کارآیی و توان عملیاتی همه چیز است. میزان سرعت CPU هنگامی که در زمان دستیابی به حافظه، ابزارهای جانبی و سایر CPUها دچار مشکل می شود بسیار اهمیت پیدا می کند. یک سرور Xeon که یک حجم کاری ثابت را اجرا می نماید (یعنی یک مجموعه قابل پیش بینی از برنامه ها با نیازمندی های منبعی ثابت) از نظر اقتصادی یک راه حل بی نظیر محسوب می شود. اما حجم کاری پویای کنونی از برنامه های شبکه تا BI همزمان تا پارتیشن بندی منبع مجازی شده -- Xeon 32 بیتی را ناچار می سازد زمان زیادی را صرف انتقال اطلاعات نماید. برای کارهای پویا، IT به سرورهای یونیکس 64 بیتی با ورودی/خروجی سریع و قابلیت بسط بالا روی آورد. اما هزینه هنگفت، کارآیی نامناسب محاسبه و نیازهای پایان ناپذیر نگهداری این سرورها زمینه مهاجرت به Xeon را فراهم نمود. راه حل ایده آل، راه حلی است که کارآیی و توانایی بالا را بدون قربانی نمودن کارآیی محاسبه و هزینه مناسب محصولی مانند Xeon فراهم بیاورد چیزی بین سرورهای ارزان PC 32 بیتی و IBM Power 64 بیتی، Itanium اینتل یا ماشین های Sparc Sun Microsystems. این خلا اکنون پر شده است. دو پلاتفرم 64 بیتی ظاهر گردیدند، یکی Opteron از شرکت Advanced Micro Devices و دیگریPowerPC 970FX از شرکت IBM. طبیعتا، ما نمی توانستیم برای تهیه دو تا از نخستین سیستم های مبتنی بر این چیپ ها و مشاهده محاسبه گری 64 بیتی بر روی یک سیستم هم قیمت Xeon به انتظار بنشینیم. نخستین سیستم های آزمایش ما عبارت بود از یک سرور dual-Opteron از AMD که بر روی یک مادربورد MSI و یک Xserve G5 جفت پردازنده از شرکت Apple Computer جای گرفته بود.

● سخت افزار گسسته

ارزش پلاتفرم های PowerPC 970FX و Opteron بیش از پردازنده تنها است. سیستم عامل ها، باس ها، و چیپ ست ها همگی نقش قابل توجهی ایفا می کنند. اما معماری CPU در این رده جدید از سیستم های 64 بیتی به همان صورت اولیه باقی مانده است. Opteron شرکت AMD چیپ سرور در یک رده 64 بیتی از پردازنده های سازگار با پنتیوم است که دسک تاپ، mobile Athlon 64 و Athlon 64 FX-53 ابداعی برای ایستگاه های کاری با کارآیی بالا را در بر می گیرد. از میان اینها، تنها Opteron پیکربندی های چندپردازنده را پشتیبانی می نماید. جادوی Opteron، یکپارچه سازی کارکرد north bridge ارتباط حافظه و CPU -- درون خود چیپ است. PowerPC 970FX، Xserve G5 جدیدترین محصول همکاری میان Apple، IBM و Motorola است. IBM هسته ی CPU اینترپرایز Power4 64 بیتی خود را در PowerPC 970FX سهیم نمود. Apple سایر بخش های طراحی سیستم Xserve G5 شامل باس ها، منطق north bridge، منطقsouth bridge و کنترل کننده سیستم (نمایشگر سلامت) را انجام داد.

هر دو سیستم همان گونه که توسط فروشندگان پیکربندی شده بودند مورد آزمایش قرار گرفتند، به جز این که ما هر دو ماشین را به 4 گیگابایت رم متصل کردیم. مشخصه های استاندارد در دو سرور شامل دو پورت Gigabit Ethernet، دو طبقه جدا شدنی هارددیسک، کارت های اساسی VGA و پورت های USB می باشد. به همراه هر دو ماشین، نرم افزار مدیریت سرور ارایه شده است و می تواند چندین سرور را مانیتور نماید. سرور Opteron قادر به انجام مدیریت lights-out است یعنی، کنترل از راه دور انرژی، پیکربندی و عیب یابی در هنگام خاموش بودن سرور.

