Běžné počítače a notebooky používají (a asi dlouho budou používat) architekturu x86. Ta zaručuje zpětnou kompatibilitu až k legendárním CPU z IBM PC XT: Intel 8086 a 8088. To samé samozřejmě (a hlavně) platí pro programové vybavení. Za univerzálnost a zpětnou kompatibilitu platíte samozřejmě nějaké daně: nižší výkon pro mnoho typu výpočtů je daní na straně uživatele, omezené možnosti při návrhu na straně výrobce.
|
Jádro procesoru IBM Power6. Zdroj: IBM. Klepněte pro zvětšení |
Wafer s procesory Power6. Zdroj: IBM. Klepněte pro zvětšení |
Pro IBM nejsou procesory do osobních počítačů hlavním chlebem a současně firma platí za jednoho z největších (ne-li vůbec největšího) inovátorů v oblasti mikroprocesorů. Koncem května tak, držíc se přitom železné pravidelnosti při uvádění nových generací procesorů, představila IBM Power6.
Technologie „na triku“ IBM
Měď (září 1997) – většina odborníků považovala nahrazení hliníkových vodičů v čipech za nemožné, a to z mnoha technických důvodů. Tým IBM tyto technické problémy překonal a rychle dostal měděné vodiče do výroby, čímž se okamžitě zvýšila výkonnost čipů. Průkopnické techniky IBM jsou nyní průmyslovým standardem.
Křemík na izolantu (srpen 1998) - technologie křemíku na izolantu snižuje spotřebu energie a zvyšuje výkonnost tím, že pomáhá izolovat milióny tranzistorů v moderních čipech. Firmy v počítačovém průmyslu vyvíjely tuto technologii 15 let, než se to podařilo IBM.
Napnutý křemík (červen 2001) - tato technologie napíná materiál uvnitř čipů. Tím snižuje odpor a urychluje proudění elektronů skrz tranzistory, což přispívá k vyššímu výkonu a nižší spotřebě energie.
Dvoujádrové mikroprocesory (říjen 2001) - Power4, první dvoujádrový mikroprocesor na světě, byl oznámen jako součást serverů řady System p Regatta a ve své době byl nejvýkonnějším procesorem světa. Než se konkurentům podařilo dostat na trh jejich dvoujádrový čip, uplynuly více než dva roky – celá věčnost v technologickém byznysu.
Imerzní litografie (prosinec 2004) - IBM jako první společnost na světě začala používat tuto novou výrobní technologii, jejímž výsledkem jsou čipy s ještě menšími prvky, při produkci komerčních mikroprocesorů.
Zmražený čip SiGe (červen 2006) - v devadesátých letech minulého století začala IBM jako první používat kombinaci křemíku a germania náhradou za nákladnější a exotičtější materiály. Díky tomu se jí podařilo vyrábět menší, rychlejší a levnější čipy a začala je prodávat výrobcům bezdrátových zařízení, například mobilních telefonů nebo směrovačů. Loni IBM opět posunula meze technologie SiGe, když ve spolupráci s institutem Georgia Tech a s podporou NASA demonstrovala první křemíkový čip, který je schopen pracovat na frekvencích vyšších než 500 GHz. Dosáhla toho zmražením čipu téměř na absolutní nulu.
High-k (leden 2007) - IBM oznámila řešení jednoho z nejpalčivějších problémů počítačového průmyslu – tranzistorů, z nichž se rozptyluje proud. Pomocí nových materiálů vytváří IBM čipy s tzv. kovovou bránou s vysokou dielektrickou konstantou (high-k metal gate), jež budou jak výkonnější, tak menší a energeticky úspornější.
eDRAM (únor 2007) - nahrazením paměti SRAM inovativním novým typem rychlé paměti DRAM přímo na čipu mikroprocesoru se IBM podaří více než ztrojnásobit velikost zabudované paměti, což přispěje k výraznému zvýšení výkonu.
3D stohování čipů (duben 2007) - IBM oznámila vytvoření trojrozměrných čipů, které používají tzv. průchody skrz křemík (through-silicon vias). Díky tomu je možné stohovat polovodiče vertikálně nad sebou, místo aby byly kladeny horizontálně těsně vedle sebe. Délka kritických cest v obvodech se tak až tisíckrát zkrátí.
Vzduchové díry (květen 2007) - nanotechnologií samočinného sestavení vytvořila IBM vakuové izolanty (i přes absenci vzduchu nazývané vzduchové díry) mezi kilometry vodiče uvnitř mikroprocesoru založeného na architektuře Power. Tím se snížila nežádoucí kapacitní impedance a zlepšil jak výkon, tak energetická účinnost.
