IBM POWER 6處理器緣何背道而馳
於2007年5月24日正式發佈的IBM POWER 6處理器給人們帶來了許多“意料之外”，如它與業界趨勢背道而馳，注重提升主頻而非增加內核；又如它性能比前一代產品提升一倍但功耗卻與後者持平；再如它一反常規，率先被用於IBM p系列服務器而非i系列……這些變化到底因何所致，本文將做詳細分析。
就在越來越多的廠商熱衷內核數量競賽，推崇多核的時候，IBM卻在剛剛推出的POWER 6處理器上延續了雙核設計；就在人們已經不再“熱捧”高主頻，因爲它會讓處理器散熱困難、功耗過高時，IBM卻推出業界最快的處理器——POWER 6，主頻達到4.7GHz，並且在功耗上與上一代產品持平。POWER 6這些“背道而馳”的做法，帶給業界的是一片譁然，帶給用戶的是更多的期許，而帶給IBM自己的，不知道是“籌碼”，還是“風險”。
爲何提速度不增內核
其實瞭解IBM的人都知道，它的處理器多核化步伐比競爭對手走得都要快，早在2001年第二季度，它就推出了世界上第一款雙核處理器——POWER 4。但是爲什麼在業界普遍推崇多核的今天，IBM卻駐足雙核，逆勢而爲呢？
據IBM POWER系統項目管理副總裁Erich K. Baier介紹，伴隨芯片主頻的提升，散熱問題會變得越來越嚴重，一方面這將消耗更多的電能，另一方面，散熱問題也會限制芯片的製造材質。由此推斷，在IBM看來，別的競爭對手之所以主攻多核，是因爲他們已經無法再繼續提高單一處理器的主頻了。
但IBM推出的POWER 6，一方面在功耗控制方面採用了獨特的技術，另一方面在製造環節上採用了65納米絕緣硅（SOI）及10層金屬互連工藝，這兩方面因素讓IBM在提高單一處理器主頻時能夠做到無後顧之憂，使得POWER 6的主頻能夠達到目前業界的最快——4.7GHz，而與上一代POWER處理器相比，POWER 6卻在功耗不變的情況下，將性能提升了1倍。
IBM System i系列全球首席科學家Frank G.Soltis博士也告訴記者，其實IBM處理器技術的獨到之處不在於內核的數量而在於帶寬，此次POWER 6的帶寬就達到了300GB/s，可以在大約60秒內下載整個iTunes目錄。Erich還表示：“很多競爭對手都把主要精力放在如何提升處理器的性能上，卻忽略了整個服務器系統向處理器傳遞數據的能力，這樣很難發揮處理器的速度優勢。”
這讓記者聯想到了英特爾的酷睿架構處理器，這款處理器雖然性能強勁，但是由於帶寬不足，目前只能發揮約70%的性能，而明年英特爾在新一代Nehalem架構處理器平臺上，將導入點到點的串行高帶寬直連總線以取代現有的並行前端總線，以充分釋放其性能潛力。
雖然POWER 6延續了雙核的設計，但這並不表示IBM對多核不積極，據介紹，IBM與東芝、索尼共同開發的Cell處理器就是目前最受業界矚目的一款多核、而且是異構多核處理器，它已經在包括索尼PS3遊戲機、IBM刀片服務器在內的多種產品上得到成功應用。
擎起性能的“殺手鐗”
據Frank博士介紹，POWER 6處理器在實驗室的主頻已達到6－7GHz，IBM只是根據市場應用情況，目前率先推出4.7GHz主頻的型號而已，這一頻率已是POWER 5主頻2.2GHz的2倍多。
對於POWER 6爲何能在性能上達到上一代產品2倍的問題，Frank博士表示，IBM在這款處理器中採用了一種可提高芯片性能的新方法，它主要是通過在保持指令隊列階段（在一個時鐘週期內必須完成大量的操作）的數目不變的情況下使得每個階段更快速，同時去除不必要的工作，並儘可能多的進行並行操作，這樣，執行時間就能削減一半。
記者在上文中提到的POWER 6在總線帶寬上的優勢，也是其性能獲得提升的一個保證。爲了與300GB/s的帶寬保持同步，POWER 6還配備了高達8MB的二級緩存。據瞭解，POWER 6還添加了能夠加速許多多媒體計算任務的全新指令集，可通過對多個數據元素執行同一條指令，來提高運行多媒體和高性能計算任務時的數據處理效率。
除了這些新添的特性外，POWER 6高性能表現的基礎還是在於它雙核+單核同時雙線程的設計，這實際上符合了未來處理器融合CMP（芯片多線程）和SMT（同時多線程）技術的設計思想。
談到這一設計思想，就不能不提Sun公司的UltraSPARC T1處理器，它採用的CMT（芯片多線程）技術實際上也是CMP+SMT的產物，不過該處理器可集成8個內核，每個內核同時擁有4線程處理能力，這使得它擁有最高達32個線程的並行處理能力。
