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。