<< فعاليتهای كامپيوتری 64 بيتی با هزينه مناسب>>
IT يك اصل ساده اما تقريبا فراموش شده را احيا مي‌كند: كارآيي و توان عملياتي همه چيز است. ميزان سرعت CPU هنگامي كه در زمان دستيابي به حافظه، ابزارهاي جانبي و ساير CPUها دچار مشكل مي‌شود بسيار اهميت پيدا مي‌كند. يك سرور Xeon كه يك حجم كاري ثابت را اجرا مي‌نمايد (يعني يك مجموعه قابل پيش‌بيني از برنامه‌ها با نيازمندي‌هاي منبعي ثابت) از نظر اقتصادي يك راه‌حل بي‌نظير محسوب مي‌شود. اما حجم كاري پوياي كنوني – از برنامه‌هاي شبكه تا BI همزمان تا پارتيشن‌بندي منبع مجازي شده -- Xeon 32 بيتي را ناچار مي‌سازد زمان زيادي را صرف انتقال اطلاعات نمايد.
براي كارهاي پويا، IT به سرورهاي يونيكس 64 بيتي با ورودي/خروجي سريع و قابليت بسط بالا روي آورد. اما هزينه هنگفت، كارآيي نامناسب محاسبه و نيازهاي پايان‌ناپذير نگهداري اين سرورها زمينه مهاجرت به Xeon را فراهم نمود. راه‌حل ايده‌آل، راه‌حلي است كه كارآيي و توانايي بالا را بدون قرباني نمودن كارآيي محاسبه و هزينه مناسب محصولي مانند Xeon فراهم بياورد – چيزي بين سرورهاي ارزان PC 32 بيتي و IBM Power 64 بيتي، Itanium اينتل يا ماشين‌هاي Sparc Sun Microsystems.
اين خلا اكنون پر شده است. دو پلاتفرم 64 بيتي ظاهر گرديدند، يكي Opteron از شركت Advanced Micro Devices و ديگريPowerPC 970FX از شركت IBM. طبيعتا، ما نمي‌توانستيم براي تهيه دو تا از نخستين سيستم‌هاي مبتني بر اين چيپ‌ها و مشاهده محاسبه‌گري 64 بيتي بر روي يك سيستم هم قيمت Xeon به انتظار بنشينيم. نخستين سيستم‌هاي آزمايش ما عبارت بود از يك سرور dual-Opteron از AMD كه بر روي يك مادربورد MSI و يك Xserve G5 جفت پردازنده از شركت Apple Computer جاي گرفته بود.
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
سخت‌افزار گسسته
ارزش پلاتفرم‌هاي PowerPC 970FX و Opteron بيش از پردازنده تنها است. سيستم عامل‌ها، باس‌ها، و چيپ‌ست‌ها همگي نقش قابل توجهي ايفا مي‌كنند. اما معماري CPU در اين رده جديد از سيستم‌هاي 64 بيتي به همان صورت اوليه باقي مانده است.
Opteron شركت AMD چيپ سرور در يك رده 64 بيتي از پردازنده‌هاي سازگار با پنتيوم است كه دسك‌تاپ، mobile Athlon 64 و Athlon 64 FX-53 ابداعي براي ايستگاه‌هاي كاري با كارآيي بالا را در بر مي‌گيرد. از ميان اينها، تنها Opteron پيكربندي‌هاي چندپردازنده را پشتيباني مي‌نمايد. جادوي Opteron، يكپارچه‌سازي كاركرد north bridge – ارتباط حافظه و CPU -- درون خود چيپ است.
PowerPC 970FX، Xserve G5 جديدترين محصول همكاري ميان Apple، IBM و Motorola است. IBM هسته‌ي CPU اينترپرايز Power4 64 بيتي خود را در PowerPC 970FX سهيم نمود. Apple ساير بخش‌هاي طراحي سيستم Xserve G5 شامل باس‌ها، منطق north bridge، منطقsouth bridge و كنترل كننده سيستم (نمايشگر سلامت) را انجام داد.
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
هر دو سيستم همان گونه كه توسط فروشندگان پيكربندي شده بودند مورد آزمايش قرار گرفتند، به جز اين كه ما هر دو ماشين را به 4 گيگابايت رم متصل كرديم. مشخصه‌هاي استاندارد در دو سرور شامل دو پورت Gigabit Ethernet، دو طبقه جدا شدني هاردديسك، كارت‌هاي اساسي VGA و پورت‌هاي USB مي‌باشد. به همراه هر دو ماشين، نرم‌افزار مديريت سرور ارائه شده است و مي‌تواند چندين سرور را مانيتور نمايد. سرور Opteron قادر به انجام مديريت lights-out است – يعني، كنترل از راه دور انرژي، پيكربندي و عيب‌يابي در هنگام خاموش بودن سرور.
