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POWER 6 背道而馳

 鈴兒響叮當(dāng) 2007-06-07
POWER 6 背道而馳
 
  作者: builder.com.cn
2007-06-05 12:12:10

編者按:于5月24日正式發(fā)布的IBM POWER 6處理器給人們帶來了許多“意料之外”,如它與業(yè)界趨勢背道而馳,注重提升主頻而非增加內(nèi)核;又如它性能比前一代產(chǎn)品提升一倍但功耗卻與后者持平;再如它一反常規(guī),率先被用于IBM p系列服務(wù)器而非i系列……這些變化到底因何所致,本文將做詳細(xì)分析。

就在越來越多的廠商熱衷內(nèi)核數(shù)量競賽,推崇多核的時候,IBM卻在剛剛推出的POWER 6處理器上延續(xù)了雙核設(shè)計;就在人們已經(jīng)不再“熱捧”高主頻,因為它會讓處理器散熱困難、功耗過高時,IBM卻推出業(yè)界最快的處理器——POWER 6,主頻達(dá)到4.7GHz,并且在功耗上與上一代產(chǎn)品持平。

POWER 6這些“背道而馳”的做法,帶給業(yè)界的是一片嘩然,帶給用戶的是更多的期許,而帶給IBM自己的,不知道是“籌碼”,還是“風(fēng)險”。

為何提速度不增內(nèi)核

其實了解IBM的人都知道,它的處理器多核化步伐比競爭對手走得都要快,早在2001年第二季度,它就推出了世界上第一款雙核處理器——POWER 4。但是為什么在業(yè)界普遍推崇多核的今天,IBM卻駐足雙核,逆勢而為呢?

據(jù)IBM POWER系統(tǒng)項目管理副總裁Erich K. Baier介紹,伴隨芯片主頻的提升,散熱問題會變得越來越嚴(yán)重,一方面這將消耗更多的電能,另一方面,散熱問題也會限制芯片的制造材質(zhì)。由此推斷,在IBM看來,別的競爭對手之所以主攻多核,是因為他們已經(jīng)無法再繼續(xù)提高單一處理器的主頻了。

但I(xiàn)BM推出的POWER 6,一方面在功耗控制方面采用了獨特的技術(shù),另一方面在制造環(huán)節(jié)上采用了65納米絕緣硅(SOI)及10層金屬互連工藝,這兩方面因素讓IBM在提高單一處理器主頻時能夠做到無后顧之憂,使得POWER 6的主頻能夠達(dá)到目前業(yè)界的最快——4.7GHz,而與上一代POWER處理器相比,POWER 6卻在功耗不變的情況下,將性能提升了1倍。

IBM System i系列全球首席科學(xué)家Frank G.Soltis博士也告訴記者,其實IBM處理器技術(shù)的獨到之處不在于內(nèi)核的數(shù)量而在于帶寬,此次POWER 6的帶寬就達(dá)到了300GB/s,可以在大約60秒內(nèi)下載整個iTunes目錄。

POWER 6 背道而馳

Erich還表示:“很多競爭對手都把主要精力放在如何提升處理器的性能上,卻忽略了整個服務(wù)器系統(tǒng)向處理器傳遞數(shù)據(jù)的能力,這樣很難發(fā)揮處理器的速度優(yōu)勢。”

這讓記者聯(lián)想到了英特爾的酷睿架構(gòu)處理器,這款處理器雖然性能強勁,但是由于帶寬不足,目前只能發(fā)揮約70%的性能,而明年英特爾在新一代Nehalem架構(gòu)處理器平臺上,將導(dǎo)入點到點的串行高帶寬直連總線以取代現(xiàn)有的并行前端總線,以充分釋放其性能潛力。

雖然POWER 6延續(xù)了雙核的設(shè)計,但這并不表示IBM對多核不積極,據(jù)介紹,IBM與東芝、索尼共同開發(fā)的Cell處理器就是目前最受業(yè)界矚目的一款多核、而且是異構(gòu)多核處理器,它已經(jīng)在包括索尼PS3游戲機、IBM刀片服務(wù)器在內(nèi)的多種產(chǎn)品上得到成功應(yīng)用。

擎起性能的“殺手锏”

據(jù)Frank博士介紹,POWER 6處理器在實驗室的主頻已達(dá)到6-7GHz,IBM只是根據(jù)市場應(yīng)用情況,目前率先推出4.7GHz主頻的型號而已,這一頻率已是POWER 5主頻2.2GHz的2倍多。

