透析IBM POWER6及其新一代高端P570

透析 IBM POWER6 及其新一代高端 P570

 

关键词： power6 、 power 6 

国际象棋大师卡斯帕罗夫曾经与 IBM“ 深蓝 ” 进行过一次较量，最终不敌由晶体管组成的智能设备，而当时这台堪与人脑匹敌的巨型计算机所采用的 CPU 正是 IBM POWER3 。在芯片技术尚未完全开放和标准化的年代里， Power 系列 CPU 为蓝色的 IBM 铸造了属于巨人的辉煌。

        但是近年来，随着 Intel 及 AMD 引领 PC服务器 芯片多核化方向发展， PC服务器 运算速度日益提高，并发任务处理能力日益增强，可靠性日益稳定，且能耗越来越低，在很多应用中，性能堪与使用专有芯片的高端 服务器 一较高低，给使用专有芯片的高端 服务器 市场带来极大的威胁和挤压 ……

        5 月 24 日， IBM 正式向全球发布其 Power 系列芯片的第六代产品，为长期以来萎靡不振的专有 服务器 芯片打入了一支强心剂。那么 Power6 的问世究竟给我们带来什么？

        五大技术显著提升性能

        IBM POWER 系列 CPU 的全称为 Performance （性能） Optimized （优化） with  Enhanced （增强） RISC （精简指令集）。从 POWER3 以后， IBM 于 2002 年 3 月发布了 power4+ ， 2004 年 5 月发布了 power5 ， 2005 年 6 月发布了 power5+ ，直至 2007 年 5 月发布 power6 芯片组。

同时根据 IBM 的消息，下一代 power6+ 芯片组研发已经基本完成，进入测试阶段，预计不久以后就会正式推向市场。 IBM 更宣称其 Power 系列芯片自从 POWER4 开始就具有双核的技术，最新发布的 POWER6 已经是 IBM 第五代双核技术。
    
                相比其上一代产品 Power5 ， Power6 的技术亮点包括：

        CPU 加速器：即在原有的 CPU 中增加一个附加的芯片，用来提升 CPU 的速度。

        大幅度提高 10 进制浮点运算速度：通过增加 10 进制的浮点运算模块，可直接进行 10 进制的数学运算，而不用通过 软件 进行 2 进制与 10 进制的转换，从而提高 10 进制浮点运算速度。这点在银行应用中尤其重要。

        二级缓存不再共享： Power6 上一代产品 POWER5 的二级缓存为每 2 颗 CPU 共享 1.9M 二级缓存，也就是说在 POWER5 下，使用 1 颗 CPU 不能分配到 2 级缓存。现在 POWER6 的二级缓存为每 CPU4M ，比 POWER5 大出 4 倍。（ POWER5 每 2 颗 CPU 共享 1.9M ， POWER6 2 颗 CPU 可以达到 8M ）

        扩充三级缓存： POWER6 的三级缓存为 32M ，表面上看去比 POWER5 的 36M 还要低，但是 Power6 的设计可支持 16 条通路，原 POWER5 仅为 12 条通路。

        POWER6 与 POWER5 一样，内部增加了一个 RAS 芯片。 RAS 芯片可在系统内部执行相当高程度的冗余和错误检查制度，一旦检查到某个 CPU 发生错误，系统将记录该 CPU 状态，并激活一个空闲的 CPU 继续该 CPU 状态。因此系统发生错误时可能会导致性能的一些小损失，但他们决不会导致系统中任何任务的失败。

        新一代 POWER6 处理器中的 RAS 芯片不仅仅拥有上一代 POWER5 中的所有功能，还可以记录 CPU 芯片每一个周期的情况，如果发现状态有错误，这个芯片将会进行自我校验，如果多次校验仍发现错误，才会把认为错误的 CPU 离线。这样就大大避免了因为过分强调可靠性而导致的过度的性能损失。

