CPU Server Là Gì ?

CPU Server là CPU (bộ vi xử lý trung tâm) được sử dụng trên máy chủ. Máy chủ là một thiết bị quan trọng trong mạng. Nó phải nhận truy cập từ một vài chục đến hàng nghìn người, do đó máy chủ có yêu cầu nghiêm ngặt về thông lượng nhanh của khối lượng dữ liệu lớn, ổn định vượt trội và hoạt động trong thời gian dài. Do đó, CPU là “bộ não” của máy tính và là chỉ số chính của hiệu suất máy chủ.

Phân loại CPU Server

CPU Server vẫn được phân biệt bởi hệ thống chỉ thị của CPU, thông thường chia thành hai loại: CPU CISC và CPU RISC, và sau đó là hệ thống chỉ thị CPU 64 bit VLIW (Very Long Instruction Word).

CPU máy chủ CISC

CISC viết tắt của “Complex Instruction Set Computing” (Tính toán Bộ chỉ thị Phức tạp). Nó liên quan đến các CPU dòng x86 (một chuẩn đặt tên CPU của Intel) được sản xuất bởi Intel và các CPU tương thích của nó (CISC), dựa trên kiến trúc máy tính cá nhân (PC). Các CPU loại CISC chủ yếu là CPU Server Intel và CPU máy chủ AMD.

Ưu điểm

Từ tình trạng phát triển máy chủ hiện tại, kiến trúc IA (kiến trúc CISC) của máy chủ PC, được đặc trưng bởi “nhỏ, gọn và ổn định”, đã được sử dụng rộng rãi hơn do hiệu suất đáng tin cậy và giá thành thấp. Trong lĩnh vực Internet và LAN, chúng được sử dụng cho dịch vụ tệp, dịch vụ in ấn, dịch vụ truyền thông, dịch vụ Web, dịch vụ thư điện tử, dịch vụ cơ sở dữ liệu, dịch vụ ứng dụng, v.v.

Nhược điểm

Hạn chế lớn nhất của vi xử lý IA-64 là sự thiếu tương thích với x86, và Intel đã giới thiệu bộ giải mã x86-to-IA-64 trên vi xử lý IA-64 (Itanium, Itanium2…) để có thể dịch các chỉ thị x86 thành các chỉ thị IA-64. Bộ giải mã này không phải là bộ giải mã hiệu quả nhất, cũng không phải là cách tốt nhất để chạy mã x86 (cách tốt nhất là chạy mã x86 trực tiếp trên bộ xử lý x86), vì vậy Itanium và Itanium2 có hiệu suất rất kém khi chạy các ứng dụng x86. Điều này trở thành nguyên nhân chính tạo ra X86-64. Một điểm cuối cùng đáng lưu ý là mặc dù CPU là một trong những yếu tố quan trọng nhất để xác định hiệu suất của máy chủ, nhưng nó không thể hoạt động tốt như nên nếu thiếu sự hỗ trợ và sự hợp tác của các phụ kiện khác.

Nhược điểm của vi xử lý IA-64

Nhược điểm lớn nhất của vi xử lý IA-64 là sự thiếu tương thích với x86. Trái lại, Intel đã giới thiệu các bộ giải mã x86-to-IA-64 trên vi xử lý IA-64 như Itanium và Itanium2 để cải thiện khả năng chạy phần mềm từ cả hai dòng họ. Điều này cho phép dịch các chỉ thị x86 thành các chỉ thị IA-64. Bộ giải mã này không phải là bộ giải mã hiệu quả nhất, cũng không phải là cách tốt nhất để chạy mã x86 (cách tốt nhất là chạy mã x86 trực tiếp trên bộ xử lý x86), vì vậy Itanium và Itanium2 có hiệu suất rất kém khi chạy các ứng dụng x86. Điều này trở thành nguyên nhân chính tạo ra X86-64. Mặc dù CPU là một trong những yếu tố quan trọng nhất để xác định hiệu suất của máy chủ, nhưng nó không thể hoạt động tốt như nên nếu thiếu sự hỗ trợ và sự hợp tác của các phụ kiện khác.

