作為接口，支持SATA 2.0、PCI Express、支持常用的以太網(wǎng)協(xié)議(1GbE、SGMII和XAUI)。并且還裝載有獨自的Fabric控制器和管理引擎。

Calxeda公司開發(fā)的基于Cortex A9的能源核心

除了Cortex A9 CPU內(nèi)核以外，在能源核心(Energy Core)上，裝載有管理引擎、10GbE XAUI×5和1GbE SGMII。

此外，它還是一款裝載有SATA 2.0、PCIe、SD/eMMC控制器、存儲器控制器等的單芯片系統(tǒng)。

Calxeda公司已發(fā)布裝載有4個能源核心的Energy Card，而惠普的Redstone正是采用了該Energy Card。

按以下方式計算，由于1個單元裝載了18塊(6塊×3列) Energy Card，1塊卡上裝載4個能源核心，這樣一來每1個單元，便可使用72個服務(wù)器節(jié)點(288內(nèi)核)。

惠普公司提供在4U尺寸的底盤上裝載了4個這種單元(2U尺寸的1/2)的服務(wù)器。

由于這個緣故，Redstone平臺整體形成了裝載了72塊板、288服務(wù)器節(jié)點(1152內(nèi)核)的多核服務(wù)器。

Redstone平臺采用了Calxeda的Energy Card板。在Energy Card上，裝載有4個由Calxeda公司開發(fā)的ARM CPU的能量核心。

在Redstone平臺上，一個單元裝載了18塊板。

在Redstone平臺中所使用的單元，尺寸為2U的1/2。在4U上，能裝載4單元，裝載總數(shù)為72塊板。

在ARM Cortex A9 CPU中，使用了只支持32位命令的ARMv7體系結(jié)構(gòu)，不能說是最適合服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)。

因為服務(wù)器操作系統(tǒng)也使用32位版，一般認為其性能并不是那么高。

只是現(xiàn)在也計劃ARM CPU實現(xiàn)64位化，因此可以說惠普公司的Moonshot項目正是面向未來的一種布局。

由ARM所設(shè)計的Cortex A9方塊圖，裝載有4個CPU內(nèi)核

■以64位化為目標的下一代ARM體系結(jié)構(gòu)

在10月末召開的ARM開發(fā)者研討會「ARM Tech Con2011」上，ARM終于公開了之前只有少許信息的下一代ARM體系結(jié)構(gòu)「ARMv8」。

ARMv8支持基于64位命令、硬件的虛擬化支援功能等。同時，內(nèi)存地址也擴展到48位地址，最大支持256TB的存儲容量。在這里所采用的64位體系結(jié)構(gòu)的AArch64，將通用寄存器變?yōu)?4位。

對寄存器等硬件的構(gòu)成進行了整理，不過仍保持同以往指令集的兼容性?？傊?，可以說它包含了以往的ARMv7體系結(jié)構(gòu)。

因為同時支持32位體系結(jié)構(gòu)的AArch32，似乎以往ARMv7體系結(jié)構(gòu)的32位應(yīng)用軟件也可以在ARMv8體系結(jié)構(gòu)中使用。關(guān)于64位指令集的AArch64，它比以往的指令集更單純，性能得到了提高。在ARMv8體系結(jié)構(gòu)中，31個通用寄存器全部實現(xiàn)了64位，同時備有32個128位浮點寄存器。并且，在ARMv7中，作為堆棧指示器、LINK Resist、程序計數(shù)器，使用了通用RESIST，不過，ARMv8中新準備了專用寄存器。

不僅支持現(xiàn)有的32位指令集，ARMv8還支持新的64位指令集。

ARMv8中所采用的通用寄存器構(gòu)造

另外，在對ARMv7擴展功能的處理器內(nèi)核的Cortex A15等中，雖然是32位體系結(jié)構(gòu)，但通過大物理地址擴展(Large Physical Address Extensions：LPAE)，可去除在系統(tǒng)內(nèi)存和I/O等中的32位地址的限制，最大支持1TB的存儲容量。并且，通過硬件裝載了虛擬化支援功能。此次，在ARMv8中所裝載的虛擬化支援功能，基本上使用了與Cortex A15同樣的內(nèi)容。同時ARMv8采用了新的異常處理方式。

這個部分與Cortex A15有所差異，在最下層分為信任域(Trust Zone)(安全執(zhí)行環(huán)境監(jiān)視器)、管理程序模式、客戶操作系統(tǒng)模式、應(yīng)用軟件模式的4大模式。

在ARM v7中，通過將以往分成8個的異常處理整理合并成4個，減小了異常處理所花費的管理費用(over head)。

利用這個功能，可提高頻繁進行異常處理的管理程序的性能，從而可進行虛擬機的高速切換。

ARM v8采用了新的異常處理模型。由此使安全執(zhí)行環(huán)境監(jiān)視器及管理程序等的動作實現(xiàn)高速化。

對于ARMv7之前的異常處理，在ARMv8中與4個模型相匹配。這樣一來便保持了與ARMv7的兼容性。

從2007年開始推進ARMv8體系結(jié)構(gòu)的開發(fā)，并且逐步公開了相關(guān)信息。此次，通過ARMv8體系結(jié)構(gòu)的正式公布，開發(fā)實際CPU的制造廠家著手投入工作。ARMv8體系結(jié)構(gòu)的CPU，將會在2012年實際公布產(chǎn)品原型，發(fā)表裝載產(chǎn)品的原型要到2014年。服務(wù)器制造廠家作為產(chǎn)品實際公布ARMv8體系結(jié)構(gòu)，可能要到2015年以后吧。

■英偉達公司不斷推進開發(fā)的"丹佛計劃"(Project Denver)