對於競爭對手對更多線程處理能力的追求，IBM有不同看法，Frank博士稱，多線程技術雖可提高同一時間內並行處理任務的效率和能力，但是卻需要軟件開發商提供相關軟件的支持。以IBM AS400來說，早在1995年就實現了雙線程，但是IBM當時在改造支持雙線程的系統軟件上花了很多功夫。
由此看來，目前多線程技術的推出可能容易，但是軟件廠商、客戶自行開發相關應用卻很難，在Frank博士看來，這可能需要5－10年。而與此相反，目前很多企業的應用卻還非常需要單線程技術。
值得一提的是，爲了滿足部分高端用戶對更高性能的需求，IBM還將推出封裝4顆POWER 6處理器芯片及大容量三級緩存的MCM（多處理器模塊）作爲POWER 6的高端型號。
如何做到功耗不變
Frank博士告訴記者，芯片性能和功耗一直是成正比關係的，而POWER 6在時鐘頻率增加1倍的情況下，能夠做到功耗不變，祕訣在何處呢？
我們發現，POWER 6將那些不支持低電壓工作的電路隔離到自己的供電線路上，這樣就降低了芯片其餘部分的功耗；另外，POWER 6上的電壓/頻率是可調的，這一功能通過一個控制系統來實現，而電壓/頻率究竟應該是多少的決策權在用戶手中，他們可以決定系統需要耗費多少電能。
此外，POWER 6還採用其他一些技術來節省電力，比如在沒有工作負載時，處理器時鐘可以動態關閉，而需要執行指令時可立即開啓，當檢測到服務器溫度過高時，POWER 6芯片可降低指令執行的速度，以保證其在用戶定義的可接受範圍內工作。
這一優勢還能讓IBM刀片服務器受益。據記者瞭解，在以往IBM的刀片服務器產品上，是不能採用POWER 5或者POWER 5+處理器的，因爲它們的功耗過高，正因爲如此，IBM的刀片服務器纔會擁有自己的特殊處理器——POWER PC。
而今，由於POWER 6的設計使它在低電壓下也能運行，並且可以控制功耗，如此一來，POWER 6除了可用於IBM的System i和p系列服務器，還可用在它的刀片服務器產品線上。
p570創25項基準測試紀錄
POWER 6處理器的性能究竟如何，我們可以從IBM率先採用POWER 6的服務器產品——System p570身上找到答案。
System p570囊括了四大UNIX基準測試速度記錄。這四項性能基準測試包括：SPECint2006——衡量業務應用中常用的整數計算吞吐量，p570是市場上相關產品最好性能的2.3倍；SPECfp2006——衡量科學應用所需要的浮點計算吞吐量，p570是市場上相關產品最好性能的2.3倍；SPECjbb2005——衡量每秒業務運行的Java性能，p570是市場上相關產品最好性能的2倍；TPC-C——衡量交易處理能力。據瞭解，System p570在一系列業務和技術應用性能基準測試中擁有25項記錄。
就p570的實際應用表現來說，由於POWER 6是業界首款在硬件上支持十進制浮點運算的處理器，而此前涉及十進制和浮點十進制的計算都是由軟件完成，p570通過POWER 6獲得的內置十進制浮點運算能力帶來的最大好處，就在於讓企業運行比較複雜的稅收、金融和ERP程序時可以獲得更高的效率。
p570的另一大優勢，就是爲客戶提供了在保持連續可用性的條件下，將正在運行的虛擬機從一臺實際UNIX服務器遷移到另外一臺服務器上的能力。憑藉POWER 6的實時分區遷移功能（Live Partition Mobility），該項技術（目前正處於測試階段，計劃於今年底正式推出）將使客戶能夠在不中斷操作的情況下遷移運行中的虛擬分區，而其他競爭產品則需要對UNIX系統和軟件堆棧進行中斷性重啓。
IBM的擴張“陰謀”
藉助POWER 6，IBM打算使用組合拳進攻對手，很多看似無意的舉措背後，早就有着深思熟慮。
在POWER 6的發佈會上，與POWER 6同時出現的是p570服務器，可謂賺盡風頭。而在以往，POWER芯片都會在IBM的i系列產品上率先推出，正因爲如此，i系列一直給用戶一種技術領先的感覺。那麼爲什麼這次POWER 6卻把i系列放在後面，轉而優先照顧p系列呢？
當記者把這個問題拋給IBM System i系列服務器亞太區總經理韓忠恆時，他表示，因爲p系列更需要POWER 6。i系列產品需要的不是性能多麼強的處理器，而是更好的應用，i系列的用戶看重的是產品的解決方案，而並不關注是否用了POWER 6。
