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POWER6的阳谋

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IBM System p全球市场及战略副总裁Scott Handy展示全球最快的微处理器power6

5月24日,IBM在北京、纽约、伦敦、东京四地同步了全球最快的微处理器POWER6。此前业界的关注焦点都集中在它高达近5GHz的主频速度,但随着与POWER6共同推出的新型超高性能服务器IBM System p570的正式亮相,人们发现它突破的不只是速度的极限……

哪些技术吸引用户

随着POWER6的正式亮相,一台采用主频为4.7 GHz POWER6处理器的IBM System p570服务器也正在悄悄登陆中国,中国的一家大型企业即将成为全球第一批采用POWER6服务器的用户。

用户何以迫不及待?吸引它的难道仅仅是突破速度的极限?当IBM同时公布POWER6与采用它的第一台服务器IBM System p570的时候,它的面纱也慢慢被揭开。

延续摩尔定律

正当有些专家预言摩尔定律将走到尽头的时候,POWER6的到来带来了重大突破,业界一片哗然。早在一年多以前,当业界刚刚掀起双核热潮的时候,最先采用双核技术的IBM却抛出了突破主频极限的技术,透露即将的双核POWER6处理器主频可以达到4GHz~5GHz。

这到底有多快?这个速度是上一代POWER5处理器的两倍,但运行和散热所消耗的电能基本相同――这意味着用户可以使用新处理器将性能提高100%或将能耗减半。在会上,IBM System p全球销售副总裁Stephen Leonard还特意将POWER6与其他主流企业的产品做了对比,在很多基准测试中,POWER6处理器的速度几乎是竞争对手的3倍。

如何做到节能

摩尔定律一度受到置疑很重要的原因就是,芯片在物理介质层面没有获得突破,如果主频过高,能耗太大,散热又有限,芯片自身就会融化。POWER6处理器采用了65纳米工艺技术构建,不仅采用了新的硅技术,还利用了大量的技术成果,带来了节省使用成本的低能耗优势。那么,POWER6是如何降低能耗的呢?

IBM采用了一种处理芯片内指令执行的全新改进方法。它主要是通过在保持指令队列阶段数目不变的情况下,使得每个阶段更快速,同时去除不必要的工作,并尽可能多地进行并行操作的方法。这样,执行时间就削减一半,功耗也得到降低。

POWER6将不支持低电压工作的电路隔离到自己的供电线路上,这样就降低了芯片其余部分的能耗。

POWER6可以在低电压条件下工作,这样芯片既可在较低功率的刀片环境中运行,也可在大型的高性能对称多处理机器上运行。

此外,POWER6芯片还采用了另外一些技术来节省电力和降低基于POWER6处理器的服务器所产生的热量。例如,当没有工作时,处理器时钟可以动态关闭,而需要执行指令时,立即开启。电力节省也可以在内存没有完全使用时实现,那些没有使用的内存的供电可以立即关闭,而在需要的时候开启。另外,当检测到温度过高的情况时,POWER6芯片可以降低指令执行的速度,以保证芯片在用户定义的可接受的温度范围内工作。

双核VS多核

IBM 从POWER4起开创双核结构,即使在其他芯片企业开始极力推崇四核甚至多核处理器的今天,POWER6为何仍旧采用双核结构?难道面对处理器发展的这一主流方向,IBM显得不够积极?

IBM 全球POWER系统项目管理副总裁Erich K.Baier解释说,采用POWER的服务器主要针对高端企业级服务器市场,而这些企业的商务应用多与交易有关,比如数据库的应用,这些交易型处理都对单线程性能要求很高。因此在设计POWER6的时候,IBM提升了处理器单线程的性能,并同时保留双核设计达到平衡。

而四核甚至多核设计,在架构上无可避免地会将单线程性能降低以实现多核的协同处理能力。此外,为了进一步提高应用处理速度,POWER6芯片还在硬件上进行十进制浮点计算。到现在为止,涉及十进制数和浮点十进制的计算都是由软件完成的。

值得一提的是,IBM并非没有多核芯片,例如用于游戏机“心脏”的CELL处理器就是多核芯片,IBM在蓝色基因机器上也正是采用了多核技术,可以把总体计算性能大大提升。Erich K.Baier认为,在处理器市场,无论是强调高速单线程应用的处理器还是多核处理器,各自都有自己的市场和发展空间。

整机的多项突破

无论处理器有多强大,用户始终关心的是服务器的整体表现。这其中有与处理器息息相关的服务器性能,也有更为贴近应用的各种功能和优化措施。

可以体现其显著多功能性的是,运行POWER6处理器的新款IBM System p570在四项最广泛使用的Unix服务器性能基准测试中都排名第一。四项性能基准测试包括:SPECint2006(衡量业务应用中常用的整数计算吞吐量)、SPECfp2006(衡量科学应用所需要的浮点计算吞吐量)、SPECjbb2005(衡量每秒业务运行的Java性能)、TPC-C(衡量交易处理能力)。现在,采用了POWER6处理器的System p570在一系列业务和技术应用性能基准测试中拥有了25项记录。

