计算机处理器那些事儿

最近在做一个项目，其中也有很多关于处理器硬件相关的知识，其实开始是对这里的知识比较模糊的，很多内容知道却不深入，趁着这次项目机会也查了一些资相关的料整理并分享到这里，文章从两个角度来分享分别为：

• 购买云服务器前：主流处理器都有哪些、主流处理器产品序列是什么样、处理器的代次是什么样、AMD与Intel CPU的区别 、AMD与ARM区别是什么？
• 使用云服务器中：如何查看云服务器CPU型号、主频、指令集等 、云服务器是否开启了超线程等

以上的问题本文将逐一解答，因为CPU有很多的系列应用在不同的场景，本文重点介绍服务器应用场景的CPU，同时本文非常适合互联网架构师、产品经理或希望从事云计算背景的人阅读。

• 购买云服务器前
  • CPU的系列
    • Intel
    • AMD
    • ARM
  • CPU的代次
  • 常见问题
    • AMD 与Intel CPU区别
    • AMD与ARM区别
• 使用云服务器中
  • 如何查看CPU信息
  • 主频 & 睿频
  • 指令集
• 总结

购买云服务器前

我们在购买云服务器时，通常会看到以下两个红框内容：

以上截图来在腾讯云云服务器。

如果是一个普通玩家真心不必关心处理器型号和厂商，但如果你做一个比较大的项目需要采购大量的服务器，这时就要提前规划好购买服务器的品牌和品牌对应的型号，选择的依据主要还是看性价比，在解决自己业务的同时购买什么品牌与型号是最适合自己的，关于这个话题我们从中央处理器聊起。

中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。市场常见的CPU品牌有Intel、AMD、ARM和国产龙芯等，因为笔者主要从事云计算行业，会主要聊一下与与计算处理器相关的内容，在聊之前先从“CPU系列”与“CPU代次”两个维度，来看一下市场常见三家公司品牌的CPU

CPU的系列

Intel

每家CPU按应用场景来分，以Intel为例分为八款。用在服务器上的CPU主要是至强（Xeon)系列。

AMD

AMD的系列要更多一些。其中用于服务器的主要为Epyc(霄龙）系列。

ARM

ARM主打低功耗，它有以下这些种类。

CPU的代次

了解完各主流厂家的CPU，再来看一下CPU的代次，我们主要围绕以下两款用于服务器的CPU代次：

在一个技术性的大会上拍的Intel至强CPU

常见问题

AMD 与Intel CPU区别

AMD(EPYC霄龙)和Intel(至强)的对比。

架构和性能

• AMD EPYC霄龙：采用AMD的Zen架构，每一代都在性能和能效上有所提升。最新的Zen 5架构处理器，如EPYC Turin，提供了高达192核心和384线程的配置，性能在多种工作负载上超越竞争对手。

• Intel至强：采用英特尔自家的架构，也在不断迭代中提升性能。最新的Sapphire Rapids采用了多芯片封装技术，支持高达64核心，但在某些基准测试中，AMD的处理器表现更优。

核心数量和缓存

• AMD EPYC霄龙：提供多种核心数量选项，最高可达192核心和384线程，支持高达384MB的L3高速缓存。
• Intel至强：同样提供多种核心数量选项，最高可达64核心，但L3缓存大小通常较小。

内存支持和PCIe通道数量

• AMD EPYC霄龙：支持DDR5内存，最多可达128个PCIe 5.0通道，提供高内存带宽和I/O性能。
• Intel至强：支持DDR4和DDR5内存，PCIe通道数量根据具体型号有所不同，但通常不如AMD的处理器多。

安全性和功耗

• AMD EPYC霄龙：内置AMD Infinity Guard安全功能，提供硬件级别的数据保护，支持多种安全特性，如安全加密虚拟化(SEV)和内存加密。
• Intel至强：也提供安全特性，但具体的安全功能和实现方式可能与AMD有所不同。

市场定位和应用场景

• AMD EPYC霄龙：主要针对高性能计算、云计算和企业数据中心市场，提供高性能和高能效的解决方案。
• Intel至强：同样服务于企业级市场，但在某些应用场景下，如高性能计算和云计算，AMD的处理器可能提供更高的性价比。

AMD与ARM区别

公司和架构：

• AMD：是一家生产x86架构处理器的公司，其产品主要用于桌面电脑、笔记本电脑和服务器市场。AMD的处理器以高性能和多核心设计著称，适用于计算密集型任务和高性能应用。
• ARM：是一家设计处理器架构并授权给其他公司使用的公司，其架构广泛应用于移动设备、嵌入式系统和消费类电子产品等领域。ARM架构以低功耗和高能效而闻名，适合移动设备和节能需求。

市场定位：

• AMD：其处理器主要面向桌面、工作站和服务器市场，尤其是在游戏、专业应用和数据中心领域。
• ARM：其处理器和架构主要用于移动设备（如智能手机和平板电脑）、物联网设备和一些嵌入式系统。

软件生态系统：

• AMD：由于其x86架构与Intel兼容，因此拥有庞大的软件生态系统，包括广泛的操作系统支持和优化的应用程序。
• ARM：虽然在移动设备领域拥有丰富的软件资源，但在桌面和服务器市场上的软件生态相对较小。

