服务器结构及工作原理

服务器维修之服务器结构及工作原理同方工业讲师：梁全林教学重点：服务器产品的工作原理，主要部件的专有技术教学难点：服务器产品的工作原理教学目标：系统、全面掌握服务器产品的类型、特点、工作原理；掌握服务器各主要部件的专有技术；服务器定义为客户站点提供各种服务的计算机网络环境网络操作系统共享资源提供服务高性能高可靠可用性服务器分类CISC服务器(复杂指令系统计算机)RISC服务器(精简指令系统计算机)入门级工作组级部门级企业级文件服务器、打印服务器通讯服务器、应用服务器塔式机架式刀片式CPU类型应用规模功能外形结构IA（IntelArchitecture）架构服务器基于INTEL硬件架构的CISC服务器，使用INTEL或与其兼容的处理器芯片的服务器，又称为PC服务器高性能SMP技术RAID技术可靠性ECC内存RAID技术可管理I2C技术远程管理可用性热插拔冗余IA服务器与PC机的区别CPU处理能力I/O性能可靠性/可用性可扩展性可管理性英特尔CPU发展历程NoconaDempsyWoodcrestItaniumItanium28位16位32位32位32/64位64位800880808086808880186802868038680486PentiumPentiumProPentiumⅡCeleronPentiumⅢPentium4CPU介绍－XEON0.18微米256KBL2400MHzFSBFoster核心Prestonia0.13微米512KBL2400MHzFSB533MHzFSB支持HT技术Nocona/IrwindaleDempsy/Woodcrest90nm1/2MBL2800MHzFSBEM64T支持HT技术双核65nm2×2MB4MB共享667MHzFSB1066MHzFSBEM64TDem：支持HTCPU介绍－FSB100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s前端总线(FSB)频率(即总线频率)是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。有一条公式可以计算，即数据带宽＝(总线频率×数据位宽)/8，数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率。如100MHz前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数据传输量是:CPU介绍－HT技术在得到操作系统和应用软件的支持之下，使用超线程技术的处理器比起普通处理器有30%的额外性能提升.支持HT技术的IA-32处理器由两个逻辑处理器构成，并且每一个逻辑处理器都有各自的架构描述。两个逻辑处理器共享处理器的核心，包括执行引擎，缓存，系统总线界面和固件等.SMP技术SMP的全称是对称多处理(SymmetricalMulti-Processing)技术，是指在一个计算机上汇集了一组处理器(多CPU),各CPU之间共享内存子系统以及总线结构。它是相对非对称多处理技术而言的、应用十分广泛的并行技术SMP系统中最关键的技术问题是如何更好地解决多处理器间的协调和通信实现负载均衡SMP技术可以通过多线程并行来提高性能采用了SMP技术，另一块空闲的CPU就会处理多余的事务，从而实现了系统的负载均衡处理器容错的需要在其中一颗CPU出错的情况下，另外的CPU可以接替它的工作，使得服务器能够继续运行，当然此时系统的性能会有所下降提升服务器的性能采用2.5v工作电压，184线接口DDR内存DDR(DoubleDataRage双数据率)是SDRAM（168线，工作电压3.3v）的更新换代产品，它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据，这样不需要提高时钟的频率就能加倍提高SDRAM的速度，并具有比SDRAM多一倍的传输速率和内存带宽，采用2.5v工作电压，184线接口，价格也便宜非常多。内存技术介绍DDR内存内存技术介绍DoubleDataRate，在系统总线时钟频率上升沿和下降沿各进行一次数据传输，从而达到双倍数据传输率的效果。至于寻址与控制信号则与SDRAM相同，仅在时钟上升沿传送。DDRSDRAM模块部份与SDRAM模块相比，改为采用184pin，工作电压仅为2.5V。在其它组件或封装上则与SDRAM模块相同。ECCUnbuffer/registerDDRDIMM168Pin两个键槽LVTTL3.3V工作电压184PinDIMM单个键槽SSTL_22.5V工作电压DDR与SDRAM内存条不同点内存技术介绍DDR成为服务器内存主流内存技术介绍服务器目前不会采用RDRAM,因为即使双通道也只能支持2GB的内存，满足不了服务器对大容量内存的需求；采用DDR则可以支持到16GB甚至更高的内存容量；RDRAM功耗相对较高，发热量大，会影响服务器系统的稳定性；服务器可采用双通道DDR内存控制器，对DDR400可提供6.4GB/s的带宽，可以配合目前的XeonCPU；主流服务器的芯片组均支持DDR内存。DDR2内存240PINDDR-II内存将是现有DDR-I内存的换代产品，针对PC等市场的DDR-II内存将拥有400、533、667MHz等不同的时钟频率，高端的DDR-II内存将拥有800、1000MHz两种频率内存技术介绍Intel在2004年春季IDF论坛上宣布了MemoryImplementersForum(MIF)新组织，并公布了由其所倡导的新一代内存规范：“FB-DIMM”内存规范。FB-DIMM英文全称为“FullyBuffered-DIMM”，又称为全缓冲双列内存模组。FB-DIMM是在普通DDR2内存的基础之上改进而来的，但其与普通DDR内存却有了很大的变化。•FB-DIMM内存1、以串行的方式进行数据传输FB-DIMM内存技术介绍☆采用了类似于PCI-Express的串行接口多路并联的设计，以串行的方式进行数据传输，数据会在经过第一个缓冲区后传向下一个缓冲区。