AMD：四核Opteron虚拟化加速

 AMD的四核Opteron处理器(代号巴塞隆纳“Barcelona”) 预定2007年中推出，将包含加速虚拟化(virtualization)的功能。

    虚拟化让一台服务器可同时执行多重的操作系统，有助于提升执行效率。但问题是，用称为hypervisor的虚拟机器管理软件来跑操作系统，执行效率比操作系统单独执行来得差。

    AMD技术设计团队要角Ben Sander在秋季处理器论坛会上演讲时表示，Barcelona具有特定的功能，可解决一部分效能问题。

    英特尔与AMD正在x86服务器市场大抢市占率。英特尔的Xeon芯片率先提供虚拟化的某些硬件支持，但AMD最新型的处理器随即跟进。

    除了虚拟化之外，芯片双雄也在其它领域较劲，例如多核心处理器。英特尔“Clovertown”版的Xeon把两颗双核Xeon 5100 "Woodcrest"处理器封装在一起，以达到今年11月推出四核处理器的目标。AMD的Barcelona则在单一硅晶上植入四个处理器核心。

    这么一来就形成一种效能问题，因为操作系统习惯处理芯片里称为“转译旁观缓冲区”(TLB)的部分，也就是把操作系统对应记忆地址转化为硬件所用实际地址的部分。但因为实际管理内存的是hypervisor，虚拟化使得这项任务的执行又隔了一层。

    为解决此问题，hypervisor采用所谓“shadow paging”软件。Barcelona引进包括“nested page tables”和记忆地址快取等技术，以加速记忆存取的速度。

    Sander指出，这很重要，Hypervisor多达75%的时间可能都耗在处理这类记忆问题。

    此外，Barcelona也引进新的指令，用来缩短芯片的“world switch time”，即芯片在客座操作系统模式与hypervisor模式之间作切换所用的时间。这种切换过程通常需要大约1,000到2,000个处理器频率周期，但用新指令可缩短25%左右。

    Sander另外也描述Barcelona的其它功能，例如每个处理核心将搭配64KB第一层高速缓存，以及512KB的第二层快取。四个核心将共同2MB第三层快取，但容量还可扩充。

    他说，Barcelona处理的实体记忆容量比目前的Opterons大。今天的最大处理量是1兆字节(TB)--低阶的AMD服务器还办不到--但Barcelona可支持256TB。

    英特尔新一代双处理器服务器已改用称一种新的记忆技术，称为FB-DIMM (全缓冲双重内崁式内存模块)，但Sander说，AMD目前暂不采用此技术。Barcelona内建FB-DIMM的功能，但暂不使用，因为FB-DIMM比标准DDR2内存的耗电量高，通讯延迟时间也较长。

    Sander说，AMD会“在适当时机”转换到FB-DIMM，但显然至少要等到第二代(FB-DIMM 2)问世时再议。

    他说：“我们认为，不宜在第一代FB-DIMM就转换，毕竟还必须靠记忆控制器支持。”

    他指出，Barcelona搭配双重的记忆控制器，用来读写撷取自内存的数据。使用的记忆控制器数量虽与目前的Opteron相同，但Barcelona用的记忆控制器能单独运作。