HP ProLiant MPサーバー

8ソケット構成のXeon E7の性能を向上させるには、メモリアクセスレイテンシの低いローカルメモリアクセスの活用、そしてキャッシュとメインメモリのデータの一貫性を維持するキャッシュ コヒーレンシーの高速処理が必須となる。前者はオペレーティングシステムとアプリケーションをNUMA対応にすることで改善され、後者はXeon E7のDAS（Directory Assisted Snoopy）やノードコントローラーによる高速処理で実現させることができる。

NUMA構成のメモリアクセスとキャッシュ コヒーレンシー

Xeon E7の8ソケット構成ではローカルメモリアクセスレイテンシとリモートメモリアクセスレイテンシで約3倍程度の差がある。そのため 、NUMA対応のオペレーティングシステムやアプリケーションはローカルメモリアクセスを優先することで性能を向上させている。しかしながら、データはキャッシュとメインメモリの双方で保持され、そのデータ一貫性を維持するキャッシュ コヒーレンシー処理が必須となる。

このキャッシュ コヒーレンシー処理はソーススヌープキャッシュ方式で行われる。この方式ではスヌープ（問合せ）が全てのソケットに対して行われるため、8ソケットサーバーのスヌープ処理完了時間は4ソケット構成の4倍程度になる。そのため、スヌープ完了を待たなくてもローカル上のデータが最新であれば読み出し完了として扱われるよう改良されているのがDAS機能で、ノードコントローラーにスヌープの完了を応答させてスヌープ処理完了時間を短くしているのがDL980の「スマートCPUキャッシング」機能である（図1）。

DL980のキャッシュ コヒーレンシーの高速処理はXeonE7から搭載されたDAS機能ではなく、「スマートCPUキャッシング」機能を採用している。この「スマートCPUキャッシング」は条件さえそろえばキャッシュ コヒーレンシー処理をノードコントローラーで完了させることができる。そのため、DAS機能と比較した場合、「スマートCPUキャッシング」の方が処理時間を短縮できている（図2）。さらに、ノードコントローラー間をQPIではなく高速シリアルバスを採用し、伝送負荷も大幅に低減させている 。

サーバーの安定稼働にはエラー対策は必要不可欠である。Xeon E7ではキャッシュとサポートされるメインメモリの容量が大幅に増加し、ソフトエラーとハードエラーの対策が強化され、検出はできても訂正できないエラー（以下、UCE: Uncorrectable Error）についてはオペレーティングシステムと連携して封じ込める機能が搭載されている。

メモリのエラー対策

Xeon E7のL1キャッシュとL2キャッシュはシングルビットエラー訂正が可能になっている。30MBのL3キャッシュはダブルビットエラー訂正が可能であるが、L3キャッシュでUCEが検出された場合にはオペレーティングシステムがそのUCEを含むページへのアクセスを制限する。このUCEをオペレーティングシステムで封じ込める処理は、マシン・チェック・アーキテクチャー・リカバリー（MCAリカバリー）と呼ばれている。

メインメモリのエラー保護機能としてはDDDC（Double Device Data Correction）が実装されている。これは、1枚のDDR3 RDIMMで発生するDRAMチップの連続不連続に関係なくエラー訂正ができる機能である。このようなDRAMチップのランダムエラーはメモリミラーでも実現できるが、メモリチャネルの帯域とメモリ容量が半分になるので、性能と堅牢性がトレードオフになってしまう。このDDDCはそのような制限はなく堅牢性を向上させる最高レベルのDRAMチップエラー訂正機能である。さらに、搭載されているメインメモリはメモリパトロールスクラビングにより定期的に診断され、エラーが検出されれば訂正される。検出されたエラーがUCEである場合は、MCAリカバリーされる。

ノードコントローラーによる冗長構成

DL980は4つのノードコントローラーでクロスバーファブリックを構成している 。2ソケットに1つのノードコントローラーという単位で拡張し、ノードコントローラー間を複数本の高機能なエラー訂正を備えたエンベデッドクロック方式の専用高速シリアルバスで冗長化している。このシリアルバスの内部は10レーンで構成されているが、1つのレーンで単発的に通信エラーが発生した場合はパケットを再送して訂正し、連続的に発生した場合はそのレーンを一旦リセットし再開させる。パケットの再送やリセットで訂正されないハードエラーであれば、スペアレーンに切り替わる。さらに、伝送経路が遮断されてしまうようなエラーの場合は別の経路に動的ルーティングされる。

このように、Xeon E7とDL980は、従来のRISC/EPICサーバーやメインフレームで養われた技術が盛り込まれたx86サーバーと言えるだろう。Xeon E7に関して、さらに詳しい技術情報は、ASCIIメディアワークスが刊行するIT技術情報専門誌「ASCII.technologies 」の2011年9月号に寄稿しているので、そちらをご参照いただきたい。