對于POWER 6為何能在性能上達(dá)到上一代產(chǎn)品2倍的問題,F(xiàn)rank博士表示,IBM在這款處理器中采用了一種可提高芯片性能的新方法,它主要是通過在保持指令隊列階段(在一個時鐘周期內(nèi)必須完成大量的操作)的數(shù)目不變的情況下使得每個階段更快速,同時去除不必要的工作,并盡可能多的進(jìn)行并行操作,這樣,執(zhí)行時間就能削減一半。

記者在上文中提到的POWER 6在總線帶寬上的優(yōu)勢,也是其性能獲得提升的一個保證。為了與300GB/s的帶寬保持同步,POWER 6還配備了高達(dá)8MB的二級緩存。

據(jù)了解,POWER 6還添加了能夠加速許多多媒體計算任務(wù)的全新指令集,可通過對多個數(shù)據(jù)元素執(zhí)行同一條指令,來提高運行多媒體和高性能計算任務(wù)時的數(shù)據(jù)處理效率。

除了這些新添的特性外,POWER 6高性能表現(xiàn)的基礎(chǔ)還是在于它雙核+單核同時雙線程的設(shè)計,這實際上符合了未來處理器融合CMP(芯片多線程)和SMT(同時多線程)技術(shù)的設(shè)計思想。

談到這一設(shè)計思想,就不能不提Sun公司的UltraSPARC T1處理器,它采用的CMT(芯片多線程)技術(shù)實際上也是CMP+SMT的產(chǎn)物,不過該處理器可集成8個內(nèi)核,每個內(nèi)核同時擁有4線程處理能力,這使得它擁有最高達(dá)32個線程的并行處理能力。

對于競爭對手對更多線程處理能力的追求,IBM有不同看法,F(xiàn)rank博士稱,多線程技術(shù)雖可提高同一時間內(nèi)并行處理任務(wù)的效率和能力,但是卻需要軟件開發(fā)商提供相關(guān)軟件的支持。

以IBM AS400來說,早在1995年就實現(xiàn)了雙線程,但是IBM當(dāng)時在改造支持雙線程的系統(tǒng)軟件上花了很多功夫。

由此看來,目前多線程技術(shù)的推出可能容易,但是軟件廠商、客戶自行開發(fā)相關(guān)應(yīng)用卻很難,在Frank博士看來,這可能需要5-10年。而與此相反,目前很多企業(yè)的應(yīng)用卻還非常需要單線程技術(shù)。

值得一提的是,為了滿足部分高端用戶對更高性能的需求,IBM還將推出封裝4顆POWER 6處理器芯片及大容量三級緩存的MCM(多處理器模塊)作為POWER 6的高端型號。

如何做到功耗不變

Frank博士告訴記者,芯片性能和功耗一直是成正比關(guān)系的,而POWER 6在時鐘頻率增加1倍的情況下,能夠做到功耗不變,秘訣在何處呢?

我們發(fā)現(xiàn),POWER 6將那些不支持低電壓工作的電路隔離到自己的供電線路上,這樣就降低了芯片其余部分的功耗;另外,POWER 6上的電壓/頻率是可調(diào)的,這一功能通過一個控制系統(tǒng)來實現(xiàn),而電壓/頻率究竟應(yīng)該是多少的決策權(quán)在用戶手中,他們可以決定系統(tǒng)需要耗費多少電能;

此外,POWER 6還采用其他一些技術(shù)來節(jié)省電力,比如在沒有工作負(fù)載時,處理器時鐘可以動態(tài)關(guān)閉,而需要執(zhí)行指令時可立即開啟,當(dāng)檢測到服務(wù)器溫度過高時,POWER 6芯片可降低指令執(zhí)行的速度,以保證其在用戶定義的可接受范圍內(nèi)工作。

這一優(yōu)勢還能讓IBM刀片服務(wù)器受益。據(jù)記者了解,在以往IBM的刀片服務(wù)器產(chǎn)品上,是不能采用POWER 5或者POWER 5+處理器的,因為它們的功耗過高,正因為如此,IBM的刀片服務(wù)器才會擁有自己的特殊處理器——POWER PC。