● بررسی دقیق تر

هم Opteron و هم PowerPC 970FX (ما در ادامه مقاله از نام ساده تر Apple G5 استفاده می کنیم) می توانند هر ترکیبی از برنامه های 32 بیتی و 64 بیتی را به طور همزمان اجرا نمایند. البته، کارآیی ایده آل Opteron و G5 هنگامی حاصل می گردد که CPU در حالت 64 بیتی راه اندازی شود و تمامی برنامه ها برای عملکرد 64 بیتی کامپایل شده باشند. اما عملکرد 64 بیتی صرف هنوز برای اکثر ما کاربردی نیست. هزاران برنامه 32 بیتی تجاری بایستی مجددا کامپایل گردیده و مورد تایید اعتبار قرار گیرند. مایکروسافت تا زمان نگارش این مقاله قادر به ارایه یک نسخه نهایی از ویندوز 64 بیتی Server 2003 نبود. برای تست Opteron، ما SuSE Enterprise Server 9.0 Linux بارگذاری شده و پیکربندی شده توسط AMD را مورد استفاده قرار دادیم. این لینوکس یک کرنل و دستورات 64 بیتی را اجرا می نماید و ابزار توسعه آن بهره برداری کامل را از Opteron به عمل می آورد. کد فعال شده برای Opteron به لینوکس وارد شده و باید بخشی از اکثر توزیع های عمده باشد.

Xserve G5، OS X Server نسخه 10.3.4 را اجرا نمود. این یک سیستم عامل 32 بیتی است که G5 CPU را در یک حالت پل قرار می دهد که امکان دسترسی به برخی از امکانات 64 بیتی G5 را از کد 32 بیتی فراهم می آورد. ابزار توسعه Xcode متعلق به Apple، که از یک مجموعه کامپایلر GNU توسعه یافته توسط Apple به عنوان یک back end استفاده می نماید، تا حدی برای G5 بهینه خواهد شد که برنامه های اجرایی حاصل شده بر روی Macهای قدیمی تر اجرا نخواهند گردید. اما Apple نمی تواند بدون قراردادن آن در عرضه های 32 بیت و 64 بیت این کار را در مورد کرنل انجام دهد، که این نیز یک کار بسیار بزرگ است. هر دو سیستم حاضر در آزمایش ما به خوبی بوت شده و کاملا کار خود را انجام دادند. ما کار کامپایل تعدادی از تست های open source را انجام دادیم و دریافتیم، همان گونه که امیدوار بودیم، هر پروژه ای که ما برای لینوکس SuSE بر روی Opteron کامپایل کرده بودیم همچنین بدون تغییر برایOS X Server کامپایل می گردد.

تست کارآیی ما بر روی توان عملیاتی متمرکز گردید. توان عملیاتی حافظه برای هر دو سیستم، که توسط بخش کپی حافظه از تحلیلگر STREAM سنجیده شد، در میزان حدود 2GBps برابر بود. این سرعت کانال میان حافظه و CPUها نیست؛ این صرفا سرعتی بود که STREAM با آن قادر به تکمیل عمل جابجایی یک قطعه از داده از یک مکان در حافظه به مکانی دیگر بود. همان گونه که ما پروسس های موازی آزمایشی بیشتری را به دو ماشین اضافه می کردیم، کاهش اجتناب ناپذیری را در توان عملیاتی مشاهده کردیم. توان عملیاتی حافظه G5 تقریبا در یک خط مستقیم تقلیل یافت، در واقع هر بار که تعداد پروسس های موازی دو برابر می شد توان عملیاتی نصف می گردید. به عبارت دیگر، Opteron یک قابلیت جالب در نسبت توان عملیاتی حافظه اش تحت بار افزایشی داشت. با هشت پروسس موازی که از سوی STREAM به دوپردازنده Opteron وارد می شد، توان عملیاتی حافظه به ندرت پایین تر از 1/2GBps رفت. این بیانگر قدرت کنترلرهای حافظه موجود بر روی CPU Opteron و سیستم عامل 64 بیتی محض لینوکس SuSE Enterprise بود.