CPU Server RISC

RISC viết tắt của “Reduced Instruction Set Computing” (Tính toán Bộ chỉ thị Rút gọn). Nó được phát triển dựa trên hệ thống chỉ thị CISC (Complex Instruction Set Computer), và một số người đã thử nghiệm các máy CISC để chứng minh rằng tần suất của các chỉ thị khác nhau khá khác nhau. Các chỉ thị được sử dụng nhiều nhất là một số chỉ thị tương đối đơn giản, chiếm chỉ 20% trong tổng số các chỉ thị, nhưng chiếm 80% tần suất trong chương trình. Hệ thống chỉ thị phức tạp sẽ làm tăng độ phức tạp của vi xử lý, làm cho thời gian phát triển vi xử lý lâu dài và tốn kém. Và các chỉ thị phức tạp yêu cầu các phép toán phức tạp, điều này sẽ không thể tránh khỏi việc giảm tốc độ của máy tính. Vì những lý do này, CPU RISC ra đời vào những năm 1980, nó không chỉ giản lược hệ thống chỉ thị so với CPU CISC mà còn áp dụng một cấu trúc được gọi là “superscalar và super pipeline”, tăng khả năng xử lý song song đáng kể. (Xử lý song song có nghĩa là một máy chủ có nhiều CPU xử lý cùng một lúc. Xử lý song song có thể cải thiện đáng kể khả năng xử lý dữ liệu của máy chủ. Các máy chủ cấp bộ phận và doanh nghiệp nên hỗ trợ công nghệ xử lý song song CPU.) Nói cách khác, kiến trúc này có hiệu suất cao hơn nhiều so với các CPU có kiến trúc CISC có cùng tần số, điều này được xác định bởi các đặc điểm kỹ thuật của CPU. Hệ thống chỉ thị RISC phù hợp hơn với UNIX, hệ điều hành của các máy chủ cao cấp, và Linux cũng là một hệ điều hành giống UNIX.

Các loại CPU chủ yếu sử dụng chỉ thị RISC trong các máy chủ cấp trung đến cao cấp như sau.

(1) Bộ xử lý PowerPC (2) Bộ xử lý SPARC (3) Bộ xử lý PA-RISC (4) Bộ xử lý MIPS (5) Bộ xử lý Alpha Hiện nay, hai kiến trúc chỉ thị CPU chính CISC và RISC đang tận dụng những ưu điểm và nhược điểm của nhau và hướng tới sự hội tụ. CISC mượn ý tưởng từ RISC để tối ưu hiệu suất của hệ thống chỉ thị, trong khi RISC giới thiệu các chỉ thị nâng cao để cải thiện hiệu suất xử lý nhiệm vụ phức tạp. Do đó, không cần phải quá quan ngại về sự khác biệt giữa CISC và RISC, cả hai kiến trúc đều rất tiên tiến và sẽ tiếp tục phát triển trong thời gian tới. CISC kiến trúc chỉ thị phức tạp được đặc trưng bởi một số lượng lớn các chỉ thị, một chỉ thị thực hiện nhiều chức năng, và có khả năng truy cập trực tiếp vào bộ nhớ. RISC kiến trúc chỉ thị rút gọn tập trung vào các chỉ thị đơn giản, thường chỉ thực hiện một chức năng, và có hướng tiếp cận dựa trên việc lưu trữ và truy cập thông qua bộ nhớ chính.

CPU 64 bit VLIW

VLIW viết tắt của “Very Long Instruction Word” (Từ Độ Dài Chỉ Thị Rất Dài). Nó là một kiến trúc CPU mà trong đó một chỉ thị rất dài được đóng gói chứa nhiều chỉ thị nhỏ hơn. Các chỉ thị nhỏ được thực thi cùng một lúc, tận dụng khả năng xử lý đồng thời của CPU. Kiến trúc VLIW được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất xử lý và đồng thời giảm độ phức tạp của việc phân tích và lập lịch chỉ thị.