بررسي دقيق‌تر
هم Opteron و هم PowerPC 970FX (ما در ادامه مقاله از نام ساده‌تر Apple G5 استفاده مي‌كنيم) مي‌توانند هر تركيبي از برنامه‌هاي 32 بيتي و 64 بيتي را به طور همزمان اجرا نمايند. البته، كارآيي ايده‌آل Opteron و G5 هنگامي حاصل مي‌گردد كه CPU در حالت 64 بيتي راه‌اندازي شود و تمامي برنامه‌ها براي عملكرد 64 بيتي كامپايل شده باشند. اما عملكرد 64 بيتي صرف هنوز براي اكثر ما كاربردي نيست. هزاران برنامه 32 بيتي تجاري بايستي مجددا كامپايل گرديده و مورد تاييد اعتبار قرار گيرند.
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
مايكروسافت تا زمان نگارش اين مقاله قادر به ارائه يك نسخه نهايي از ويندوز 64 بيتي Server 2003 نبود. براي تست Opteron، ما SuSE Enterprise Server 9.0 Linux بارگذاري شده و پيكربندي شده توسط AMD را مورد استفاده قرار داديم. اين لينوكس يك كرنل و دستورات 64 بيتي را اجرا مي‌نمايد و ابزار توسعه آن بهره‌‌برداري كامل را از Opteron به عمل مي‌آورد. كد فعال شده براي Opteron به لينوكس وارد شده و بايد بخشي از اكثر توزيع‌هاي عمده باشد.
Xserve G5، OS X Server نسخه 10.3.4 را اجرا نمود. اين يك سيستم عامل 32 بيتي است كه G5 CPU را در يك حالت پل قرار مي‌دهد كه امكان دسترسي به برخي از امكانات 64 بيتي G5 را از كد 32 بيتي فراهم مي‌آورد. ابزار توسعه Xcode متعلق به Apple، كه از يك مجموعه كامپايلر GNU توسعه يافته توسط Apple به عنوان يك back end استفاده مي‌نمايد، تا حدي براي G5 بهينه خواهد شد كه برنامه‌هاي اجرايي حاصل شده بر روي Macهاي قديمي‌تر اجرا نخواهند گرديد. اما Apple نمي‌تواند بدون قراردادن آن در عرضه‌هاي 32 بيت و 64 بيت اين كار را در مورد كرنل انجام دهد، كه اين نيز يك كار بسيار بزرگ است.
هر دو سيستم حاضر در آزمايش ما به خوبي بوت شده و كاملا كار خود را انجام دادند. ما كار كامپايل تعدادي از تست‌هاي open source را انجام داديم و دريافتيم، همان گونه كه اميدوار بوديم، هر پروژه‌اي كه ما براي لينوكس SuSE بر روي Opteron كامپايل كرده بوديم همچنين بدون تغيير برايOS X Server كامپايل مي‌گردد.
تست كارآيي ما بر روي توان عملياتي متمركز گرديد. توان عملياتي حافظه براي هر دو سيستم، كه توسط بخش كپي حافظه از تحليلگر STREAM سنجيده شد، در ميزان حدود 2GBps برابر بود. اين سرعت كانال ميان حافظه و CPUها نيست؛ اين صرفا سرعتي بود كه STREAM با آن قادر به تكميل عمل جابجايي يك قطعه از داده از يك مكان در حافظه به مكاني ديگر بود. همان گونه كه ما پروسس‌هاي موازي آزمايشي بيشتري را به دو ماشين اضافه مي‌كرديم، كاهش اجتناب‌ناپذيري را در توان عملياتي مشاهده كرديم. توان عملياتي حافظه G5 تقريبا در يك خط مستقيم تقليل يافت، در واقع هر بار كه تعداد پروسس‌هاي موازي دو برابر مي‌شد توان عملياتي نصف مي‌گرديد. به عبارت ديگر، Opteron يك قابليت جالب در نسبت توان عملياتي حافظه‌اش تحت بار افزايشي داشت. با هشت پروسس موازي كه از سوي STREAM به دو پردازنده Opteron وارد مي‌شد، توان عملياتي حافظه به ندرت پايين‌تر از 1/2GBps رفت. اين بيانگر قدرت كنترلرهاي حافظه موجود بر روي CPU ”Opteron“ و سيستم عامل 64 بيتي محض لينوكس SuSE Enterprise بود.
