POWER6横空出世

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  顶着“史上最快微处理器”头衔的 POWER 6,既是 IBM捍卫其Unix服务器王者地位的武器,亦是探索芯片发展新思路的先锋。
  IBM P系列全球市场及战略副总裁Scott Handy在发布会现场展示POWER 6处理器,它承载着抢夺客户,并捍卫IBM高端服务器处理器王者地位的使命。
  业界期待4年之久的POWER 6终于揭开了神秘的面纱。5月24日,POWER 6在中国正式发布。正如人们之前所预料的那样,POWER 6最高主频达到了4.7GHz,是目前最快的微处理器。
  IBM人津津乐道于他们新的处理器POWER 6。尽管只是作为芯片业巨头英特尔、AMD外的“第三股”力量,IBM却是高端服务器芯片上不折不扣的王者。IBM宣称POWER 6比POWER 5在性能上高出两倍,而POWER 5目前已经是市场上最为优秀的高端服务器芯片之一。
  值得注意的是,POWER 6与目前追求“多核”的大环境似乎背道而弛。当然,它的使命不止于此,它瞄准了竞争对手的用户,并采取了一系列的措施吸引竞争对手的用户迁移到IBM的平台上。POWER 6,既是探索芯片发展新思路的先锋,也是IBM捍卫其Unix服务器王者地位的武器。
  
  “内核”与“速度”之争
  
  IBM重新拿起了“频率”作为POWER 6的杀手锏。最高频率高达4.7GHz确实是目前微处理器最快的速度,是市场主流芯片的两倍之多。但“速度”已经不是芯片厂商所热捧的概念了,就连曾经抛出摩尔定律,声称计算速度18个月翻一番的英特尔也已经转向“多核”。英特尔、AMD等芯片厂商所热衷的是“内核”的竞赛,越来越多的制造商开始摒弃一贯坚持的提速原则,而转而投向多内核阵营。
  其他芯片商是因为单线程频率已经无关紧要,转而追捧“多核”,还是“速度”难以突破,不得已而追求内核的增加?
  IBM给出的答案是后者。“并非越多核芯越好。”大中华区系统部P系列顾问李永辉接受记者采访时说,“一些连贯的应用,还有一些响应时间,都是多核处理器难以解决的问题。”李永辉说,对单线程频率速度的追求大量存在于企业级的应用中。比如数据库的应用、股票市场的交易等等,这些企业级应用大都与交易有关。言外之意,IBM认为是竞争对手再无法在速度上取得突破,不得不从另外一个方向去寻找出路,因为随着单一芯片主频越来越高,功耗会上升,散热等一系列问题难以解决。而POWER 6虽然速度为4.7GHz,是上一代POWER 5处理器的两倍,但运行和散热所消耗的电能基本相同。
  事实上,IBM在多核心上迈出的步伐比英特尔、AMD等还早。1999年,IBM率先披露了其双核心POWER 4的研发计划,2001年第二季度,世界上第一个双核处理器诞生,那就是POWER 4芯片。但在研发最新的POWER 6 上,IBM重新把“速度”作为竞争的武器,而不追求内核的增加。
  不过,IBM声明并非放弃了对多核的追求。“事实上我们非常积极。”IBM POWER系统项目管理副总裁Erich K.Baier说。IBM与东芝、索尼共同开发的Cell处理器,即是以多核心为发展目标的芯片,主要用于游戏机平台。“多核的应用开发会考虑放在医疗研究上,IBM在蓝色基因机器上也采用了多核的技术。”即使是在POWER 6处理器上,新推出的服务器P570封装也达到了2~16路。
  几大芯片厂商在处理器的发展思路上是否已经背道而驰?IBM系统部P系列大中华区总经理叶纬分析说,IBM和Sun属于高端服务器处理器的“正规军”,而英特尔是从PC处理器慢慢发展延伸到服务器上的。Sun目前选择了与富士通的合作,只有IBM专注于POWER架构的耕耘。
  未来是继续把单核心的“速度”提升,还是打造“多内核”?哪一个是处理器的未来之路?也许时间能做出回答。
  
