全面认识服务器主板的芯片组

全面认识服务器主板的芯片组

对于服务器而言，主板成为它高性能的载体，那对于服务器主板而言，很多人把芯片组称为主板的灵魂，是最惬当不过了的。 然而要分清楚芯片组确实是件烦琐的事，芯片组种类的繁多直接原因也是目前CPU的型号与种类繁多、功能特点不一所导致的，所以芯片组的性能的优劣，决定了整块主板性能的好坏与级别的高低。 如果芯片组不能与CPU良好地协同工作，将严重地影响计算机的整体性能甚至不能正常工作。就比如最近Intel推出的E7520和E7320芯片组，内存控制器出现问题，在使用支持Intel下一代PCI Express I/O总线的设备时，可能会引起系统死机。这些特点在服务器/工作站主板上更为明显，芯片组要求有良好的兼容性，互换性和扩展性，对稳定性和综合性能要求也是最高。

在此之前，我先给大家列举一下众多服务器芯片组，这里并不是在炫耀我的收集本事，或者是他们惊人的数量，或许你换个角度把它们当作我下面文字的一个索影，方便你了解……

Intel平台：

Intel）	Itanium 2	Xeon			P4
Intel	Intel 460GX Intel E8870芯片组	Xeon (Nocona)	Xeon		Pentium 4	Pentium 4F64位）
		LindenhurstIntel E7520 ）芯片组 Lindenhurst VSIntel E7320芯片组 Intel E7525 芯片组	400MHz总线频率	Intel 860芯片组Intel E7500 芯片组	Intel 845G/PE 芯片组 Intel 850/E 芯片组 Intel 865G/PE 芯片组 Intel 875P 芯片组 Intel E7205芯片组 Intel E7210芯片组 Intel 925X芯片组	Copper RiverIntel E7221） 芯片组
			533MHz总线频率	Intel E7501 芯片组 Intel E7505 芯片组
HP	HP zx1芯片组 HP sx1000芯片组		HP F8芯片组
IBM	IBM Summit芯片组		IBM Summit芯片组
VIA					P4X533 PT800 PT880 PT894 PT894PRO
Server Works			ServerWorks GC-HE ServerWorks GC-LE		ServerWorks GC-SL ServerWorks GC-WS

这里有必要向大家解释一下芯片组的历史，从1998年开始，Intel公司就已经将服务器芯片组的老大地位拱手让给了一家名不见经传的小公司—— ServerWorks。ServerWorks从制造工作站芯片组开始，逐渐切入高端芯片组市场，在1999年以ServerSet Ⅲ系列芯片组全面占领133MHz外频的服务器市场，Intel虽以440GX＋和440NX应对，无奈100MHz外频的硬伤实在无法阻挡 ServerSet III凌厉的进攻，加上夭折的i860芯片组，Intel黯然退出了服务器芯片组市场。而到了Xeon时代，Intel才慢慢崛起，在推出 NetBrust架构的Xeon产品时，Intel终于凭借E7500全线回到服务器市场。面对Intel E7500咄咄逼人的气势，ServerWorks公司在一个月后以全新的Grand Champion系列芯片组应对。它一方面用GC-LE芯片组阻截E7500；另一方面抛出GC-SL、GC-WS，抢占服务器和工作站的低端市场；至于4路以上的高端服务器芯片组，目前仍然只有GC-HE一枝独秀，ServerWorks在高端市场的地位无可动摇。

在高端市场中，Intel对Itanium一直不舍不弃，Itanium的标准芯片组开始只有Intel 460GX，Intel 870芯片组将把Itanium的标准化平台从Intel 460GX的4路提升到8路，从部分支持InfiniBand技术到全面支持InfiniBand技术。其实支持Itanium 2的芯片组从低到高，种类繁多。其中就HP在2002年推出的zx1芯片组，支持4路Itanium 2；2003年2月HP正式宣布了代号为Pinnacles的芯片组，正式名称为sx1000，它支持多达64路Itanium 2或HP PA-8800处理器；还有IBM EXA芯片组以及Unisys CMP架构都支持IA64处理器；Hitachi也有代号为ColdFusion-2简称CF-2）的芯片组，采用节点互联方式 ；Bull和NEC也有自己的Itanium 2芯片组。

无论如何，在服务器还是台式机的Intel平台上，Intel自家的芯片组占有最大的市场份额，而且产品线齐全，高中低端以及整合型产品都有，其它的厂家加起来都只能占有比较小的市场份额，而且主要是在中低端和整合领域 。就像VIA，支持P4的芯片组是很齐全的。作为服务器主板的稳定安全而言，市场一直都定位在Intel自家的主板，但对于大多数人来说，这类芯片组的入门级服务器主板的高性价比又何尝不是个选择呢？

AMD平台：

AMD）	Opteron
AMD	AMD-8000AMD-8111 AMD-8131 AMD-8132 AMD-8151）
VIA	K8T800 K8T890 K8T800PRO K8T890PRO K8M800 K8M890
SIS	SiS 755 SiS 760
ALi	M1687 M1688
ServerWorks	？
nVIDIA	nForce2 系列 nForce3 系列150、250） nforce 4 系列