        生产工艺续写摩尔定律

        根据芯片行业的公理 ――“ 摩尔定律 ” 预测芯片上的晶体管数量每隔 12-18 个月就会增加一倍，进而增强芯片的性能和功能。半导体行业数十年来一直都保持着这种改进速度， CPU 主频也跟随着摩尔定律的脚步稳步发展，但随着近年来技术已日益临近极限，未来的改进正面临着减速的威胁。

        主频 4Gb 堪称处理器芯片的极限主频， Intel 与 AMD 正是因为在突破 4Gb 主频的道路上受阻，才转而研发多核芯片。为此，很多人高呼芯片界的 “ 摩尔定律 ” 已经死亡。而 IBM 本次发布的芯片却拥有最高达到 4.7Gb 的强劲性能，首次超过 Intel 的复杂指令集芯片。

        为突破主频极限， IBM 采用了最先进的制造工艺。

        本次发布的 POWER6 即采用了最新 65 纳米的封装技术， IBM 还宣称其制造工艺已经突破 65 纳米的极限，小至 45 纳米（十亿分之一米）芯片电路的产品即将面世。

        此外， IBM 还采用了一项名为 “ 高 k 值金属栅 ” 的制造工艺，此技术主要在晶体管中负责控制开 / 关功能的关键部分使用了一种新的替代材料。这种材料具有优异的电气特性，在提高了晶体管功能的同时，还可以将晶体管的尺寸降低到由目前技术无法达到的水平。

        与这种新材料本身同等重要的是，在目前的制造技术中使用这种材料时，无须对制造过程中的刀具和工艺进行重大改变，这一点是令该技术在经济上可行的关键。

        IBM 在制造工艺和技术上的改革，使得 “ 摩尔定律 ” 生命周期再次得到延伸，芯片性能继续沿着 “ 摩尔定律 ” 定义的道路前进。

        新一代高端 P6 P570

        早在 POWER6 芯片发布以前，小型机 TPC-C 测试数值最高的纪录一直由 IBM P595 小型机保持。业界曾有新闻宣称， HP 一款 128 路的小型机测试出来的 TPC-C 终于历史性的高于 IBM ，然而根据性能测试，二者性能数值差异仅小于 2% ，且 IBM 参与测试的 P595 小型机为 64 路。因此， HP 公司的 TPC-C 性能测试虽然占据第一名的位置，但 IBM P 系列小型机的运算能力仍然在业内获得公认。

        IBM 新一代高端产品 P6 P570 则首度使用其 POWER6 系列芯片，其技术特性包括：

        采用全新的 POWER6 CPU 。主频分为 3 款： 3.5G ， 4.2G ， 4.7G 。

        支持从 P5 架构升级。

        P6 CPU 仍然支持 AIX 与 LINUX FOR POWER

        P6 P570 产品的分区支持负载均衡，支持跨分区转移资源（可定制）。

        P6 P570 采用了 SAS 硬盘和 PCI-E 。

        P6 P570 可以支持分区的再线移植，应用停止的时间可以降低到最小 1 秒。

        P6 P570 的级连不再使用 HUB ，而使用 INFINIBAND 交换机，并采用环路连接。

        本次控制分区的 HMC 更改为图形界面，更简单，更直观。

        更值得注意的是，在 P6 的主机上运行 LINUX 系统，可以直接使用在 X86 架构下的应用，而不用再进行编译。此外， P6 P570 支持在线扩容，而不用重新启动计算机，例如从 8 路升级到 12 路。这两点的性能改进，将对小型机的易用性和管理性带来较大的提升，让使用者可更方便的使用和升级小型机。

        此外，继 POWER6 发布以后， IBM 的整体产品线规划也发生一定的变化，包括：

        POWER PC 的概念即将从 IBM 产品线中消失，仅有的使用 POWER970 CPU 的 P185 和 D50 全部宣告停产。

        使用 1.5 GMHz 主频的 QCM 产品全线停产。

        在低端市场方面 1.9GMHz 主频的 CPU 已经基本停产，唯一可以继续购买的机型为 55A 。