Ohjelmointi

IBM: n Power5-prosessori on toisen tarkastelun arvoinen

Jos kaikki asiat olisivat tasa-arvoisia ja IBM tekisi järjestelmistään yhtä helppokäyttöisen kuin Dell ja Hewlett-Packard tekevät, IBM Power5 -prosessori voisi haudata Intelin Itanium 2: n, joka esiteltiin ensimmäisen kerran viime kesänä. yritys, joka on loistava paitsi prosessorisuunnittelussa myös sirujen valmistuksen ja pakkaamisen ala-mikronisessa tieteessä.

Power5 on tietysti paljon nopea. Mutta sitä voidaan pitää myös IBM: n ensimmäisenä vakavana yrityksenä vastata asiakkaiden tarpeisiin nopeammin. Power5 tarjoaa paremman virrankulutuksen ja erinomaisen skaalautuvuuden, tukee muita kuin IBM: n käyttöjärjestelmiä (mukaan lukien Linux ja Windows) sekä osiointia ja virtualisointia, jota nykyinen Intel-tekniikka ei vertaa.

Power5 ennakoi myös uuden sukupolven 64-bittisiä PowerPC-pohjaisia ​​työasemia ja palvelimia IBM: n pitkäaikaiselta Power-kumppanilta, Apple Computerilta. Ja IBM veti äskettäin odottamattoman siirron patentteihin perustuvalle yritykselle julkaisemalla Power-arkkitehtuurin ja työkalut avoimen lisenssin alla.

On niin monia tapoja, joilla Power5: n vaikutus ulottuu IBM: n pääkannan ulkopuolelle. Vaikka IBM myy myös Itanium 2-, Opteron- ja Xeon-palvelimia, näyttää siltä, ​​että yhtiö aikoo selvästi antaa Power5-järjestelmät Linuxin ja Windows-järjestelmänvalvojien käsiin. Onko tällä järkevää, riippuu asiakkaista, mutta Power5: n pelkkä tekninen lihas ja Itanium-arkkitehtuurin heikko omaisuus edellyttävät, että IBM: n lippulaiva-prosessori tekee matkan mikroskoopillamme.

Voiman salaisuudet

IBM on jatkuvasti houkutellut kirkkaimmat mielet, sellaiset insinöörit, jotka ansaitsevat monikertaisen "tietotekniikan". 1980-luvulla nämä tutkijat valmistivat suorituskykyyn rakennetun prosessoriarkkitehtuurin: IBM 801, alkuperäinen RISC-prosessori. 801: n perintö jatkuu IBM-sarjan yritysluokan prosessoreissa.

Suurin ero RISC-prosessorin ja CISC-prosessorin, kuten Intelin x86, välillä voidaan nähdä köydenvetona ohjelmoijien ja sirujen suunnittelijoiden välillä. CISC-prosessorit on suunniteltu helpottamaan sovelluskehittäjien elämää vähentämällä yhteiset toiminnot yksittäisiksi, pitkään toteutettaviksi alkuperäisiksi ohjeiksi, mikä antaa CISC: lle maineen hitaana, mutta ystävällisenä suunnitteluna. Tässä valossa RISC on nopea ja epäystävällinen. Kukin sen yksinkertaisista ohjeista palvelee hyvin kapeaa tarkoitusta, suorittaa nopeasti ja toimii rinnakkain poikkeuksellisen hyvin. RISC vaatii kärsivällisiä, lahjakkaita ohjelmoijia ja huolellisesti optimoituja kääntäjiä; RISC: n menestys osoittaa molempien runsauden.

Tunnetuin Power5-attribuutti on kahden erillisen RISC-ytimen integrointi yhdelle sirulle. AMD: n, Intelin ja Sun Microsystemsin ilmoitukset tulevista moniydinsuorittimista keskittivät huomion tähän Power5: n piirteeseen, mutta moniytiminen oli myös sen edeltäjien, Power4 ja Power4 +, piirre. IBM: n mukaan Power5 on täysin yhteensopiva Power4-suoritettavien tiedostojen kanssa. Monen ytimen ihme on, että se tuottaa putken unelman suuremmasta nopeudesta pienemmässä tilassa ilman huomattavaa lämmön lisääntymistä. Mutta kuten näette, moniydin ei ole pelkästään sirun SMP.

Ensinnäkin, Power5: n ytimillä on erittäin nopea tason 2 välimuisti. Välimuistin nopeus ja määrä ovat tekijöitä kaikkien mikroprosessorien suorituskyvyssä. (X86: n kehitys osoittaa Intelin olevan täysin välimuistin pakkomielteinen.) Yksinkertaisten ohjeiden avulla, jotka lentävät RISC-suorittimen läpi niin nopeasti, välimuistin tehokkuudesta RAM-matkojen määrän vähentämisessä tulee koko suunnittelun avain.