而今,由于POWER 6的設(shè)計使它在低電壓下也能運行,并且可以控制功耗,如此一來,POWER 6除了可用于IBM的System i和p系列服務(wù)器,還可用在它的刀片服務(wù)器產(chǎn)品線上。

p570創(chuàng)25項基準(zhǔn)測試紀(jì)錄

POWER 6處理器的性能究竟如何,我們可以從IBM率先采用POWER 6的服務(wù)器產(chǎn)品——System p570身上找到答案。

System p570囊括了四大UNIX基準(zhǔn)測試速度記錄。這四項性能基準(zhǔn)測試包括:SPECint2006——衡量業(yè)務(wù)應(yīng)用中常用的整數(shù)計算吞吐量,p570是市場上相關(guān)產(chǎn)品最好性能的2.3倍;SPECfp2006——衡量科學(xué)應(yīng)用所需要的浮點計算吞吐量,p570是市場上相關(guān)產(chǎn)品最好性能的2.3倍;SPECjbb2005——衡量每秒業(yè)務(wù)運行的Java性能,p570是市場上相關(guān)產(chǎn)品最好性能的2倍;TPC-C——衡量交易處理能力。據(jù)了解,System p570在一系列業(yè)務(wù)和技術(shù)應(yīng)用性能基準(zhǔn)測試中擁有25項記錄。

就p570的實際應(yīng)用表現(xiàn)來說,由于POWER 6是業(yè)界首款在硬件上支持十進(jìn)制浮點運算的處理器,而此前涉及十進(jìn)制和浮點十進(jìn)制的計算都是由軟件完成,p570通過POWER 6獲得的內(nèi)置十進(jìn)制浮點運算能力帶來的最大好處,就在于讓企業(yè)運行比較復(fù)雜的稅收、金融和ERP程序時可以獲得更高的效率。

p570的另一大優(yōu)勢,就是為客戶提供了在保持連續(xù)可用性的條件下,將正在運行的虛擬機從一臺實際UNIX服務(wù)器遷移到另外一臺服務(wù)器上的能力。憑借POWER 6的實時分區(qū)遷移功能(Live Partition Mobility),該項技術(shù)(目前正處于測試階段,計劃于今年底正式推出)將使客戶能夠在不中斷操作的情況下遷移運行中的虛擬分區(qū),而其他競爭產(chǎn)品則需要對UNIX系統(tǒng)和軟件堆棧進(jìn)行中斷性重啟。

IBM的擴張“陰謀”

借助POWER 6,IBM打算使用組合拳進(jìn)攻對手,很多看似無意的舉措背后,早就有著深思熟慮。

在POWER 6的發(fā)布會上,與POWER 6同時出現(xiàn)的是p570服務(wù)器,可謂賺盡風(fēng)頭。而在以往,POWER芯片都會在IBM的i系列產(chǎn)品上率先推出,正因為如此,i系列一直給用戶一種技術(shù)領(lǐng)先的感覺。那么為什么這次POWER 6卻把i系列放在后面,轉(zhuǎn)而優(yōu)先照顧p系列呢?

當(dāng)記者把這個問題拋給IBM System i系列服務(wù)器亞太區(qū)總經(jīng)理韓忠恒時,他表示,因為p系列更需要POWER 6。i系列產(chǎn)品需要的不是性能多么強的處理器,而是更好的應(yīng)用,i系列的用戶看重的是產(chǎn)品的解決方案,而并不關(guān)注是否用了POWER 6。

在記者看來,IBM優(yōu)先選擇p570,還在于p系列定位在主流的行業(yè)市場段上,而p570則在p系列服務(wù)器中占據(jù)著最大的市場份額和營業(yè)額,更加重要的是,IBM的競爭對手在這一市場段同樣擁有較高的市場份額,選擇在p570上采用POWER 6,也是在向競爭對手宣戰(zhàn)。而且,銷售情況一直較好的、采用POWER 5+的p570也不會因為POWER 6的到來而消失,兩類產(chǎn)品將在市場上并行前進(jìn),以雙拳攻擊對手。

多數(shù)業(yè)內(nèi)人士一直都不懷疑IBM有能力鞏固現(xiàn)有的用戶,但他們對IBM去爭取新的用戶轉(zhuǎn)向IBM平臺則缺乏足夠的信心,畢竟在Unix陣營,IBM的競爭對手還有Sun與富士通主導(dǎo)的SPARC陣營,以及英特爾、惠普、SGI、NEC等廠商組成的安騰陣營。對此,Erich表示,針對競爭對手,IBM已推出了用戶遷移計劃,打算通過遷移工廠(Migration Factory)和大集中工廠(Consolidation Factory)來幫助用戶從現(xiàn)有平臺遷移到IBM平臺上,據(jù)他介紹,去年IBM的遷移工廠已經(jīng)遷移了430個客戶,其中超過80%是從惠普、Sun的平臺上遷移過來的。