技术发展：

• AMD：在x86架构的基础上不断推出新的处理器系列，如Ryzen、EPYC等，提供多线程和多核心的高性能计算解决方案。
• ARM：不断推出新的架构版本，如ARMv8-A（也称为AArch64），并授权给其他公司如苹果、高通等，用于设计自己的处理器。

使用云服务器中

如何查看云服务器CPU型号、主频、指令集等 、云服务器是否开启了超线程等。

如何查看CPU信息

以下是我在云上买的一台服务器，可以通过“lscpu”命令来查看CPU信息。以下是我购买的一台云服务器执行命令后输出对应的解释。

Architecture: x86_64，表示这是一台基于 x86 架构的 64 位系统。
CPU(s): 2，表示有两个 CPU 核心。
Thread(s) per core: 1，每个核心有一个线程。
Core(s) per socket: 2，每个插槽有两个核心。
NUMA node(s): 1，有一个 NUMA（Non-Uniform Memory Access）节点。
Vendor ID: GenuineIntel，CPU 制造商是 Intel。
CPU family: 6，这是 CPU 家族的标识。
Model: 85，这是 CPU 型号的标识。
Model name: Intel(R) Xeon(R) Platinum 8255C CPU @ 2.50GHz，这是 CPU 的具体型号和主频。
CPU MHz: 2494.140，CPU 的当前运行频率。
BogoMIPS: 4988.28，这是一个性能指标，通常用来估计 CPU 的处理能力。
Virtualization: 完全，表示 CPU 支持完全虚拟化。
L1d cache: 32K，L1 数据缓存大小。
L1i cache: 32K，L1 指令缓存大小。
L2 cache: 4096K，L2 缓存大小。
L3 cache: 36608K，L3 缓存大小。
NUMA node#: 0,1，表示 NUMA 节点 0 包含 CPU 0 和 1。
Flags: 列出了 CPU 支持的各种指令集和特性，例如 SSE、AVX、AVX2、AVX-512、AES 加密、虚拟化支持等。

主频 & 睿频

主频
通常，主频以MHz（兆赫兹）或GHz（吉赫兹）为单位。例如，一个2.4 GHz的CPU意味着它每秒钟可以进行24亿次时钟周期。

睿频
睿频（Intel Turbo Boost Technology，以前称为”智能加速技术”）是英特尔（Intel）开发的一种技术，它允许CPU在需要时自动提高其核心的时钟频率，以提供额外的性能。AMD的处理器有类似的技术，称为Precision Boost。Precision Boost技术允许处理器在不同的工作负载下动态地提高其核心的频率，以提供额外的性能，同时保持在设计的功率和热范围内。

指令集

CPU指令集是指中央处理器（CPU）可以执行的所有指令的集合。这些指令是CPU可以理解和执行的基本命令，它们定义了CPU能够执行的操作类型。指令集对于软件编程、操作系统、编译器和硬件设计都至关重要。以下是一些常见的CPU指令集：

x86/x86-64（AMD64）：
x86是Intel 8086微处理器的指令集，现在主要用于个人电脑和服务器。
x86-64（也称为AMD64）是x86指令集的64位扩展，由AMD开发，支持更多的内存和高级计算。

ARM：
ARM指令集最初是为节能的移动设备设计的，但现在也被用于服务器和桌面计算。
ARMv7、ARMv8（也称为AArch64）是ARM架构的两个主要版本，后者是64位指令集。

MIPS：
MIPS是一个32位和64位的指令集架构，广泛用于嵌入式系统、网络设备和某些个人电脑。

PowerPC：
PowerPC是苹果电脑和IBM在1990年代和2000年代早期使用的一种指令集架构，现在主要用于嵌入式系统。

RISC-V：
RISC-V是一种开源指令集架构，基于精简指令集计算机（RISC）原则，适用于从小型嵌入式系统到大型计算机的多种用途。

AVX（高级向量扩展）：
AVX是x86指令集中的一部分，提供对单指令多数据（SIMD）操作的支持，用于提高浮点和整数计算的性能。

SSE（流SIMD扩展）：
SSE是x86架构中的一系列SIMD指令集，用于提高图形、音频、加密和其他需要大量计算的应用的性能。

NEON（单指令流多数据流）：
NEON是ARM架构中的SIMD指令集，用于提高多媒体和信号处理应用的性能。

CISC（复杂指令集计算机）：
CISC指令集包含大量的指令，每个指令可以执行复杂的操作。x86架构就是CISC的一个例子。

RISC（精简指令集计算机）：
RISC指令集包含简单的指令，每个指令通常在一个时钟周期内完成。ARM、MIPS和RISC-V都是RISC架构的例子。

总结

最近做一个大数据的项目，因项目而整理的这篇文章。当前服务器高端市场主流的CPU还是Intel与AMD厂商，从项目的性价比角度出发，最终我们推荐了AMD的第四代EPYC霄龙CPU，因为AMD同代次的CPU要比Intel价格更优，同时我在的云厂商也有着规模采购优势，但是这里我们要不断的以用户业务来测试找到性价比最优的方式，而这里测试到细节我们就要看主频、睿频、核心数、磁盘IO、网络IO等一些硬件指标，并通过操作系统的优化将这些硬件性能发挥到极致，总之就是看应用场景、性能与价格间搭配最优方案作为做种衡量指标。最后把整个过程记录这里，也期待项目后续的迭代再分享更多相关内容。

相关参考
脑图：https://docs.qq.com/mind/DTlN2a3lMVXdydGJT?subId=BB08J2&mode=mind