Power5: n tason 2 välimuisti on vain alle 2 Mt. Jaetulla välimuistilla yhden ytimen hakemat tiedot ovat heti toisen käytettävissä, mikä lisää todennäköisyyttä, että seuraavan ohjeen tai tietolohkon noutaminen ei vaadi matkaa suorituskykyä tappavaan RAM-muistiin. Mutta jaettu välimuisti tekee myös todennäköisemmäksi, että ytimet yrittävät käyttää välimuistia samanaikaisesti, mitä he eivät voi tehdä.

IBM toteutti välimuistikilpailun pysäytyskohdan, jakoi tason 2 välimuistin kolmeen segmenttiin. Tämä malli sallii lähes samanaikaisen pääsyn välimuistiin, kunhan molemmat ytimet osuvat eri välimuistisegmentteihin. IBM: llä on toinen luova ratkaisu tason 2 välimuistikilpailuongelmaan: raskas 36 Mt: n ulkoinen välimuisti 3. Jokainen ydin omistaa yksinomaan tason 3 välimuistin, joten ytimien välillä ei ole ristiriitaa. Vaikka tason 3 välimuisti ei ole läheskään yhtä nopea kuin tasolla 2, taso 3 on paljon nopeampi kuin päämuisti, ja Power5: n suunnittelu tekee ytimen ja siihen liittyvän tason 3 välimuistin välisestä yhteydestä suoran linkin. Pidämme IBM: n tason 3 välimuistisuunnittelun uudistamista yhtenä Power5: n tärkeimmistä suunnitteluvoitoista.

Toinen merkittävä Power5-vahvistus on sen sirulla olevat muistinohjaimet. Jokaisella Power5-ytimellä on oma ohjain, ja se pystyy hallitsemaan erillistä päämuistilohkoa. Tällä on valtava vaikutus yleiseen suorituskykyyn, kuten olemme nähneet esimerkiksi vertaamalla esimerkiksi Opteronin ja Xeonin muistin läpimenoaikaa. Ja Power5: n tapauksessa suunnittelu sopii IBM: n strategiaan monitasoiseksi rinnakkaistamiseksi.

Kaksi ei riitä

Power5 ei ole vain kaksiytiminen; se toteuttaa Power4: n SMT (Simurrent Multi-Threading) -toiminnon, joka antaa jokaiselle ytimelle mahdollisuuden suorittaa käskyjä kahdesta säikeestä samanaikaisesti tietyissä olosuhteissa. SMT on samanlainen kuin Intelin HTT (Hyper-Threading Technology), mutta sillä on selkeitä etuja, jotka tekevät "tietyistä olosuhteista" laajempia ja jotka optimoivat dynaamisesti rinnakkaisuuden analysoimalla ja priorisoimalla ketjuja, jotta rinnakkainen toteutus olisi tehokkaampaa - ajattelemme paljon. Vaikka testauksessa on vaikea eristää, Power5: n toteutuksen pitäisi ylittää 30 prosentin lisäys, jonka Intel suunnittelee HTT: lle.

Power5 lisää kaksi peruskäyttöä, mutta kaivattua, ketjuprioriteettijärjestelmää. Dynaaminen resurssien tasapainotus yrittää pitää komentovirrat sujuvana analysoimalla ketjujen käyttäytymistä ja sivuttamalla koodia, joka voi hidastaa SMT-virtaa. Esimerkiksi ohjeet, jotka on suoritettava peräkkäin tarkan tuloksen saamiseksi, voivat lukita kyseisen ketjun prosessoriin hetkeksi. Power5 yrittää ennustaa tämän ja suorittaa yksinkertaisempia ohjeita, kunnes on tilaa suorittaa jakso tukematta SMT: tä.

Toisessa mahtavassa suunnitteluvahvistuksessa Power5: n säädettävä ketjuprioriteetti antaa käyttöjärjestelmille, ohjaimille ja sovelluksille kyvyn määrittää mielivaltainen prioriteettitaso kullekin säikeelle. Tämä sovelluksen määrittämä ketjuprioriteetti otetaan huomioon dynaamisen resurssien tasapainottamisen laskelmissa ja sitä käytetään laajemmin määrittämään, kuinka kauan säie pysyy aktiivisena prosessorissa. Se tarjoaa myös käyttöjärjestelmille helpon tavan hallita virransäästöä.

Jos sinulla on paljon tärkeitä säikeitä käynnissä, ruutu toimii kuumana. Mutta kun käyttöjärjestelmä kaataa langan prioriteetit alas, CPU ajaa enemmän joutokäyntijaksoja ja toimii siten viileämmin. Jos pudotat kaikki langan prioriteetit alimmalle tasolleen, keskusyksikkö siirtyy lepotilaan virransäästötilaan. Se on yksinkertaisin lähestymistapa virranhallintaan, mitä voimme kuvitella.