در مقابل، G5 از لحاظ کارآیی ورودی/خروجی جانبی بسیار قدرتمند بود. کنترلر ورودی/خروجی Apple درخواست های داده را به صورت همزمان و به شکلی بسیار کارآمد میان ابزارها انتقال می داد، صرفنظر از بار محاسبه یا مشغولیت سایر ابزارهای جانبی. این برعکس Opteron است، که الگویی از تقلیل کارآیی ورودی/خروجی تحت افزایش بار ورودی/خروجی و/یا محاسبه نشان می داد که ما از سرورهای PC انتظار داریم. این امر برای ما کاملا واضح است که اولویت طراحی Apple برای معماری خود توان عملیاتی جانبی بوده است. تونایی اجرای برنامه های 32 بیتی بدون از دست رفتن کارآیی و پشتیبانی لینوکس و یونیکس، بهایی را که معمولا توسط مهاجرت کنندگان پرداخت می شود حذف می نماید. شما می توانید یک سرور جفت Xeon را با یک جفت Opteron بدون اینکه مشکلی در اجرای برنامه های نصب شده شامل برنامه های فراگیر ویندوز پیش آید جایگزین نمایید. همچنین، Xserve G5 با هیچ یک از سرورهای مبتنی بر Apple G4 (شامل نسل های قبلی Xserve و Power Mac G4) مشکلی ندارد و تقریبا تمامی برنامه های open source را بر روی یونیکس، لینوکس و BSD اجرا می کند.

هر دو معماری سرورهای کاربردی جاوا را به شکل خاص خود ایجاد نموده اند، با ویرایش های Opteron از جاوا برای لینوکس و Solaris. مهندسان Apple به شکل خاص بر روی جاوا کار کرده اند و ویرایش های بهینه شده دسک تاپ و سرور را از جاوا ساخته اند، به همراه نرم افزار سرور Web Objects که یک محصول ساده و توسعه پذیر از Apple می باشد. اما فروشندگان نرم افزار تجاری، هنوز موضعی در قبال تکنولوژی 64 بیتی اتخاذ نکرده اند. Opteron تا کنون توانسته با عرضه کنندگان عمده نرم افزار برای پشتیبانی به توافق برسد.اما با وجود سازگاری 100 درصد اینتل، فروشندگان نیازی به مهاجرت ندارند، چرا که کاربران می توانند به شکل نامحدودی نرم افزارهای 32 بیتی خود را اجرا نمایند.

Apple راه بسیار دشوارتری را در پیش رو دارد. زیرا شروع دیرهنگامی را در دنیای اینترپرایز داشت. درست است که Apple احتمالا قادر خواهد بود با استفاده از ابزار توسعه ی مجانی، پایه BSD Unix و چارچوب برنامه کلاینت Cocoa خودش، توسعه گران را از سایر پلاتفرم ها (شامل ویندوز) جذب خود نماید؛ اما اگر شرکت واقعا خواهان جذب فروشندگان نرم افزار است، به چیزی بیش از یک پلاتفرم جدید 64 بیتی جذاب به عنوان طعمه نیاز خواهد داشت. آن باید بازار اینترپرایز خود را که در حال ظهور است به شکلی ابتکاری توسعه دهد.

● روی دیگر سکه

برای آن دسته از افرادی که دوست دارند آن روی سکه را ببینند، چند واقعیت کوچک در مورد ارزیابی پلاتفرم ها جالب خواهد بود. بیایید از شرح برخی از مزایایی که این دو پلاتفرم 64 بیتی نسبت به Xeon دارند شروع کنیم. ابتدا، سازگاری وعده داده شده از سوی AMD و IBM به نظر می رسد که تحقق یافته است. به صورت پیش فرض، هر دو CPU در مواجهه با سیستم عامل ها و برنامه های کاربردی که از پیشینیان 32 بیتی خود قابل تشخیص نیستند، به عنوان پردازنده های 32 بیتی بوت می شوند. در مورد Opteron، کارآیی محاسبه در حالت legacy 32 بیتی، با Athlon MP 32 بیتی AMD مشابه است. حتی در حالت legacy، Opteron همچنان دارای حافظه on-board و باس های چند پردازنده می باشد. آن همچنین دارای یک اتصال بسیار سریع Hypertransport به کنترلر ورودی/خروجی south bridge است که می تواند با سرعت بسیار بالا داده را از CPU به کارت های توسعه انتقال دهد. و آن همچنان دارای معماری NUMA (non-uniform memory access) است که کارآیی چند پردازشی را بهبود بخشیده و حد رم را به 4 گیگابایت برای هر CPU افزایش می دهد.