Zdroj: magazín The Blue Rose, IBM
Procesor Power6 je navržen tak, aby pracoval s frekvencí 4–5 GHz. Jeho interní architektura je vyrobena technologií 65 nm SOI (technologie „Silicon on Insulator“, tj. křemík na izolantu) celkem v deseti kovových vrstvách. Při porovnání s 90nm architekturou získá 30procentní navýšení výkonu s nižší spotřebou. Výroba polovodiče používá dual stress technologii, tj. vylepšenou formu polovodiče IBM Strained Silicon s litografií 65 nm.
Každý čip je dvoujádrový, integruje tedy dvě SMT jádra (jádra schopná zpracovávat souběžně více vláken jedním procesorovým jádrem) s vlastní vyrovnávací pamětí L2. U předchozích procesorů obě jádra L2 cache sdílela.
Blokové schéma procesoru IBM Power6. Zdroj: Power6 fórum (13. 9. 2007, Praha)
Parametry Power6 v kostce
- dvoujádrový superskalární (7 cest) procesor
- 9 prováděcích jednotek (2× LS, 2× FP, 2× FX, 1× BR, 1× VMX, 1× DFU)
- 790 milionů tranzistorů
- 65 nm, CMOS, SOI
- podporuje SMP systémy až s 64 procesory
- SMP spojení rychlejší než 45 GB/s
- 2× 4 MB L2 cache v čipu
- 32 MB L3 cache pro data (eDRAM) na ½ frekvence čipu
- dva paměťové řadiče
- p2p „Elastic“ rozhraní na čtyřnásobku frekvence DRAM
- spotřeba v zátěži méně než 100 W
- přepínání do/z úsporného režimu za běhu
Prvním strojem používající procesory Power6 se stal System p5 p570. IBM uvádí, že p570 je novou výkonnostní jedničkou v unixových benchmarcích SPECint2006, SPECfp2006, SPECjbb2006 a TPC-C. Aktuální výkonnostní výsledky p570 i konkurentů najdete vždy tady. Servery p570 by měly být dostupné v říjnu tohoto roku.
|
p570: čtyři 19palcové 4U racky. Zdroj: IBM. Klepněte pro zvětšení |
V max. konfiguraci může p570 obsahovat až 16 procesorů Power6 a 768 GB paměti. Zdroj: IBM. Klepněte pro zvětšení |
Servery p570 lze téměř libovolně konfigurovat. Každý stavební blok může obsahovat dva nebo čtyři procesory IBM Power6, 16–192 GB operační paměti a šest SAS disků. Maximální konfigurace nabízí výkon 16 procesorů Power6, 768 GB operační paměti a až 24 SAS disků (celková kapacita úložiště i s využitím I/O modulů může dosáhnout až 79,2 TB). Podrobnosti najdete zde.
Jediné jádro procesoru Power6 na 4,7 Ghz (15,53 GFLOPS) má vyšší výkon než 1,4tunový superpočítač Deep Blue (11,38 GFLOPS, ten obsahoval 30 uzlů systému RS/6000 obohaceného o 480 VLSI šachových čipů). Zdroj: Power6 fórum (13. 9. 2007, Praha)
Otestuje si výkon svého „superpočítače“ Pro měření superpočítačů se používá program Linpack, jehož zdrojové kódy na internetu snadno najdete. Můžete si však ještě jednodušeji zkusit změžit výkon vlastního počítače (procesoru) v javové verzi Linpacku. Zkuste stránku www.netlib.org/benchmark/linpackjava a získáte představu o výkonu Power6 (přes 31 GFLOPS)
Pro lepší představu o výkonu Power6 uvádíme aktuální tabulku TOP 20 superpočítačů světa (zdroj: Top500.org). Rmax a Rpeak znamenají maximální a špičkový výkon v Linpacku. Jednotkou jsou GFLOPS. V jiném sloupci je počet procesorů těchto superpočítačů – schválně si zkuste spočítat, kolik GFLOPS připadá na jeden procesor:
Jan Klockow se na Power6 fóru v Praze chystá detailně popsat architekturu procesoru Power6
Videa o procesoru Power6 najdete přímo na české stránce IBM.
* ... laskavý čtenář snad odpustí, že jsem si v perexu vypůjčil atraktivní větu uváděnou přímo výrobcem
ČLÁNKY DO MAILU