در مقابل، G5 از لحاظ كارآيي ورودي/خروجي جانبي بسيار قدرتمند بود. كنترلر ورودي/خروجي Apple درخواست‌هاي داده را به صورت همزمان و به شكلي بسيار كارآمد ميان ابزارها انتقال مي‌داد، صرفنظر از بار محاسبه يا مشغوليت ساير ابزارهاي جانبي. اين برعكس Opteron است، كه الگويي از تقليل كارآيي ورودي/خروجي تحت افزايش بار ورودي/خروجي و/يا محاسبه نشان مي‌داد – كه ما از سرورهاي PC انتظار داريم. اين امر براي ما كاملا واضح است كه اولويت طراحي Apple براي معماري خود توان عملياتي جانبي بوده است.
تونايي اجراي برنامه‌هاي 32 بيتي بدون از دست رفتن كارآيي و پشتيباني لينوكس و يونيكس، بهايي را كه معمولا توسط مهاجرت‌كنندگان پرداخت مي‌شود حذف مي‌نمايد. شما مي‌توانيد يك سرور جفت Xeon را با يك جفت Opteron بدون اينكه مشكلي در اجراي برنامه‌هاي نصب شده – شامل برنامه‌هاي فراگير ويندوز – پيش آيد جايگزين نماييد. همچنين، Xserve G5 با هيچ يك از سرورهاي مبتني بر Apple G4 (شامل نسل‌هاي قبلي Xserve و Power Mac G4) مشكلي ندارد و تقريبا تمامي برنامه‌هاي open source را بر روي يونيكس، لينوكس و BSD اجرا مي‌كند.
هر دو معماري سرورهاي كاربردي جاوا را به شكل خاص خود ايجاد نموده‌اند، با ويرايش‌هاي Opteron از جاوا براي لينوكس و Solaris. مهندسان Apple به شكل خاص بر روي جاوا كار كرده‌اند و ويرايش‌هاي بهينه شده دسك‌تاپ و سرور را از جاوا ساخته‌اند، به همراه نرم‌افزار سرور Web Objects كه يك محصول ساده و توسعه‌پذير از Apple مي‌باشد.
اما فروشندگان نرم‌افزار تجاري، هنوز موضعي در قبال تكنولوژي 64 بيتي اتخاذ نكرده‌اند. Opteron تا كنون توانسته با عرضه‌كنندگان عمده نرم‌افزار براي پشتيباني به توافق برسد. اما با وجود سازگاري 100 درصد اينتل، فروشندگان نيازي به مهاجرت ندارند، چرا كه كاربران مي‌توانند به شكل نامحدودي نرم‌افزارهاي 32 بيتي خود را اجرا نمايند.
Apple راه بسيار دشوارتري را در پيش رو دارد. زيرا شروع ديرهنگامي را در دنياي اينترپرايز داشت. درست است كه Apple احتمالا قادر خواهد بود با استفاده از ابزار توسعه‌ي مجاني، پايه BSD Unix و چارچوب برنامه كلاينت Cocoa خودش، توسعه‌گران را از ساير پلاتفرم‌ها (شامل ويندوز) جذب خود نمايد؛ اما اگر شركت واقعا خواهان جذب فروشندگان نرم‌افزار است، به چيزي بيش از يك پلاتفرم جديد 64 بيتي جذاب به عنوان طعمه نياز خواهد داشت. آن بايد بازار اينترپرايز خود را كه در حال ظهور است به شكلي ابتكاري توسعه دهد.
روي ديگر سكه
براي آن دسته از افرادي كه دوست دارند آن روي سكه را ببينند، چند واقعيت كوچك در مورد ارزيابي پلاتفرم‌ها جالب خواهد بود. بياييد از شرح برخي از مزايايي كه اين دو پلاتفرم 64 بيتي نسبت به Xeon دارند شروع كنيم.
ابتدا، سازگاري وعده داده شده از سوي AMD و IBM به نظر مي‌رسد كه تحقق يافته است. به صورت پيش‌فرض، هر دو CPU در مواجهه با سيستم عامل‌ها و برنامه‌هاي كاربردي كه از پيشينيان 32 بيتي خود قابل تشخيص نيستند، به عنوان پردازنده‌هاي 32 بيتي بوت مي‌شوند.