Lopuksi, Power5 käyttää mitä tietää jokaisen RISC-käskyn tarvitsemista palveluista pääosin sammuttamaan sirun osia, joita ei tällä hetkellä tarvita. Tämä saattaa uuden voiman Powerin surullisiin energia- ja lämpöongelmiin. Se näyttää varmasti yksinkertaisemmalta kuin käyttöjärjestelmävetoiset virranhallintamallit, kuten x86-prosessoreiden käyttämät.

Et ehkä koskaan huomaa

Pelkästään tekniikan suhteen Power5 on asetettu hallitsemaan. Mutta uskomatonta, koska se saattaa tuntua monilta Itanium 2 -skeptikoilta, jotka jakavat mielipiteensä , suurin osa tarkkailijoista on jo kutsunut Itanium 2 / Power5 -kilpailua Intelin hyväksi.

Tämä on outo arvio, koska tässä tapauksessa IBM vetää Inteliä Inteliin. RISC omistaa Unix-markkinat, Unix omistaa keskitason ja huippuluokan markkinat, eikä Intel tee RISC: tä. Se on kylmässä näiden miljoonien dollareiden suurten rautaostotilausten yhteydessä. Intel on lukittu käytännössä, ellei se voi vakuuttaa ostajia siitä, että Itanium 2 vanhentaa RISC: n. Voiko Intel murtautua sisään? Mielestämme kestää vuosia, ennen kuin Itanium työntää RISC: n syrjään, ja vaikka se onkin murtautumassa, Power ja Sparc kehittyvät edelleen.

Mikä tekee tästä vaikeaksi soittaa, on se, että IBM haluaa Intelin markkinoita yhtä paljon kuin Intel haluaa IBM: n. IBM myy Power5-palvelimia 5 000 dollaria, kun Linux on esiasennettu. Palaa takaisin ja skannaa tekniset tiedot ymmärtääksesi, miksi 5000 dollarin Power5-palvelin saattaa olla mukava olla mukana.

Powerin hautakiviä syövyttävät analyytikot huomauttavat, että IBM: n siruliiketoiminta ei ansaitse rahaa. Mutta sen järjestelmäliiketoiminta on, ja nyt nämä kaksi yksikköä ovat yksi. Se on älykäs liike: tee siruja myymälösi järjestelmille; rakenna järjestelmiä tekemiesi sirujen ympärille. Suunnittelun ja työkalujen julkaiseminen yleisölle on myös älykästä. Jokainen avoin lisenssinsaaja on potentiaalinen valmistava asiakas, ja rasittamaton immateriaalioikeus tulee olemaan peräisin neroista, jotka eivät kuulu IBM: n palkkalistoihin.

Nämä ovat hyviä strategioita kotimarkkinoille pääsemiseksi. Jos vain IBM: n ei tarvitse olla tekemisissä asiakkaiden kanssa. Big Blue ei ole koskaan kyennyt tuomaan luettelonsa loppupäätä tuotemerkkiä ja asiakkaiden luottamusta, josta Dell ja HP ​​nauttivat pata. IBM: n insinöörien tekemän suuren työn takana on yrityksen huono markkinointi. Todennäköisesti, jos et käytä IBM-vaihdetta nyt, et koskaan katso Power5-palvelinta hinnasta riippumatta.

IBM on tarkoituksellisesti kiinnittänyt Power5: n menestyksen Linuxiin lähtötasolla. Mutta on vaikea purkaa lisäarvoa ohjelmistoista, joiden yleisö uskoo lataavansa ilmaiseksi, ja Linux on käyttöjärjestelmä, jota ostajat eivät yleensä osta uuden laitteiston suorittamista varten. Toisin sanoen, Linux ei myy Power5-syöttöpalvelimia. 5000–6000 dollaria, IBM: n halvin Power5-palvelin ei ole tarpeeksi halpa verrattuna likaiseen Opteron- tai Xeon EM64T -palvelimeen (Extended Memory 64 Technology), jossa on Linux.

Toisaalta iso Unix-silitysrauta myy itsensä, ja asiakkaat ostavat aina enemmän jo käyttämistään. He ostavat mitä ratkaisukonsulttinsa neuvoo. IBM ylittää kaikki muut sen kyvyssä selvittää suuret tilit. Et voi houkutella asiakasta irti IBM-laitteistosta keskialueella tai ylöspäin. Joten Power5: n yleinen viesti sekoitetaan lehdistölle ja suurelle yleisölle, mutta kentän puvut ohittavat IBM: n markkinoinnin. IBM: n ja asiakkaan välisissä suhteissa et voi voittaa IBM: tä.

Power5: llä on melkein kaikki: nopeus, yksinkertaisuus, innovatiivisuus, saumaton taaksepäin yhteensopivuus, kypsä kehitystyökalusarja ja teknologisen jättiläisen tuki. Se on vertaansa vailla oleva tekninen saavutus, jonka ovat luoneet maailman älykkäimmät insinöörit. Jos IBM: n markkinointi vastaa koskaan sen suunnittelun älykkyyttä, varo Intel.