  用户争夺战
  
  在发布POWER 6之时,IBM同步发布了采用POWER 6的服务器P570。在发布会上,IBM多次把POWER 6与竞争对手做比较,声称“新的服务器将更多地瞄准那些采用低效的HP、Sun和戴尔服务器的客户”,火药味十足。
  在Unix服务器领域,IBM的两个主要竞争对手分别是采用自家处理器的Sun和使用安腾处理器的HP。
  IBM P系列全球市场及战略副总裁Scott Handy接受采访时坦率地说,针对如何夺取竞争对手的用户,IBM也制定了一些策略。“针对原先使用Sun和HP平台的客户,IBM成立了迁移工厂(Migration Factory)和大集中工厂(Consolidation Factory)。如果用户对迁移到IBM平台感兴趣,迁移工厂和大集中工厂会帮助客户把平台迁移到IBM的平台上。迁移工厂去年已把430个客户迁移到了IBM平台上,都是竞争友商的客户,其中超过80%是从HP、Sun的平台上迁移过来的。”
  IBM称,根据TPC-C性能基准测试,IBM新的2~16内核服务器每个内核的性能是HP Superdome服务器每个内核性能的3倍;POWER 6处理器的速度几乎是HP服务器产品线所使用的最新HP Itanium处理器的3倍。IBM新推出的服务器是世界上最强大的终端整合服务器, 30台SunFire v890服务器可以整合到新款IBM服务器的一个机架内,每年节约的能源成本将超过10万美元。
  此外,POWER 6另一个被津津乐道的功能是实时分区迁移功能(Live Partition Mobility)。凭借实时分区迁移功能(该技术目前正处于测试阶段,计划于今年底正式推出),客户能够在不中断操作的情况下迁移运行中的虚拟分区,而其他竞争产品则需要对Unix系统和软件堆栈进行中断性重启。IBM是第一个能够在更大规模上帮助客户优化资源使用的厂商,它使管理员能够把更多数量的服务器作为流动的资源来考虑,而不是将每一台服务器看做是完成某一项具体任务的单一实体。
  IBM的其他部门也对POWER 6提供了支持。在服务方面,IBM全球技术服务部宣布将提供实施、移植和评估服务,以帮助客户缩短规划、部署,以及将新的基于POWER 6处理器的System P服务器集成到生产环境中。
  根据IDC的数据显示,2006年IBM以32.0%的服务器销售额市场份额稳居Unix服务器市场第一,在2006年的第四季度,IBM在Unix服务器市场上占据36.3%的份额。但同时有数据显示,尽管IBM在Unix服务器上的份额在增长,但整个Unix服务器市场的总容量却在下降。Windows 服务器的市场总量前年已经超过Unix了。
  而对于x86 Linux平台上的用户,IBM也在今年2月份发布了一个中间件的解决方案,帮助用户从x86的Linux平台迁移到IBM的POWER平台上。“我们可以把168台x86的服务器整合到14台刀片服务器中,实现同样的性能。”Scott Handy说,这个策略在第一季度取得了很好的成绩。而对于在Windows上跑的.NET应用的迁移,IBM表示也在做一些工具,帮助客户能在IBM平台上跑Java应用。
  IBM王位的捍卫与挑战
  相关人士分析说,Unix服务器所使用的处理器,包括IBM的POWER、Sun公司的UltraSPARC和Intel的安腾2等,相应的,Unix服务器市场目前也是三大系统厂商在竞争: 一是IBM;二是Sun和富士通阵营;三是安腾阵营,包括HP、SGI、Unisys、NEC、Bull和富士通等公司。虽然安腾自6年前诞生以来表现一直不尽如人意,但从去年开始,安腾处理器的销售取得了较高的增长,有分析说,市场在多年之后,终于准备接受安腾平台了。
  2005年,苹果电脑宣布从IBM POWER芯片平台过渡到英特尔芯片平台时,英特尔相关人士曾表示: “IBM芯片的最后一块阵地就是高端服务器市场了。”
  IBM当然不会就此罢休。IBM称,POWER系列芯片将被应用于更为广泛的市场,例如微软和任天堂的下一代游戏主机。IBM系统部 P系列大中华区总经理叶纬承认,当竞争对手在专注于提升工艺水平时,POWER系列芯片的挑战则是“把量做大”。POWER.org的成员正在不断地扩大,该组织由芯片制造商和软件开发商组成,旨在将POWER芯片推广到更多平台。
  就目前而言,POWER 6处理器除了用于IBM P系列服务器外,还将用于IBM I系列服务器和存储产品中。据介绍,System I产品将在很多领域继续扩展,包括中小企业领域以及一些应用领域,此外渠道也在扩展。IBM更是对与索尼和东芝携手开发的Cell处理器寄予厚望,这款被索尼游戏机PS3所采用的微处理器芯片产品是基于POWER技术构架打造的,是IBM冲“量”的关键所在。IBM的战略无疑是要让POWER技术适用于任何市场。
  就性能而言,IBM对第三名安腾2 Montecito处理器似乎不放在眼里。认为POWER 5已经超过了安腾2 Montecito。但无法忽略是的,Intel大大降低了Montecito的价格,为业界全面接受安腾2服务器扫除了价格上的障碍。Intel将在今年推出采用65nm工艺的Montvale,而更多核的Tukwila也在研发中。
  从某种程度上来说,POWER 6承担着捍卫IBM在Unix服务器上王者地位的重任,也是验证“速度”是否依然在微处理器行业奏效的试金石。
  
