新发布的IBM Power7性能相对现在的Power6有了成倍的增长,对于低迷的RISC市场无疑是一只强心剂。Power7接替Power6,成为RISC领域新的王者。
近年来x86处理器风生水起,在服务器领域,人们也将越来越多地目光投向了Intel和AMD这两个x86芯片巨头,随着多核多线程技术的发展,工业标准服务器性能不断增强,并凭借更广泛的通用性,在不断挑战着传统RISC服务器的地位。但是,从技术角度来看,虽然得到了不断的更新和增强,x86指令集仍然比较复杂,这也影响了服务器的可靠性和稳定性,而相比之下,RISC指令集稳定性要高的多,在要求高可靠性的关键业务中,RISC的地位还是无法取代的。
谈到RISC不得不提到IBM和它强大的“Power”处理器。在RISC处理器领域,IBM一直占据着最大的江山,其“Power”处理器,也是保持其王者地位的根本。“Power”是“Power Optimization With Enhanced RSIC”的缩写,而并不是仅仅是一个单词。同时,“Power”也被诠释为Performance(性能)、Optimization(优化)、Wisdom(智能)、Efficiency(高效)、Reliability(可靠)的缩写,包含了处理器所需要的一切优秀品质。
今年2月8日,IBM发布了最新的Power 7服务器系统,从1990年的Power1到今年的Power7,20年的历程、7代重要的产品更新,Power撑起了RISC的大旗。新发布的Power7号称IBM Power架构十年来最为划时代的产品,具体表现在三个方面:一是实现了双核向八核的跳跃;二是由单核支持双线程到单核支持4线程的突破;三是单核的性能比上一代处理器单核的性能高,而其它处理器一般采用更多的内核后会采用降低主频的做法,以控制处理器的功耗和散热。
Power7是迄今最为强悍的Power处理器,内核数量是Power6的四倍,运行的线程数量比Power6内核多八倍,系统性能比Power 6系统将提高一倍。我们不妨和Power6来进行一下对比,看看Power7的提升都在哪里。
IBM Power6
现今IBM的Power服务器大部分还是采用的Power6或Power6+处理器,如Power 570和595。Power6处理器在2007年5月21日正式发布,作为IBM eCLipz计划的成果,Power6的目的是将i系列、p系列和Z系列服务器硬件整合到相同的Power平台上来。Power6继承了前几代产品的优点,并进行了重大的改进,拥有当时业内的多个第一。
首先是高频率。Power6芯片面积为341平方毫米,集成了7.9亿颗晶体管,采用65纳米绝缘硅SOI工艺、10层金属片而制造,与90纳米工艺相比,在一定的功率下,性能提高了30%。2007年6月8日IBM推出的Power6主频为3.5GHz、4.2GHz和4.7GHz,2008年5月,IBM推出了主频5.0GHz的Power6芯片。相对上一代的Power5,Power6主频提升了一倍,但是运行和散热所消耗的电能基本相同,对于用户这意味着处理器性能提高一倍或者能耗减半。
另一个重要特性是Power6是第一款在硬件上进行十进制浮点运算的处理器,Power6能够使用十进制数字0-9而非传统计算机通常使用的二进制数字0、1进行数学运算,处理器内置十进制浮点运算能力对于企业运算复杂的税收、金融和ERP程序具有重大意义——之前十进制运算都是由软件进行的。
Power6采用双核心设计,每个核心支持两个同步线程,每颗Power6芯片支持4个线程。具有128KB L1缓存(64KB数据/64KB指令)。每个内核拥有一个4MB的“半共享”L2缓存,即该缓存虽然被分配给某个内核,但其余内核也可以快速地访问它。此外Power6的两个内核拥有32MB片外大容量L3缓存,中间通过80GB/s的总线共享。在扩展性上,每颗Power6可以通过两条50GB/s的链接连接31颗处理器,组建64核心的高端系统。
凭借诸多优势,IBM继续引领RISC服务器的潮流,当时,采用Power6芯片的System p570成为第一款囊括4大Unix基准测试速度记录的服务器,包括SPECint 2006、SPECfp 2006、SPECjbb 2005、TPC-C,成为世界上最强大的中端整合服务器。
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IBM Power7
经过近三年的积淀,新发布的Power7号称Power架构近十年划时代的产品,如上面所提到的,实现从双核到八核的跨越、单核双线程到四线程的突破、在没有提升频率的前提下单核性能提升。
相比Power6,Power7工艺有了进步,用45nm SOI铜互联工艺,核心面积为567mm,晶体管数量为12亿个,核心面积有所扩大,晶体管数量攀升,这也意味着片上可以集成更多的缓存。Power7主频在3.0GHz和4.14GHz之间,可以看到Power7的主频相比Power6没有提升,反而有所降低,但是Power7核心设计借鉴了Cell处理器的优点,具有强大的浮点运算能力;并且Power7具有4个、6个或8个核心,每个核心支持4个线程,总共具备32线程的并行计算能力,相比Power6的双核四线程,计算能力明显提升。
在缓存上,Power 7的每个核心具有32KB L1指令缓存和32KB L1数据缓存,每个核心具有256KB L2缓存。此外,L3缓存从片外改为片内,Power7集成了32MB的eDRAM L3缓存,eDRAM技术使一个晶体管就可以寄存1bit的数据,而一般的SRAM技术则需要6个晶体管才寄存1bit的数据。这种新引入的eDRAM动态快速缓存技术大大减少了晶体管数量和芯片面积,并让速度得到成倍的提升。在I/O上,Power 7处理器集成了两个双通道DDR3内存控制器,提供100GB/s的内存带宽,这也远远领先Power6。
在特性上,Power7提供了一些新的性能和功耗控制特性,让Power7更加智能,具有更高的能效。如Turbo core技术,用户可以关闭8核Power 7处理器中的4个核心,其余4个核心频率可以自动提升,并可以利用所有的L3缓存和内存带宽,在某些应用中这样可以增强处理能力,并降低一些应用软件基于核心数量的许可证费用。
针对需要大量内存的工作负载,Power7提供了动态内存扩展(Active Memory Expansion)功能,采用内存压缩技术,令服务器可见内存为物理内存的两倍。此外,Power7还引入了Intelligent Threads技术,根据负载类型自动更改线程的数量,这样可以合理分配处理器资源,达到性能与能耗的平衡。此外,Intelligent Energy Optimization(智能能耗优化)技术可实现同样能耗下提高4倍性能,同时确保更低的能耗。
基本规格对比:
Power7接过RISC大旗
在性能和新技术上Power7完全超越了现在的Power6,成为RISC处理器新的王者。面对逐渐萎缩的高端RISC市场,性能卓越的Power7是IBM的一记杀手锏。在产品上,随着Power7的发布,四款新Power系统也将陆续发布,包括高端的Power 780和Power770、入门级的Power 750 Express和Power 755,这些新的Power7系统,也将成为稳固RISC市场的基石。
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