透析IBM POWER6及其新一代高端P570

透析IBM POWER6及其新一代高端P570

 

關鍵詞：power6、power 6 

國際象棋大師卡斯帕羅夫曾經與IBM“深藍”進行過一次較量，最終不敵由晶體管組成的智能設備，而當時這臺堪與人腦匹敵的巨型計算機所採用的CPU正是IBM POWER3。在芯片技術尚未完全開放和標準化的年代裏，Power系列CPU爲藍色的IBM鑄造了屬於巨人的輝煌。

        但是近年來，隨着Intel及AMD引領PC服務器芯片多核化方向發展，PC服務器運算速度日益提高，併發任務處理能力日益增強，可靠性日益穩定，且能耗越來越低，在很多應用中，性能堪與使用專有芯片的高端服務器一較高低，給使用專有芯片的高端服務器市場帶來極大的威脅和擠壓……

        5月24日，IBM正式向全球發佈其Power系列芯片的第六代產品，爲長期以來萎靡不振的專有服務器芯片打入了一支強心劑。那麼Power6的問世究竟給我們帶來什麼？

        五大技術顯著提升性能

        IBM POWER系列CPU的全稱爲Performance（性能） Optimized（優化） with  Enhanced（增強） RISC（精簡指令集）。從POWER3以後，IBM於2002年3月發佈了power4+，2004年5月發佈了power5，2005年6月發佈了power5+，直至2007年5月發佈power6芯片組。

同時根據IBM的消息，下一代power6+芯片組研發已經基本完成，進入測試階段，預計不久以後就會正式推向市場。 IBM更宣稱其Power系列芯片自從POWER4開始就具有雙核的技術，最新發布的POWER6已經是IBM第五代雙核技術。
    
                相比其上一代產品Power5，Power6的技術亮點包括：

        CPU加速器：即在原有的CPU中增加一個附加的芯片，用來提升CPU的速度。

        大幅度提高10進制浮點運算速度：通過增加10進制的浮點運算模塊，可直接進行10進制的數學運算，而不用通過軟件進行2進制與10進制的轉換，從而提高10進制浮點運算速度。這點在銀行應用中尤其重要。

        二級緩存不再共享：Power6上一代產品POWER5 的二級緩存爲每2顆CPU共享1.9M二級緩存，也就是說在POWER5下，使用1顆CPU不能分配到2級緩存。現在POWER6的二級緩存爲每CPU4M，比POWER5大出4倍。（POWER5 每2顆CPU共享1.9M，POWER6 2顆CPU可以達到8M）

        擴充三級緩存：POWER6的三級緩存爲32M，表面上看去比POWER5的36M還要低，但是Power6的設計可支持16條通路，原POWER5僅爲12條通路。

        POWER6 與POWER5一樣，內部增加了一個RAS芯片。RAS芯片可在系統內部執行相當高程度的冗餘和錯誤檢查制度，一旦檢查到某個CPU發生錯誤，系統將記錄該CPU狀態，並激活一個空閒的CPU繼續該CPU狀態。因此係統發生錯誤時可能會導致性能的一些小損失，但他們決不會導致系統中任何任務的失敗。

        新一代POWER6處理器中的RAS芯片不僅僅擁有上一代POWER5中的所有功能，還可以記錄CPU芯片每一個週期的情況，如果發現狀態有錯誤，這個芯片將會進行自我校驗，如果多次校驗仍發現錯誤，纔會把認爲錯誤的CPU離線。這樣就大大避免了因爲過分強調可靠性而導致的過度的性能損失。

        生產工藝續寫摩爾定律

        根據芯片行業的公理——“摩爾定律”預測芯片上的晶體管數量每隔12-18個月就會增加一倍，進而增強芯片的性能和功能。半導體行業數十年來一直都保持着這種改進速度，CPU主頻也跟隨着摩爾定律的腳步穩步發展，但隨着近年來技術已日益臨近極限，未來的改進正面臨着減速的威脅。

        主頻4Gb堪稱處理器芯片的極限主頻，Intel與AMD正是因爲在突破4Gb主頻的道路上受阻，才轉而研發多核芯片。爲此，很多人高呼芯片界的“摩爾定律”已經死亡。而IBM本次發佈的芯片卻擁有最高達到4.7Gb的強勁性能，首次超過Intel的複雜指令集芯片。

        爲突破主頻極限，IBM採用了最先進的製造工藝。

        本次發佈的POWER6即採用了最新65納米的封裝技術，IBM還宣稱其製造工藝已經突破65納米的極限，小至45納米（十億分之一米）芯片電路的產品即將面世。

        此外，IBM還採用了一項名爲“高k值金屬柵”的製造工藝，此技術主要在晶體管中負責控制開/關功能的關鍵部分使用了一種新的替代材料。這種材料具有優異的電氣特性，在提高了晶體管功能的同時，還可以將晶體管的尺寸降低到由目前技術無法達到的水平。

        與這種新材料本身同等重要的是，在目前的製造技術中使用這種材料時，無須對製造過程中的刀具和工藝進行重大改變，這一點是令該技術在經濟上可行的關鍵。

        IBM在製造工藝和技術上的改革，使得“摩爾定律”生命週期再次得到延伸，芯片性能繼續沿着“摩爾定律”定義的道路前進。

        新一代高端P6 P570

        早在POWER6芯片發佈以前，小型機TPC-C測試數值最高的紀錄一直由IBM P595小型機保持。業界曾有新聞宣稱，HP一款128路的小型機測試出來的TPC-C終於歷史性的高於IBM，然而根據性能測試，二者性能數值差異僅小於2%，且IBM參與測試的 P595小型機爲64路。因此，HP公司的TPC-C性能測試雖然佔據第一名的位置，但IBM P系列小型機的運算能力仍然在業內獲得公認。

        IBM新一代高端產品P6 P570則首度使用其POWER6系列芯片，其技術特性包括：

        採用全新的POWER6 CPU。主頻分爲3款：3.5G ，4.2G ，4.7G。

        支持從P5架構升級。

        P6 CPU仍然支持AIX與LINUX FOR POWER

        P6 P570產品的分區支持負載均衡，支持跨分區轉移資源（可定製）。

        P6 P570採用了SAS硬盤和PCI-E。

        P6 P570可以支持分區的再線移植，應用停止的時間可以降低到最小1秒。

        P6 P570的級連不再使用HUB，而使用INFINIBAND交換機，並採用環路連接。

        本次控制分區的HMC更改爲圖形界面，更簡單，更直觀。

        更值得注意的是，在P6的主機上運行LINUX系統，可以直接使用在X86架構下的應用，而不用再進行編譯。此外，P6 P570支持在線擴容，而不用重新啓動計算機，例如從8路升級到12路。這兩點的性能改進，將對小型機的易用性和管理性帶來較大的提升，讓使用者可更方便的使用和升級小型機。

        此外，繼POWER6發佈以後，IBM的整體產品線規劃也發生一定的變化，包括：

        POWER PC的概念即將從IBM產品線中消失，僅有的使用POWER970 CPU的P185 和D50全部宣告停產。

        使用1.5 GMHz主頻的QCM產品全線停產。

        在低端市場方面1.9GMHz主頻的CPU已經基本停產，唯一可以繼續購買的機型爲55A。