☆第一个缓冲区与内存控制器之间的连接阻抗就能始终保持稳定，从而有助于容量与频率的提升。FB-DIMM内存技术介绍2、更高的工作频率和带宽FB-DIMM的总线可以工作在很高的频率之上：以FB-DIMM1.0版标准为例，它可以提供3.2GHz、4GHz和4.8GHz三种数据传输率，这意味着即使是单通道FB-DIMM系统的也可以提供9.6GB/S、12GB/S和14.4GB/S的惊人带宽。3、引脚大减，布线更简单和单通道DDR2内存架构的240个针脚相比，FB-DIMM的69个针脚更利于PCB版图设计和布线4、可靠性更强在FB-DIMM中，指令和数据都进行完全的CRC循环冗余校验，远比目前的ECC纠错方法要先进。而且英特尔在FB-DIMM架构引入了的“BitLaneFailOverCorrection”功能，利用此功能，当一个位宽的通道出现故障后，它就会被从系统中排除掉，即让出现故障的内存通道停止运行。此时内存控制器然后会调整CRC设置以相应降低所使用的内存带宽，即使一块芯片，一个DIMM插槽甚至是一条内存通道出现故障并不会造成死机，这无疑大大增加了内存子系统的稳定性。采用2.5v工作电压，184线接口DDR内存184线接口，带ECCReg的DDR内存电压为1.8V240-针脚的带ECCReg的DDR2内存69个针脚FB-DIMM内存服务器常见内存ECC(ErrorCorrectionCoding或ErrorChechingandCorrecting)是一种具有自动纠错功能的内存，Intel的82430HX芯片组就支持它，使用该芯片的主板都可以安装使用ECC内存，但由于ECC内存成本比较高，所以主要应用在要求系统运算可靠性比较高的商业计算机中。内存技术介绍ECC内存纠错码(ECC)ECC(ErrorCorrectCode)需要芯片组及内存支持超立方体算法，在芯片组内有专门的硬件电路实现普通ECC为纠错1位，发现2位错，用于中低端服务器多位ECC为纠错x位，发现2x位错，用于高端的服务器X=4,俗称x4的ChipkillX=8,俗称x8的Chipkill即使有一个内存颗粒失效，也能正确恢复数据。内存技术介绍内存技术介绍Registered内存缓冲技术RegisterIC，内存条底部较小的集成电路芯片，使内存条带有缓冲能力，起到提高驱动能力的作用，大大增加了服务器的内存容量。服务器产品需要支持大容量的内存，单靠主板信号线的电流无法驱动如此大容量的内存，而使用带有Register的内存条,通过RegisterIC提高驱动能力，使服务器可支持高达32GB的内存。RegisteredECCSDRAMPLLICSPDICSPDICRegisterIC调整时钟信号提高电流驱动力存放内存条信息存放内存条信息内存技术介绍内存颗粒在尺寸和外观上看，Registered-ECC内存条比普通内存条要高，内存条上比普通内存多了RegisterIC和pllIC(SPDIC两者均有)。性能上来说因为在信号线上加了RegisterIC，内存的速度略有降低，但是大大增加了服务器内存容量。内存技术介绍RegisteredECCSDRAM总线技术介绍ISA总线（industrialstandardarchitecture工业标准架构）PCI总线（peripheralcomponentinterconnect互连外围设备）PCI-X总线AGP总线（AcceleratedGraphicsPort图形加速接口）PCI-Express总线总线是计算机各模块间进行信息传输的一组公共导线通道，它总是由数据总线（DataBus）、地址总线（AddressBus）、控制总线（ControlBus）三部分组成PCI-X是PCI总线的一种扩展架构PCI-X允许目标设备仅于单个PCI-X设备自已进行交换，同时，如果PCI-X设备没有任何数据传送，总线会自动将PCI-X设备移除，以减少PCI设备间的等待周期。所以，在相同的频率下，PCI-X将能提供比PCI高14-35%的性能，PCI-X的频率可随设备的变化而变化PCI-X可以支持66,100,133MHz频率总线技术介绍－PCI/PCI-XPCI是一个32bit、工作于33MHz的总线架构目前标准PCI2.2PCI卡有支持3.3V及5V区别总线技术介绍－PCI-Express什么是PCI-Express是一种新型的串行技术,是并行PCI（包括PCI和PCI-X）技术的继任技术PCI-Express优势点对点串行连接方式－传统PCI采用多个设备共享一条总线资源的方式双通道，高带宽，传输速度快－以X4为例带宽可达双通道2000MBps更好的支持设备热插拔内存插槽PCI-X插槽PCI-Ex8、x16插槽南桥芯片6口SATA接口CPU插槽I/0桥芯片北桥芯片零通道ZCR插槽Chipset介绍南桥芯片提供对键盘控制器、实时时钟控制器、USB、DMA33EIDE数据传输方式和高级能源管理等的支持北桥芯片提供对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Chipset介绍支持先进内存保护技术，包括3种容错内存保护技术：在线备份内存、热插拔镜像内存和热插拔RAID内存支持双通道DDR333Registered内存，数据传输带宽达到5.4GB/S支持PCI-E技术，数据带宽最大达到2GB/S（8X）支持USB2.0传输接口，可连接USB外置大容量存储设备支持SATA接口硬盘，数据传输达到1.5GbpsNOCONA配套芯片组E7320/7520的特点服务器硬盘速度快平均访问时间比较短；外部传输率和内部传输率更高。可靠性高采用S.M.A.R.T技术(自监测、分析和报告技术)；服务器采用RAID提高磁盘性能和容错能力；带宽大采用高性能的SCSI、SAS接口可支持热插拔服务器硬盘的特点：SATA(SerialAdvancedTechnologyAttachment)是串行ATA的缩写，目前能够见到的有SATA-1和SATA-2两种标准，对应的传输速度分别是150MB/s和300MB/s。SATA主要用于已经取代遇到瓶颈的PATA接口技术。从速度这一点上，SATA在传