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OpenPOWER与POWER8将会开启怎样的未来?

作者:zdent出处:博客2014-05-04 07:37

  2014年4月28日,IBM POWER8如期而至,在北京举行了盛大的发布仪式,而在此之前的4月25日,与POWER8密切相关的OpenPOWER基金会也在中国正式亮相,6名来自中国的基金会新成员,在发布会上正式签约。可以说,这是自IBM于2014年1月出售x86服务器以及相关业务之后,最重要的一系列发布,它也让我们对POWER8、OpenPOWER的细节有了一个新的认识。当然,未来的演化最终会怎样,可能众说纷纭,而本文也将从几个方面入手,来尝试分析一下POWER服务器平台的未来可能的发展,谨供大家参考。

  IBM POWER8处理器浅析

  在我早前的文章《激战:展望IBM POWER8与至强E7v2王者之争》中,已经对POWER8的基本情况进行了一个简要的介绍,不过今天我也不准过多深入POWER8的技术细节,毕竟大多数人并不关心,但为了本文的完整起见,有必要再做进行总体的梳理和补充。

  POWER8相对于以往POWER处理器的主要变化

  即将于4月28日正式发布的POWER8处理器,相较于其前辈POWER7/7+有着明显的进步,生产工艺从32nm进化至22nm,每核心的线程数则由POWER7/7+的4个,提升至8个。所以按线程数量来划分,POWER8将达到96线程(至强E5v2是24线程,E7v2是30线程)。同时,在POWER5与POWER6时代具备,而在POWER7/7+时代消失的片外缓存重新回归,并且达到了128MB的容量。

  POWER8的内存控制架构,满配内存容量是POWER7/7+的4倍,采用32GB DIMM时每CPU插槽内存容量为1TB,未来 还会进一步提高(适配64GB DIMM时),从此内存事务处理不再是x86平台的一个优势,必将成为POWER平台的一个主流

  POWER8内存缓冲芯片(代号半人马座)设计细节

  半人马座内存缓冲芯片可以做在服务器主板,也可以做在DIMM上(即Centaur Memory DIMM)以应对特殊的系统设计,而这种定制化的DIMM,在容量上将有更大的优势

  与CPU性能息息相关是内存带宽,它将决定每个CPU核心是否能被充分的“喂饱”,否则更多的CPU核心与线程数量也只是纸上谈兵。虽然POWER8仍然是两个主内存控制器与8个内存通道,并且仍然由内存缓冲芯片做中介与内存DIMM相连,不过具体的能力已经 大不相同。缓冲芯片与处理器之间的总线频率由POWER7/7+的6.4Gb/s提升至9.6Gb/s,总线位宽由16bit提升至24bit,因此每个缓冲芯片与CPU之间的数据带宽是28.8GB/s(8通道 总合230GB/s),而缓冲芯片又是4通道的设计,并内置16MB的内存缓存,可支持DDR3-1600的内存,所以缓冲芯片到内存间的带宽最高可达51.2GB/s(4通道),8颗内存缓冲芯片到内存的总带宽最高为410GB/s,而POWER7/7+的内存带宽峰值为136GB/s(DDR3-1066),持续内存带宽(缓冲芯片至CPU)为100GB/s。所以,相较POWER7/7+,POWER8的CPU核心数量提升了50%,线程数量提升了200%,内存持续带宽提升了130%,内存峰值带宽提升了200%。内存的升级与CPU核心的升级基本保持了同步。

  POWER8处理器内部的整体架构设计

  在CPU内部的整体设计中,POWER8虽然在整体的布局上与POWER7/7+很相似,但实际的组成已经有了明显不同,其中变化最大的要数总线接口,比如集成了PCIe 3.0接口(x16),以及IBM独有的CAPI总线(Coherent Accelerator Processor Interface,一致性加速器接口),其中CAPI可以看作是POWER8开放的一个重要标志(具体信息见下文)。另外,在芯片间的互联与数据路由方面,POWER8也有重大的改进,如果系统优化得当,将明显提高多路系统的性能表现。

  POWER8的双环路互联架构,一环为横向连接,另一环为纵向连接,横向连接的单路带宽为38.4GB/s,纵向连接单路12.8GB/s,在设计时,4颗POWER8一组,先保证横向连接用满,再通过纵向连接扩展至第二组,每颗POWER8有三路横向连接和三路纵向连接通道,可以做到同一组POWER8点对点连接,也可以做到4组之内的单列纵向点对点连接

  POWER7/7+的互联架构,每颗POWER7/7+总共有4个互联通道,但用于纵向连接的只有1个,它可以保证横向的一组点对点互联,但无法做到纵向的单列点对点互联,不过其通道带宽统一为20GB/s

  在16路配置下,由于POWER8可以做到横向一组与纵向一列的点对点互联,所以,当两颗相距最远的CPU要进行数据路由沟通时,可以用到的通路数量将大大增加,理论上讲可以用满纵向连接通道(由于纵向连接带宽小于横向连接,所以只计算纵向带宽的总合即可),即12条12.8GB/s的纵向连接通道,总共可达153.6GB/s,而POWER7/7+仍然为20GB/s,只有POWER8的约1/8, 即使是纵向相邻的两颗CPU沟通,也可以通过这咱多通道间接路由的方式大幅提高传输带宽(以延迟换带宽)

  虽然POWER8目前给出的规格是最高到16路配置,比POWER7/7+时的32路设计要低,但从互联效率上看以及POWER8相对于POWER7/7+的性能提升,16路的POWER8的表现应该要比POWER7/7+时代有明显提升,总体的性能肯定要明显强于32路的POWER7/7+(当然这还取决于具体的应用场景与系统内部的数据路由优化设计),而以当今的IT需求来看,能用到如此IT处理能力的场合并不多见。因此目前的16路设计应该是针对当前市场实际需求的一个“妥协”,但我相信比技术架构本质上来讲,有3X3双环连接设计的POWER8在Scale-Up的能力上,不可能输于POWER7/7+,32路甚至更高级别的系统将会视市场需求而出现。

  每插槽POWER8性能相对于POWER7/7+的进步幅度 ,至少是两倍的性能提升

  总体上,POWER8相对于POWER7/7+有了明显的进步,不过从整体的服务器市场大背景来看,POWER平台在市场上的发展显然受到了明显的压制,也为此IBM在2013年组织并发起了POWER平台的开放运动,而由此所引发的一系列变化,将对POWER8及至POWER平台未来的发展起到重要的影响。

  

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关键词:处理器

责任编辑:郑亮

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