而最讓人震驚的是,IBM除希望通過遷移計劃把競爭對手的用戶“搶”過來外,它還在推進(jìn)另一個計劃。據(jù)Frank博士透露,IBM希望開發(fā)一個能夠兼容不同處理器的插槽,有了這樣一個標(biāo)準(zhǔn)化的插槽,處理器類型的差別將完全變得微不足道,不過英特爾已經(jīng)對這一計劃說“不”。Frank博士稱,IBM這一計劃現(xiàn)在已經(jīng)得到了AMD的支持,他認(rèn)為這將對POWER 7的設(shè)計思路帶來影響。

競爭對手從容面對

對于POWER 6的發(fā)布,它的競爭對手們并沒有給予任何激烈的回應(yīng),如果說POWER 6能給他們帶來什么意外的話,那就是這款處理器的發(fā)布時間要比他們預(yù)期的時間晚了許多。

作為IBM在RISC+UNIX服務(wù)器市場上目前最主要的競爭對手,Sun在IBM發(fā)布POWER 6的同一周也在中國推出了它與富士通合作研發(fā)、采用UltraSPARC T1及富士通SPARC 64-VI處理器的SPARC Enterprise系列服務(wù)器新品,創(chuàng)下了SPARC服務(wù)器系統(tǒng)的性能新高,而且其中還有數(shù)款機型融入了可與大型機比肩的RAS (可靠性、可用性和可服務(wù)性)特性。談及POWER 6時,SUN方面僅表示,從技術(shù)上來說,每家廠商都有一些自己獨有的優(yōu)勢,關(guān)鍵是看這些優(yōu)勢在哪個領(lǐng)域能發(fā)揮得更好。

據(jù)記者了解,面對POWER 6的攻勢,SUN用來應(yīng)戰(zhàn)的武器應(yīng)是面向高端市場、借助CMT技術(shù)可實現(xiàn)32線程并行處理的ROCK處理器,該處理器目前已進(jìn)入Tapeout (完成設(shè)計交付制造) 階段,將于2008年上市。

POWER 6必須面對的另一個競爭對手,就是英特爾的安騰。對于POWER 6,英特爾方面未做任何評論。不過,在記者日前參加英特爾服務(wù)器處理器信息溝通會時,英特爾向記者展示了市場調(diào)研機構(gòu)IDC對安騰服務(wù)器的市場追蹤數(shù)據(jù)。IDC的數(shù)據(jù)稱去年安騰服務(wù)器系統(tǒng)在全球的銷售收入同比增長了70.5%,而且在中國市場上,安騰服務(wù)器銷售收入的增長速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了基于POWER處理器的服務(wù)器。

英特爾給安騰的市場定位是要爭奪高端UNIX服務(wù)器市場,為了達(dá)到這一目標(biāo),安騰處理器保持了非常高的產(chǎn)品更新速度,根據(jù)英特爾的產(chǎn)品路線圖,它從今年起至2011年,幾乎每兩年就會推出一代新品,而且,計劃在2008-2009年推出的代號為Tukwila的安騰處理器中將開始導(dǎo)入點到點高速串行總線,以解決處理器平臺數(shù)據(jù)帶寬不足的問題,此外,英特爾還計劃在此期間與合作伙伴攜手將安騰系統(tǒng)的可靠性提升到接近大型機的99.99999%,并將其性能再提升6倍左右。

不可忽視的用戶慣性

在記者看來,IBM要想成功讓更多用戶從競爭對手的平臺遷移到自己的平臺上,面臨的挑戰(zhàn)還不僅僅是這些競爭對手新產(chǎn)品的狙擊,如何克服用戶的慣性也是關(guān)鍵所在。

就像用慣了POWER服務(wù)器+AIX操作系統(tǒng)產(chǎn)品組合的用戶很難接受X86服務(wù)器+Windows/Linux這一組合一樣,如果讓習(xí)慣使用后一種組合的用戶遷移到前一種組合上去,難度也非常大,這就是用戶的慣性。要讓用戶克服這種慣性,僅僅幫助他們遷移了硬件平臺和應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,相關(guān)人員的培訓(xùn)、技術(shù)支持和服務(wù)也必須做到位。英特爾在推廣安騰時曾經(jīng)與這種慣性進(jìn)行了數(shù)年的較量,如今換成IBM,也同樣不可能一蹴而就。

如果IBM希望達(dá)到爭奪更多新用戶的目標(biāo),僅僅秀出POWER 6及其服務(wù)器系統(tǒng)的性能指標(biāo)還是不夠的,它還需要在推進(jìn)技術(shù)的開放性和拓展合作伙伴方面多下功夫。

(文/張曉楠 袁超)

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