在AMD平台上，芯片却出现了独居一格的局面。首先，AMD自身只有一个AMD8000系列芯片组，扮演一个开路先锋的角色。反而VIA却占有AMD平台芯片组最大的市场份额，但现在却收到后起之秀nVidia的强劲挑战，后者凭借其nForce2芯片组的强大性能，成为AMD平台最优秀的芯片组产品，进而再推出nForce3、nForce4系列产品从VIA手里夺得了许多市场份额，而SIS与ALi依旧是扮演配角，主要也是在中低端和整合领域。 ServerWorks觊觎Opteron的魅力，原本一直效忠Intel的，如今也进来插上一脚。第一款推出的芯片组产品将支持4路64位 Opteron系统，将来也还会同时推出支持双路和8路AMD Opteron平台，同别的服务器平台一样，芯片组也支持HyperTransport技术。

随着芯片组在服务器构架中的枢纽作用显现，芯片组技术包含服务器核心逻辑正在成为服务器的核心技术。部分上游技术厂商和注重自有技术的系统级厂商都在研发自己的芯片组产品，使得IA服务器差异化增强，呈现百花齐放的局面。到目前为止，能够生产芯片组的厂家有Intel美国）、VIA中国台湾）、SiS中国台湾）、ALi中国台湾）、AMD美国）、nVidia美国）、ATI加拿大）、Server Works美国）等几家，还有其它的OEM厂家，IBM 、HP等。

芯片组呈现百花齐放的局面也并非空穴来风的，我们来看看芯片组的发展动力。一是随着处理器特性变化而改进，二则是随着应用对服务器基本特性的要求而变化，它们的结构和作用一直在潜移默化的转换，这是处理器发展的必然，是内存换代的牵引，是系统总线架构崛起之故。

芯片组发展到目前，已经不能用传统的定义去解释，不能在用传统的结构去剖析。特别是用于服务器的芯片组而言，这点更体现的明显。传统习惯上，我们总以为芯片组就是由南北桥芯片组成。北桥芯片就提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、 ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持；而南桥芯片则提供对输入输出和ACPI高级能源管理）等的支持。显然这是由于Intel芯片组的巨大影响力，不过目前以这种概念来定位现在的芯片组，是不合适的，即使在台式机领域也是如此。

回顾南北桥结构，服务器的芯片组结构和台式机差不多，都是I/O系统的数据全部通过南北桥之间单一通道进出内存子系统，而服务器芯片组只不过是在PCI总线上多支持了一些分段，代表产品有ServerWorks ServerSetⅢ HE和Intel 460GX等。之后随着PCI-X总线的出现，南北桥面临着必须解决的瓶颈效应，于是服务器的芯片组系统结构转向了以内存控制器为核心的准交换结构，以 PCI-X为主的I/O系统直接连接到了内存控制器，全部的处理器也是以单一总线的方式连接在内存控制器，代表产品有ServerWorks GC-HE和Intel E8870等。

然而从长远发展看，处理器的速度不断提升，多处理器共享FSB总线的带宽会成为系统性能发挥的瓶颈。便出现了全部处理器以点对点的方式独立连接到具有交换功能的内存控制起上，这种结构多在4路以上的服务器架构所需。HP F8芯片组就是典型代表。

最后随着AMD推出了Opteron处理器，集成了I/O和内存控制器，这种革新推翻了之前所有的核心逻辑，转向以处理器为核心的互联结构，像AMD-8000系列芯片组就实现以处理器为核心的互联结构满足了8路的服务器平台。现在除了 Intel之外，几乎所有的芯片制造商都纷纷争先恐后布的发布了自家的支持K8架构的PCI-E芯片组 ，如VIA、SIS、nVidia等。

其中nVidia nForce3 以后系列芯片组的单一芯片组架构是与其它芯片最大的不同之处，理论上这将有利于减少延迟，南、北桥之间的传输频宽无法比芯片内部传输快。当然目前来看还只是理论值，不能够确定。单一芯片组技术SISI735也普遍采用过，但最后他们放弃了这种架构设计。因为他们发觉整合某些新的特性需要重新设计芯片组，比如高速大容量存储和USB 2.0技术，最后会使他们新芯片组产品面世的时间大大延迟。而利用北桥/南桥芯片架构，只需要用支持最新技术的南桥设计取代旧的南桥即可。这也是很多芯片组不敢恭维的原因。

在高端服务器架构中，服务器芯片组又面临着处理器直线攀升的困窘。于是高端IA服务器核心逻辑走向了以交换为核心、多层次的交换结构与总线结构相结合的复杂体系结构，并在复杂的高端服务器上引入大型机的交叉互联架构。主要有两种架构，一是SMP节点互联，是以4路SMP处理器和相应内存为一个独立节点，以 NUMA(非一致性内存访问)技术和节点控制技术为基础，采用高速总线连接多个单元，从而使系统多达16路以上处理器。代表性产品有IBM的EXA代号 Summit）芯片组和Hitachi ColdFusion-2芯片组等。另一种是基于交叉通道的蜂窝处理结构CMP），它完全采用大型机的技术，已经无法用芯片组的概念来包容其核心逻辑了。