IBM Power 9處理器解析 地球上最強大泛用處理器

長期關心處理器技術發展的科科們,或多或少都曾聽聞每年有兩場IEEE(電機電子工程師學會)贊助的論壇:介紹「高效能處理器」的Hot Chips與「高效能省電處理器」的COOL Chips,也是眾多廠商趁機進行技術行銷的好場合。

剛好今年IBM分別在這兩場活動,公開了其位處計算機工業技術頂點的兩款旗艦處理器:

  • COOL Chips 20:發祥於1974年古老RISC之一的IBM 810計畫、高效能RISC伺服器的POWER9。
  • Hot Chips 29:源自於1964年S/360大型CISC主機(Mainframe)的z14。
01
 

所以我們先來瞧瞧富有傳奇色彩的POWER家族最新成員,由內而外,一層一層的抽絲剝繭。基本上,這種規格如同上帝、單價以一萬美金為單位的超級旗艦處理器,看到先跪下就對了。

IBM POWER9規格概要

02
 
  • 最多24核心/96同時執行緒。
  • 最高時脈4GHz。
  • Global Foundry 14nm FinFET製程,SOI晶圓,17層金屬佈線。
  • 80億電晶體,晶粒面積695平方公釐。
  • Powe指令集架構3.0版。

模組化的處理器核心

04
 

POWER9處理器核心模組化的程度,簡直跟GPU有拼。

05
 
  • 指令管線前端與執行單元完全獨立。
  • 一個獨立的64位元單執行緒單元:Slice。
  • 兩個Slice組成一個128位元的Super-Slice。
    • 可同時執行4個64位元純量、或2個128位元向量運算。
    • 可同時進行4個記憶體載入或回存。
  • 接著就衍生出兩種因應不同運算需求的處理器核心:
    • 針對Linux環境追求虛擬化精細度的SMT4核心。
      • 2組Super-Slice。
      • 4條同時多執行緒(SMT)。
      • 6個指令解碼器。
      • 最多24核心,96執行緒。(不過目前僅販售最多22核心的系統,可能是部份核心損壞的良率問題)
      • 32kB L1指令快取,32kB L2資料快取。
      • 256kB L2快取記憶體。
    • 配合現有PowerVM虛擬化分割區的SMT8核心。
      • 4組Super-Slice。
      • 8條同時多執行緒(SMT)。
      • 12個指令解碼器。
      • 最多12核心,96執行緒。
      • 兩塊32kB L1指令快取,兩塊32kB L1資料快取。
      • 512kB L2快取記憶體。

POWER9縮短指令管線深度至12到16階,較前代POWER8的15-23階,短了約5階,但仍維持相同的4GHz時脈,較短的指令管線,也意謂著較低的分支預測錯誤代價,較佳的分支處理效率,與更好的單執行緒效能。

大型化的eDRAM快取記憶體

08
 

POWER家族自POWER7開始,整合32MB大型化嵌入式動態記憶體(eDRAM),作為L3快取之用,POWER9則擴充容量至120MB之譜,由12塊10MB區塊所組成,可提供高達7TB/s的晶片內部理論傳輸頻寬。

2種不同的主記憶體配置

Power 9
 

針對不同的平台,POWER9有兩種主記憶體組態:

  • 拼系統數量與較低記憶體存取延遲的Scale Out(雙處理器環境):8通道DDR4直連處理器,最高容量4TB,理論傳輸頻寬120GB/s。
  • 衝單一系統規模與記憶體損耗備援的Scale Up(多處理器環境):外接8顆記憶體緩衝晶片(Memory Buffer),最高容量8TB,理論傳輸頻寬230GB/s,這組態可以提供加倍的25G Bluelink(後面會提到)。

多樣化的「外掛」介面

06
 

IBM從POWER7+開始強化輔助加速處理器的應用,POWER8追加支援CAPI(Coherent Accelerator Processor Interface),而為了與nVidia合作,特別開發支援NVLink的特規POWER8也早已眾多皆知。

POWER9更進一步,除了加強晶片整合的解壓縮與加解密功能,也擴充了相關的「外掛」界面。

  • 48 Lane PCIe Gen4:192GB理論雙向頻寬。
    • 連接一般的PCIe裝置。
    • CAPI 2.0,提供POWER8的四倍效率。
  • 48 Lane 25G Bluelink:300GB理論雙向頻寬。
    • NVLink 2.0,前一版的兩倍。
    • OpenCAPI 3.0(或稱為New CAPI):理論頻寬高達200GB/s,預留連結加速器、儲存設備或網路。

無愧地球上最強大汎用處理器的寶座

07
 

基本上,IBM POWER家族的歷代效能都沒啥好懷疑的空間,而論各類伺服器應用,POWER9大致上可以提供POWER8近兩倍的單處理器效能,地球上最強大汎用處理器的寶座應該是跑不掉的,而藍色巨人數十年來在虛擬化管理,領先世界的幅度也沒有令人質疑的地方。

不過在最後,筆者還是得不厭其煩的提醒各位:「大型主機」這個字請千萬不要亂用,POWER和IBM大型主機一點關係都沒有,那是S/360後代Z系列的專利,謝謝收看。

除了蘋果A系列、IBM的POWER家族外,還有什麼的處理器是你有興趣的呢?

5 則回應

  • 看完真的看不太懂,只知道這個處理器好強大啊!
    2018-01-12 00:17
  • 沒有機會看到設備,但是生活中使用的服務也許就是這類設備提供...感謝大大分享。
    2018-01-11 17:29
  • 想知道Intel 跟 AMD 那時拉開差距
    2018-01-11 17:25
消息指稱Galaxy S9相機將採可變光圈設計、電路板具體縮減 消息指稱Galaxy S9相機將採可變光圈設計、電路板具體縮減 13 個小時前
OPPO在日本攜手NTT Docomo推新機R11s 攻SIM Free市場 OPPO在日本攜手NTT Docomo推新機R11s 攻SIM Free市場 1 天前
Razer Phone電玩手機二代9月亮相 預計搭配Project Linda筆電基座推出 Razer Phone電玩手機二代9月亮相 預計搭配Project Linda筆電基座推出 1 天前
又是一台體驗過就回不去的螢幕:MSI 32 Optix AG32C 曲面電競顯示器 又是一台體驗過就回不去的螢幕:MSI 32 Optix AG32C 曲面電競顯示器 2 天前
自拍專用 SUGAR Y12 拍出你的最萌顏,建議售價 4,490 元,中華獨家資費開賣 自拍專用 SUGAR Y12 拍出你的最萌顏,建議售價 4,490 元,中華獨家資費開賣 2 天前
任天堂 Nintendo Labo 初期將推兩種套裝,五合一組合 6,980 日幣、機器人套件 7,980 日幣 任天堂 Nintendo Labo 初期將推兩種套裝,五合一組合 6,980 日幣、機器人套件 7,980 日幣 3 天前
加了號碼鎖的熱水瓶給大家更安全的奉茶 加了號碼鎖的熱水瓶給大家更安全的奉茶 3 天前

熱門文章

最新消息

本日精選