實際推進采用ARM體系結(jié)構(gòu)的服務(wù)器用處理器的開發(fā)的是英偉達公司。英偉達"丹佛計劃"，負責推進面向工作站和服務(wù)器的ARM處理器的開發(fā)。與英偉達公司向智能手機和平板電腦所提供的Tegra同樣，在丹佛計劃上裝載了ARM處理器和英偉達公司的GPU內(nèi)核。

“丹佛計劃”以2013年做為目標，在性能上調(diào)整為高性能，重點在高性能計算(HPC)和Cloud等領(lǐng)域。由于這個緣故，是否全面地采用ARMv8體系結(jié)構(gòu)尚不明朗。只是如果考慮到ARMv8體系結(jié)構(gòu)的樣品CPU將在2013年被公布，英偉達也有可能會搶先開發(fā)ARMv8體系結(jié)構(gòu)。實際上，英偉達在公開“丹佛計劃”的同時，宣布已經(jīng)取得ARM體系結(jié)構(gòu)的許可。

ARM公司進行CPU體系結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計，作為知識產(chǎn)權(quán)的核心，對實際生產(chǎn)CPU的制造廠家授權(quán)許可。為此，通常情況下，即使是CPU內(nèi)核部分使用ARM的IP，各制造廠家也會獨自裝載外圍接口，推進單芯片系統(tǒng)(SoC)化。

可是，已取得ARM的體系結(jié)構(gòu)授權(quán)的企業(yè)，能獨自擴展CPU的體系結(jié)構(gòu)。即使是丹佛計劃，英偉達也有可能獨自進行體系結(jié)構(gòu)的擴展。對于組入型CPU等，即使制造廠家進行獨自的功能擴展，因為在本公司要進行操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的支持，也不會有任何問題。但如果是在服務(wù)器和工作站等上使用，則需要由眾多的企業(yè)開發(fā)操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。因此，關(guān)于64位化等的基本體系結(jié)構(gòu)，應(yīng)該使用ARM的體系結(jié)構(gòu)。

在10月末召開的HPC的商討會「SC11」上，英偉達(NVIDIA)公司的CEO 黃仁勛先生講到，使用GPGPU，到2019年將會實現(xiàn)1exa-Flops的計算環(huán)境，2035年實現(xiàn)100exa-Flops的計算環(huán)境。

與2004年實現(xiàn)了40tera Flops的紅色風(fēng)暴同等的性能，大概到2019年通過家用游戲機也能實現(xiàn)吧。

與2006年由IBM開發(fā)，實現(xiàn)了100tera Flops的藍色基因(Blue Gene)同等的性能，到2019年，將作為1000W的工作站加以實現(xiàn)。

英偉達公司計劃發(fā)布覆蓋從智能手機到服務(wù)器的超級計算處理器。

■ARM服務(wù)器的問題在于軟件

對于ARM服務(wù)器來說，一個重大問題大概是操作系統(tǒng)。在ARMv8體系結(jié)構(gòu)中，每一個CPU內(nèi)核的性能并不是那么高，不過，通過裝載多個CPU內(nèi)核，則會使多線程的性能得到提高。為此，ARM公司未雨綢繆，正在與Linux團體推進可更進一步提高對多線程提供支持的的Linux 操作系統(tǒng)的開發(fā)。而且今后，使支持多線程的開發(fā)工具等齊備等開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)筑，將變得越來越重要。

有關(guān)Windows Server，沒有相關(guān)正式的ARM版公布。有關(guān)客戶端操作系統(tǒng)，將會從計劃2012年公布的Windows 8開始予以支持。可是，ARM版的Windows 8屬于32位版，如果使用已不提供適用于x86等的32位版的Windows Server，那么即使是ARM CPU也需要有64位體系結(jié)構(gòu)。

由于這個緣故，ARM版Windows Server，將會從被認為大約在2016年前后公布的，接踵而來的下下一代的Windows Server開始。如果以2016年為目標的話，ARMv8體系結(jié)構(gòu)的CPU是否也將開始普及呢?同時，關(guān)于比ARMv8體系結(jié)構(gòu)先行一步公布的英偉達的“丹佛計劃”，不明白是否真正地支持Windows Server。如果，英偉達公司進行獨自的64位擴展，并且與ARMv8體系結(jié)構(gòu)有差異的部分很大，那么是否支持Windows Server將成為難題之一。

■低功耗的服務(wù)器用于何處?

低功耗的服務(wù)器，必然會被用于與現(xiàn)在成為主流的服務(wù)器有所不同的市場。首先，可以設(shè)想在認為并不是那么需要CPU的性能的，WEB服務(wù)器等領(lǐng)域的利用。再者，可以考慮適用于通過單芯片系統(tǒng)(SoC)化，將GPGPU內(nèi)核拿進來，在高性能計算(HPC)等方面的用途。此時，ARM CPU內(nèi)核，作為處理數(shù)據(jù)的控制器加以利用，實際的處理通過GPGPU進行。

在這樣的情況下，因為裝載有高消耗功率的GPU內(nèi)核，并不是那么低功耗，不過，與在通常的服務(wù)器平臺上裝載GPU卡的高性能計算(HPC)服務(wù)器相比，其總的消耗功率降低了。大概英偉達計劃中的“丹佛項目”，正是瞄準了這樣的領(lǐng)域吧。

再者，x86陣營也在積極籌劃發(fā)布適用于服務(wù)器的低功耗CPU。另悉英特爾公司正緊鑼密鼓地準備基于“凌動”(Atom)CPU，面向服務(wù)器擴展其功能的產(chǎn)品。而AMD公司雖并沒有明確計劃，不過由于其已公布AMD E-450/350等低功耗的CPU，一旦低功耗服務(wù)器這個市場成長起來，說不定會公布適合服務(wù)器的產(chǎn)品

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