IBM представила новый процессор Power

На прошедшей в Калифорнии конференции Hot Chips корпорация IBM представила серверный микропроцессор нового поколения - Power7, базирующийся на архитектуре RISC. Процессоры Power используются в серверах IBM, находящихся под управлением операционной системы AIX Unix, составляющих весомую часть портфолио вендора, поэтому грядущий выпуск нового чипа - важное событие для IBM, впрочем, и для индустрии в целом. Процессоры Power также поддерживают операционную систему IBM i и могут работать в компьютерах под управлением Linux-систем, в том числе, в режиме x86. Это возможно благодаря технологии Rosetta, которую IBM приобрела вместе с компанией Transitive, специализирующейся на технологиях виртуализации.

Power7 является существенным обновлением Power6, несет множество новых возможностей и технологий. По сравнению со своим предшественником, новый чип несет максимум вчетверо большее число ядер - восемь. Благодаря технологии SMT4 каждое ядро может решать по четыре вычислительных процесса одновременно, таким образом, один процессор способен вычислять 32 потока в один момент времени.

Увеличена производительность каждого ядра в отдельности. Достигнуто это было не повышением тактовой частоты, как в чипах предыдущих поколений. По словам официальных представителей IBM, ядра стали мощнее при тех же и более низких частотах в сравнении с Power6. Отчасти реализации этого помогает вышеупомянутая технология SMT4. Помимо этого, IBM вернулась к технологии выполнения команд Out-of-Order, которая существовала давно, однако в Power6 не была реализована. Данная технология представляет собой дополнение к SMT4, позволяя процессору пропускать команды, данные для выполнения которых еще не поступили.

Производительность сервера зависит не только от скорости работы ядер процессора, но и от пропускной способности шины между процессором и оперативной памятью. Power7 обладает встроенным контроллером ОЗУ DDR3 с максимальной скоростью передачи данных 100 ГБ в секунду. В рамках одного сервера процессоры Power7 можно объединять в группы до 32 штук с результирующей пропускной способностью 360 ГБ в секунду на чип.

Схема 8-ядерного варианта IBM Power7

Другим аспектом сбалансированного дизайна является устройство кэша, который хранит часто и недавно используемые данные для повышения скорости работы центрального процессора. Ранее IBM, как и другие производители, размещала кэш на отдельном кристалле кремния MCM-модуля. Это позволяло делать его практически любой емкости, но замедляло работу с оперативной памятью. В Power7 кэш, объем которого составляет 32 МБ, интегрирован, что, по данным производителя, позволило сократить время ожидания в 6 раз по сравнению с кэшем, находящимся на отдельном кристалле. Перенос кэша на один кристалл с процессором стал возможным частично благодаря использованию eDRAM вместо традиционной Static RAM (SRAM) памяти. Новый вид компьютерной памяти, используемый для промежуточного хранения данных, позволил сократить занимаемое кэшем пространство в 3 раза. Это стало возможным благодаря тому, что на каждую ячейку DRAM нужен всего один транзистор вместо шести в SRAM. Кроме того, переход на DRAM позволил в 5 раз сократить энергопотребление кэша. Что касается производительности, то она почти не изменилась. Дело в том, что поддержания целостности данных в DRAM, память нужно постоянно переписывать, что не нужно в SRAM. Постоянное обновление данных занимает определенные компьютерные ресурсы. Тем не менее, по словам инженеров IBM, данный факт практически не оказывает влияния на производительность системы в целом.

Для изготовления Power7 используется 45-нм технологический процесс против 65-нм для Power6. Переход на эту норму, помимо повышения производительности, позволяет сократить потребление электрической энергии и тепловыделение процессора. Помимо изменений в этом плане, чип имеет возможность понижать до минимума питающее напряжение в режиме простоя. Для сравнения, в Power6 использовалась более агрессивная технология - части ядер, которые не использовались определенный момент времени, выключались полностью.

Наконец, многое сделано для работы с оперативной памятью и получения более высокой надежности. В чипе реализована фирменная технология коррекции ошибок 8X Chipkill c 64-байтовым кодом сверки. Это позволяет, например, при внезапном отключении DIMM-модуля сохранить данные. В процессоре также существует возможность частичного ограждения от сбоев тактового генератора. В целом можно заметить, что IBM идет по пятам Intel и AMD, используя в новом чипе схожие подходы для реализации тех или иных задач. Это связано с тем, что всем компаниям приходится преодолевать одни и те же преграды.

На той же самой конференции был представлен новый процессор компании Sun Microsystems - Rainbow Falls (максимум 16 ядер, 128 потоков, смена чипов Niagara), а AMD обнародовала новую информацию о грядущем 12-ядерном процессоре Magny-Cours. Здесь же были представлены 8-ядерные процессоры Intel Nehalem EX, которые планируется выпустить в продажу в будущем году. Тем не менее, наибольшее внимание привлек именно Power7. Наиболее интересным моментом в чипе является реализация кэша на одном кристалле с ядрами. По словам аналитика Pund-IT Research Чарльза Кинга (Charles King), которого передает eWeek, со дня запуска программы Migration Factory на платформу Power перешли более 1750 компаний, 89% которых приобрели системы Sun и HP. Этот тренд продолжится, считает Кинг. При этом эксперт упоминает новый Intel Itanium, выход которого откладывался несколько раз, и теперь чип планируется выпустить в начале будущего года. На фоне грядущего Power7 эксперт относит Itanium к прошлому веку: процессор имеет всего 4 ядра и, более того, выполнен на базе устаревшей 65-нм технологии.

Первые системы на базе процессоров IBM Power7 появятся в продаже в 2010 г. Процессор будет выпущен не только в 8-ядерном, но и в 4- и 6-ядерном варианте. Как рассказали представители компании, производительность Power7 будет в 2-3 раза выше по сравнению с Power6, а пропускная способность - выше в 2-5 раз.