  链 接:POWER 6的八大亮点
  ■ 文/刘丽丽
  工程师在测试POSER 6处理器芯片。
  从POWER 4到POWER 4 、POWER 5、POWER 5 ,再到今天的POWER 6,IBM在芯片的设计上都经历了一个创新而独到的技术路线,那么POWER 6与前几代处理器相比到底有哪些新的功能、新的特性呢?
  POWER 6不仅继承了前几代产品的许多特点,还在其他方面也做了重大创新改进,IBM技术专家李永辉给记者一一做了细致剖析。
  第一,主频大大上升。POWER 6的主频能达到4.7GHz的频率,相比POWER 5最高的主频2.2GHz几乎是翻了一倍以上;POWER 5的数据传输速率是150Gbps,而POWER 6的传输速率则达到了300Gbps。据悉,POWER 6的芯片是采用IBM的65纳米绝缘硅SOI工艺、10层金属片制造的,与90纳米工艺相比,在一定的功率下,性能提高了30%,这主要是由于使用了应变硅技术。
  第二,多媒体指令执行速度大大加快。因为在POWER 6芯片内部增添了一个“多媒体加速器”的单元,并且集成了能够加速多媒体任务的AltiVec指令集。通过对多个数据元素执行同一条指令,AltiVec能够提高处理器的数据处理效率,这有助于台式机执行音频和视频任务,而服务器运行基因数据处理等高性能计算任务的效率也会提高。
  第三,在速度与效率大大提升的情况下,功耗仍然较低。IBM十分注重功耗的降低,为确保POWER 6能有一个较低的功耗,他们也使用了很多新型技术。李永辉说,IBM研究功耗技术已经积累了10年的经验: 绝缘硅的应用使电路漏电变少; 存储阵列单元使用了与逻辑元件相比较低的电压,以减少功耗;添加CPU控制单元,可以在适当的时候关闭某些部件,比如停滞的CPU,来降低功耗; 增加电路中铜丝的传导性,加大对电的使用率等。
  第四,缓存能力大大增加。与前两代产品一样,POWER 6着重于系统架构事关重大的大系统环境。每个POWER 6微处理器单元(MPU)作为2路单芯片多处理器(CMP)设计来实现,POWER 6的一级数据高速缓存(L1D)增加了一倍,达64KB,联合并行处理也增加到了8路;其340平方毫米的一块芯片上集成了两个同步多线程处理器(双核心),每个核心都有自己专用的二级高速缓存,每个二级缓存有4M容量;另外还可以外配三级全相联高速缓存,每个大小是32MB,因为在处理器中内置了三级缓存的控制器,所以三级缓存的响应速度也大大加快了。
  第五,POWER 6有极高带宽可提供给处理器。POWER 6有一个内存控制器和MCM(多芯片模块)内的结构线路,从而把I/O频率从CPU频率的1/3提高到了1/2。每个内存控制器使用IBM的第三代同步内存接口连接到内存。POWER 6的系统架构完全经过了重新设计,比前几代产品先进得多。
  第六,POWER 6系统具有极强的可配置性。通常每个周期传送8个字节的节点内总线可分成低端系统,每个周期传送两个或4个字节。同样,两个集成的内存控制器每个周期都可以传送一半的字节,其中一个可以完全移除。外部的三级高速缓存是可选的,或者出现在MCM中,或者出现在外部配置中。
  第七,也是最著名的一个特点——POWER 6能够用1-9进行十进制运算,这大大满足了人们的计算习惯。IBM的POWER 6实际上是实现了二进制与十进制的并行操作。在POWER 6芯片中有8个操作单元,其中就有二进制和十进制单元。除此之外,里面还集成了一个“十进制浮点加速器”,就是这个加速器完成了二进制与十进制之间的转换。
  但是要使用这种模式,必须得考虑另一个问题,就是所有计算的数据类型必须要符合美国电气与电子工程师学会标准。据悉,在POWER 6芯片进行十进制运算时可将性能提高2~7倍。
  第八, POWER 6的多线程与虚拟化特性。POWER 6芯片的两个核心中,每个核心又各有两条线程,适用于资料密集应用,例如资料库;每个POWER 6芯片最多能划分为1024个独立的分区,令每个分区可以执行各自的作业系统和应用程式。
  使用POWER 6的虚拟化技术,可以在不中断的情况下把负载从一个服务器转到另一个服务器,这实际上转移的是内存的内容。与现有很多虚拟化技术不同的是,IBM并不是像Intel那样在硬件层实现虚拟化,也不是像Vmware那样只用软件实现虚拟化技术,它是把两者结合起来。
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