در مورد Opteron، كارآيي محاسبه در حالت legacy 32 بيتي، با Athlon MP 32 بيتي AMD مشابه است. حتي در حالت legacy، Opteron همچنان داراي حافظه on-board و باس‌هاي چند پردازنده مي‌باشد. آن همچنين داراي يك اتصال بسيار سريع Hypertransport به كنترلر ورودي/خروجي south bridge است كه مي‌تواند با سرعت بسيار بالا داده را از CPU به كارت‌هاي توسعه انتقال دهد. و آن همچنان داراي معماري NUMA (non-uniform memory access) است كه كارآيي چند پردازشي را بهبود بخشيده و حد رم را به 4 گيگابايت براي هر CPU افزايش مي‌دهد.
بنابراين از از يك ديد سطح بالا، اين گونه به نظر مي‌رسد كه حالت legacy 32 بيتي Opteron را تبديل به يك Xeon مي‌نمايد. اما اين تغيير حالت بر روي كارآيي توان عملياتي Opteron تاثير محسوسي نمي‌گذارد.
همچنين، G5 در هنگام بوت شدن در حالت 32 بيتي همانند نسل پيشين خود، G4، مي‌شود. و همان گونه كه Opteron كار خود را انجام مي‌دهد، معماري ورودي/خروجي پيشرفته آن همچنان با سيستم عامل‌ها و برنامه‌هاي 32 بيتي كار مي‌كند. اما G5 يك تجديد نظر اساسي در هسته PowerPC محسوب مي‌گردد، با دستورالعمل‌هاي جديد و يك طراحي اجراي داخلي جديد كه در مقايسه با Opteron كارآيي بهتري را در اجراي برنامه‌هاي 32 بيتي ارائه مي‌دهد. نرم‌افزار 32 بيتي كه با بهينه‌سازي‌هايي براي مشخصه‌هاي منحصربه فرد G5 مجددا كامپايل شده، افزايش محسوسي را هم در توان محاسبه و هم در توان عملياتي ورودي/خروجي به دست مي‌آورد.
هيچ راه ساده‌اي براي دستيابي به بيش از 4 گيگابايت رم كه تمامي سيستم‌هاي 32 بيتي توانايي خواندن و نوشتن مستقيم آن را دارند، وجود ندارد. Xeon حافظه را در حد بالاتر از 4 گيگابايت با استفاده از سگمنت‌هايي كه مي‌توانند درون يك منطقه رزرو شده در فضاي 4 گيگابايت صفحه‌بندي شوند (صفحاتي كه مي‌توانند به اين منطقه وارد يا از آن خارج شوند) ايجاد كرده است. قابليت Opteron در الحاق 4 گيگابايت رم به هر CPU به شكل بالقوه‌اي يك راه‌حل مناسب‌تر ايجاد كرده است: اگر سيستم عامل بتواند پروسس‌ها را براي اجرا بر روي CPUاي كه داراي فضاي آزاد بيشتري در رم است مجددا سازماندهي نمايد، صفحه‌بندي بسيار كمي مورد نياز است. اما Opteron مي‌تواند از طرح صفحه‌بندي نيز استفاده نمايد، و حافظه الحاق شده به هر پردازنده براي سايرين نيز قابل دستيابي است.
مقايسه با Xeon
اگر اينتل Opteron را از لحاظ حافظه فيزيكي افزايش يافته داراي برخي مزاياي منحصربه فرد بداند، حق با اوست. در هر صورت، اينتل ناچار است CPUها و باس Xeon را مجددا طراحي نمايد تا تاكيد آنها را از سرعت كلاك به توان عملياتي انتقال دهد. در ميان سرورهاي داراي قيمت مناسب، با وجود هشت CPU كه Opteron بدون دخالت كنترلرها آنها را اداره مي‌نمايد، هيچ معماري CPU و باسي وجود ندارد كه با قابليت‌هاي كلي توان عملياتي Opteron برابري كند.
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
معماري G5، كه توسط چيپ‌ست Apple و سيستم عامل OS X آن بهبود يافته، نيز قابل توجه است. طراحي ورودي/خروجي پردازنده PowerPC 970FX خوب است، اما از لحاظ طراحي اساسي، با اينتل برابري نمي‌كند. چيزي كه G5 را سرپا نگه مي‌دارد برتري چيپ‌ست Apple و هسته عالي Power4 متعلق به IBM است.