在記者看來，IBM優先選擇p570，還在於p系列定位在主流的行業市場段上，而p570則在p系列服務器中佔據着最大的市場份額和營業額，更加重要的是，IBM的競爭對手在這一市場段同樣擁有較高的市場份額，選擇在p570上採用POWER 6，也是在向競爭對手宣戰。而且，銷售情況一直較好的、採用POWER 5+的p570也不會因爲POWER 6的到來而消失，兩類產品將在市場上並行前進，以雙拳***對手。
多數業內人士一直都不懷疑IBM有能力鞏固現有的用戶，但他們對IBM去爭取新的用戶轉向IBM平臺則缺乏足夠的信心，畢竟在Unix陣營，IBM的競爭對手還有Sun與富士通主導的SPARC陣營，以及英特爾、惠普、SGI、NEC等廠商組成的安騰陣營。
對此，Erich表示，針對競爭對手，IBM已推出了用戶遷移計劃，打算通過遷移工廠（Migration Factory）和大集中工廠（Consolidation Factory）來幫助用戶從現有平臺遷移到IBM平臺上，據他介紹，去年IBM的遷移工廠已經遷移了430個客戶，其中超過80%是從惠普、Sun的平臺上遷移過來的。
而最讓人震驚的是，IBM除希望通過遷移計劃把競爭對手的用戶“搶”過來外，它還在推進另一個計劃。據Frank博士透露，IBM希望開發一個能夠兼容不同處理器的插槽，有了這樣一個標準化的插槽，處理器類型的差別將完全變得微不足道，不過英特爾已經對這一計劃說“不”。Frank博士稱，IBM這一計劃現在已經得到了AMD的支持，他認爲這將對POWER 7的設計思路帶來影響。
競爭對手從容面對
對於POWER 6的發佈，它的競爭對手們並沒有給予任何激烈的迴應，如果說POWER 6能給他們帶來什麼意外的話，那就是這款處理器的發佈時間要比他們預期的時間晚了許多。
作爲IBM在RISC+UNIX服務器市場上目前最主要的競爭對手，Sun在IBM發佈POWER 6的同一周也在中國推出了它與富士通合作研發、採用UltraSPARC T1及富士通SPARC 64-VI處理器的SPARC Enterprise系列服務器新品，創下了SPARC服務器系統的性能新高，而且其中還有數款機型融入了可與大型機比肩的RAS (可靠性、可用性和可服務性)特性。談及POWER 6時，SUN方面僅表示，從技術上來說，每家廠商都有一些自己獨有的優勢，關鍵是看這些優勢在哪個領域能發揮得更好。
據記者瞭解，面對POWER 6的攻勢，SUN用來應戰的武器應是面向高端市場、藉助CMT技術可實現32線程並行處理的ROCK處理器，該處理器目前已進入Tapeout (完成設計交付製造) 階段，將於2008年上市。
POWER 6必須面對的另一個競爭對手，就是英特爾的安騰。對於POWER 6，英特爾方面未做任何評論。不過，在記者日前參加英特爾服務器處理器信息溝通會時，英特爾向記者展示了市場調研機構IDC對安騰服務器的市場追蹤數據。IDC的數據稱去年安騰服務器系統在全球的銷售收入同比增長了70.5%，而且在中國市場上，安騰服務器銷售收入的增長速度也遠遠超過了基於POWER處理器的服務器。
英特爾給安騰的市場定位是要爭奪高端UNIX服務器市場，爲了達到這一目標，安騰處理器保持了非常高的產品更新速度，根據英特爾的產品路線圖，它從今年起至2011年，幾乎每兩年就會推出一代新品，而且，計劃在2008-2009年推出的代號爲Tukwila的安騰處理器中將開始導入點到點高速串行總線，以解決處理器平臺數據帶寬不足的問題，此外，英特爾還計劃在此期間與合作伙伴攜手將安騰系統的可靠性提升到接近大型機的99.99999%，並將其性能再提升6倍左右。
不可忽視的用戶慣性
在記者看來，IBM要想成功讓更多用戶從競爭對手的平臺遷移到自己的平臺上，面臨的挑戰還不僅僅是這些競爭對手新產品的狙擊，如何克服用戶的慣性也是關鍵所在。
就像用慣了POWER服務器+AIX操作系統產品組合的用戶很難接受X86服務器+Windows/Linux這一組合一樣，如果讓習慣使用後一種組合的用戶遷移到前一種組合上去，難度也非常大，這就是用戶的慣性。
要讓用戶克服這種慣性，僅僅幫助他們遷移了硬件平臺和應用還遠遠不夠，相關人員的培訓、技術支持和服務也必須做到位。英特爾在推廣安騰時曾經與這種慣性進行了數年的較量，如今換成IBM，也同樣不可能一蹴而就。
如果IBM希望達到爭奪更多新用戶的目標，僅僅秀出POWER 6及其服務器系統的性能指標還是不夠的，它還需要在推進技術的開放性和拓展合作伙伴方面多下功夫。