niższe wydzielanie ciepła podczas pracy procesorów Quad-Core. Ponieważ procesor czterojądrowy został umieszczony na tej samej podstawce, co procesor Core Duo, warunki jego pracy relatywnie prawie się nie zmieniają. Emisja ciepła odpowiada mniej więcej emisji procesora dwujądrowego, podobnie zużycie energii. Biorąc pod uwagę, że w praktyce hurtowni danych koszty odpowiedniej wentylacji pomieszczeń i zużycia energii szacowane są przez IDC na prawie połowę ogólnych kosztów utrzymania, korzyści płynące z zastosowania procesorów Quad-Core w miejsce dwujądrowych (czy jeszcze starszych – pojedynczych) są widoczne jak na dłoni.

Większa wydajność, mniejsza powierzchnia, niższe koszty wentylacji i energii – te cechy systemów komputerowych budowanych na platformie Intel Quad-Core mogą dać oszczędności, które nie tylko zrównoważą, ale zapewne znacznie przewyższą inwestowanie w nowy sprzęt. Stojąc jednak przed koniecznością zmodernizowania lub rozbudowania infrastruktury IT w firmie, warto się zastanowić i przekalkulować, czy nie lepiej poczekać rok, półtora. Może pojawią się wtedy procesory z jeszcze większą liczbą jąder.

Autor: Jacek Grabowski, MSI Polska