حتي هنگامي كه به عنوان يك چيپ 32 بيتي مورد استفاده قرار مي‌گيرد، معماري G5 RISC آنقدر كارآمد است كه برنامه‌هاي بهينه شده مي‌توانند به شكلي عالي اجرا گردند، به خصوص در حوزه محاسبات اعشاري، كه IBM همواره در آن از برتري برخوردار بوده است، و در حوزه‌ي محاسبات برداري. G5، از آنجايي كه در پلاتفرم Xserve G5 پياده‌سازي شده، از لحاظ توان محاسبه و قدرت عملياتي در مقايسه با Opteron داراي توازن و ثبات بيشتري است.
نكات فراواني براي بررسي جهت گزينش معماري‌هاي سرور وجود دارد، اما مهم نيست كه شما بر چه مبنايي مقايسه خود را انجام مي‌دهيد، Opteron و G5 به دلايل متعددي انتخاب‌هاي بهتري نسبت به Xeon خواهند بود.
-----------------------
پس تكليف Itanium چيست؟
چرا ما يك سرور Itanium را مورد آزمايش قرار نداديم؟
اگر شما در مورد تصميم ما براي ارزيابي G5 (PowerPC 970FX) و Opteron در يك مقاله تعجب كرده‌ايد، تنها نيستيد. اين مقاله در اصل قرار بود Opteron را با Itanium 2 مقايسه نمايد، اما يكسري اتفاقات جالب در طي تهيه اين مقاله رخ داد.
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
Itanium 2 جايگاهي را كه ما انتظار داشتيم تاكنون به دست نياورده است. با وجود قابليت اجراي HP-UX، تمامي توزيع‌هاي لينوكس، و ويندوز سرور 2003، به نظر مي‌رسد آينده Itanium 2 به بن‌بست برسد. اما اين شكست عايد Hewlett-Packard، IBM، و Sun نيز گرديده است. اين سه شركت رده اول اكنون منابعي براي سرورهاي دو-پردازنده و چهار-پردازنده و ايستگاه‌هاي كاري مبتني بر Opteron هستند.
اين همه هياهو براي چيست؟ ويندوز. درست است، ويندوز سرور 2003 بر روي Itanium 2 اجرا مي‌گردد، اما اين واقعيت به انگيزه اينتل كمكي نكرده است. توسعه‌گران ويندوز علاقه‌اي به كار با معماري Itanium ندارند. امكان اجراي چارچوب .Net مايكروسافت وجود ندارد (اگر چه از شنيده‌ها اين گونه بر مي‌آيد كه پشتيباني در آينده اعمال خواهد شد) و توسعه‌گران ويندوز بايستي Visual Studio .Net 2003 را بر روي دسك‌تاپ‌هاي 32 بيتي خود اجرا كنند. آنها كد خود را براي اجرا و تست درون يك ماشين Itanium 2 قرار مي‌دهند، سپس كار ويرايش و كامپايل را انجام مي‌دهند، و در نهايت كد را به سرور باز مي‌گردانند و مجددا تست مي‌كنند. اين تكنيك بسيار شبيه كار توسعه‌گران PocketPC است. توسعه‌گران خود مايكروسافت نيز براي Itanium 2 سر و دست نمي‌شكنند. آنها در مورد ترس از كدنويسي براي اين معماري عجيب و غريب، رك و صادق هستند. بي‌رغبتي آنها براي اين است كه سازگاري Itanium 2 در رده سرور اينترپرايز مايكروسافت ضعيف است.
ما اميدهاي خود را در مورد Itanium 2 اينتل براي اين مقاله از دست داديم. اگر آن را در اين مقاله مورد بررسي قرار مي‌داديم، انجام يك مقايسه منصفانه در بسياري از سطوح غير ممكن بود.
ما هنوز Itanium 2 را رها نكرده‌ايم. آن يك چيپ مظلوم است كه در جستجوي يك كامپايلر مناسب مي‌باشد. به عبارت ديگر، Itanium 2 خصوصيت منحصربه فرد سريع‌تر شدن در قبال هوشمندتر شدن كامپايلرها را دارد. بهينه‌سازي‌هاي لازم، ساده‌تر خواهند شد و نسل‌هاي آينده Itanium بايستي كار انطباق سخت‌افزار با وضعيت كامپايلرها را به نحوي بهتر انجام دهند.
XXXXXXXXXXXXXXXX
نويسنده: Tom Yager
InfoWorld
مترجم: امين ايزدپناه