بنابراین از از یک دید سطح بالا، این گونه به نظر می رسد که حالت legacy 32 بیتی Opteron را تبدیل به یک Xeon می نماید. اما این تغییر حالت بر روی کارآیی توان عملیاتی Opteron تاثیر محسوسی نمی گذارد.همچنین، G5 در هنگام بوت شدن در حالت 32 بیتی همانند نسل پیشین خود، G4، می شود. و همان گونه که Opteron کار خود را انجام می دهد، معماری ورودی/خروجی پیشرفته آن همچنان با سیستم عامل ها و برنامه های 32 بیتی کار می کند. اما G5 یک تجدید نظر اساسی در هسته PowerPC محسوب می گردد، با دستورالعمل های جدید و یک طراحی اجرای داخلی جدید که در مقایسه با Opteron کارآیی بهتری را در اجرای برنامه های 32 بیتی ارایه می دهد. نرم افزار 32 بیتی که با بهینه سازی هایی برای مشخصه های منحصربه فرد G5 مجددا کامپایل شده، افزایش محسوسی را هم در توان محاسبه و هم در توان عملیاتی ورودی/خروجی به دست می آورد. هیچ راه ساده ای برای دستیابی به بیش از 4 گیگابایت رم که تمامی سیستم های 32 بیتی توانایی خواندن و نوشتن مستقیم آن را دارند، وجود ندارد. Xeon حافظه را در حد بالاتر از 4 گیگابایت با استفاده از سگمنت هایی که می توانند درون یک منطقه رزرو شده در فضای 4 گیگابایت صفحه بندی شوند (صفحاتی که می توانند به این منطقه وارد یا از آن خارج شوند) ایجاد کرده است. قابلیت Opteron در الحاق 4 گیگابایت رم به هر CPU به شکل بالقوه ای یک راه حل مناسب تر ایجاد کرده است: اگر سیستم عامل بتواند پروسس ها را برای اجرا بر روی CPUای که دارای فضای آزاد بیشتری در رم است مجددا سازماندهی نماید، صفحه بندی بسیار کمی مورد نیاز است. اما Opteron می تواند از طرح صفحه بندی نیز استفاده نماید، و حافظه الحاق شده به هر پردازنده برای سایرین نیز قابل دستیابی است.

● مقایسه با Xeon

اگر اینتل Opteron را از لحاظ حافظه فیزیکی افزایش یافته دارای برخی مزایای منحصربه فرد بداند، حق با اوست. در هر صورت، اینتل ناچار است CPUها و باس Xeon را مجددا طراحی نماید تا تاکید آنها را از سرعت کلاک به توان عملیاتی انتقال دهد. در میان سرورهای دارای قیمت مناسب، با وجود هشت CPU که Opteron بدون دخالت کنترلرها آنها را اداره می نماید، هیچ معماری CPU و باسی وجود ندارد که با قابلیت های کلی توان عملیاتی Opteron برابری کند. معماری G5، که توسط چیپ ست Apple و سیستم عامل OS X آن بهبود یافته، نیز قابل توجه است. طراحی ورودی/خروجی پردازنده PowerPC 970FX خوب است، اما از لحاظ طراحی اساسی، با اینتل برابری نمی کند. چیزی که G5 را سرپا نگه می دارد برتری چیپ ست Apple و هسته عالی Power4 متعلق به IBM است.

حتی هنگامی که به عنوان یک چیپ 32 بیتی مورد استفاده قرار می گیرد، معماری G5 RISC آنقدر کارآمد است که برنامه های بهینه شده می توانند به شکلی عالی اجرا گردند، به خصوص در حوزه محاسبات اعشاری، که IBM همواره در آن از برتری برخوردار بوده است، و در حوزه ی محاسبات برداری. G5، از آنجایی که در پلاتفرم Xserve G5 پیاده سازی شده، از لحاظ توان محاسبه و قدرت عملیاتی در مقایسه با Opteron دارای توازن و ثبات بیشتری است. نکات فراوانی برای بررسی جهت گزینش معماری های سرور وجود دارد، اما مهم نیست که شما بر چه مبنایی مقایسه خود را انجام می دهید، Opteron و G5 به دلایل متعددی انتخاب های بهتری نسبت به Xeon خواهند بود.