性能的领先在很大程度上要归功于系统的均衡设计。IBM在以均衡方式扩展新服务器的处理器性能和系统设计(包括高速缓存容量和带宽)。POWER6的每个芯片有8MB的高速缓存容量,是POWER5的4倍,其目的在于与超大的带宽保持同步。负责IBM Unix系统开发的Erich Baier表示:“与此形成鲜明对比的是,很多服务器将主要精力放在处理器的性能上,而忽略了服务器向芯片传递数据的能力,这样就很难充分发挥处理器的速度优势。”

值得一提的是,IBM System p570还具有运行中虚拟机迁移能力。它为客户提供了在保持连续可用性的条件下,将正在运行的虚拟机从一台实际Unix服务器迁移到另外一台服务器上的能力。IBM因此成为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作是完成某一项具体任务的单一实体。

此外,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、部署时间。

哪些措施争夺用户

多数System p的用户不可能在短时间内更换新的POWER6平台,IBM也承认这一点。IBM System p全球市场及战略副总裁Scott Handy表示,IBM将继续长时间地提供POWER5和POWER5+平台。那么,POWER6对于IBM意味着什么?显而易见,目前新的IBM服务器将更多地瞄准HP、Sun和Dell的用户,一个夺取用户的计划也正在展开……

为何没推更高频率

Unix服务器市场全球高达180亿美元,但更重要的是使用这类服务器的用户都是高端的重要用户,影响面更为广泛。凭借着POWER系列处理器,IBM在全球Unix服务器市场占据着领导地位,IBM System p全球销售副总裁Stephen Leonard介绍,根据IDC的统计,在过去5年中,IBM在Unix服务器领域的收入始终保持不断增长的趋势,共增长了10.4%。2006年,IBM服务器以32%的市场份额稳居Unix服务器市场第一。

但是这个市场仍然竞争激烈。IBM在推出POWER处理器的时候,不忘屡次拿出第三方测试与竞争对手对比。Stephen Leonard表示,某一品牌的30台服务器就可以整合到IBM服务器的一个机架内,这样每年节约的能源成本将超过10万美元。

即使竞争如此激烈,此次IBM并没有拿出最高主频的处理器形成服务器产品。虽然IBM System p570已经使用了高达4.7GHz主频的POWER6处理器,但在一些科学研讨会中,IBM已经报告了更高主频的处理器。

IBM 全球POWER系统项目管理副总裁Erich K.Baier认为,出于市场角度考虑,采用POWER6的服务器需要首先有大量的市场需求,还需要优化大量生产,因此IBM这次选择三个主频3.5GHz 、4.2GHz、4.7GHz为新一代p服务器所采用。但是,随着半导体制造技术的提升,将来IBM也可以进一步提升CPU主频。他认为,“随着制造技术的提升我们看到主频还会继续增长。而今后要的POWER6+处理器平台,则有可能通过将两个POWER6处理器封装在一起形成4核处理器。”

为何先推p570服务器

IBM计划在整个System p和System i服务器系列中都采用POWER6芯片,此次最先亮相的是主频为4.7 GHz的IBM System p570服务器。依据以往的经验,3个月以后更为全面的产品线才会慢慢产生,需求量也将会随即大增。

针对用户的需求周期,IBM System p全球市场及战略副总裁Scott Handy认为,很多用户尤其是中国用户,当他们开始采购第一个平台的时候,一开始往往使用当时最新的技术,而随着项目的深入,在产品进行升级方面,他们会尽量保持在同一个平台,直到下一个新的应用产生,才会采用当时最新的技术。因此,IBM这次POWER6后仍将继续提供POWER5/5+产品,两个产品平台让客户做选择。POWER6处理器也支持二进制兼容,可以跑AI X5.2、AIX5.3的系统,所以应用这些系统的合作伙伴都可以把所有的应用跑在IBM的POWER6机器上。他根据以往情况预测,今年p系列主导市场到第三甚至第四季度才会有所转变――POWER6超过POWER5+。

为什么选择p570是第一个使用POWER6的产品?Scott Handy表示,p570具备从2内核到16内核的扩展能力,可以满足不同高端用户的需求。它集中了行业中最主流的市场,也在p系列服务器中占据着最大的市场份额和最大的营业额。同样,Sun、HP等国际巨头在这些市场也有较高份额,p570也是向竞争对手开战的有力“武器”,IBM期望把它们的用户吸引到p系列的平台上来。据悉,这市场的争夺不仅是全新推出POWER6 p570,而是双拳出击继续推进采用POWER5+处理器的p570。两个产品线配合竞争这个主流市场,增加产品的市场份额。目前,这些新品都将配合IBM针对主要竞争对手的用户迁移计划:迁移工厂(Migration Factory)和大集中工厂(Consolidation Factory),帮助用户把现有平台迁移到IBM平台上去。据悉,去年IBM的迁移工厂一共成功迁移了430个用户,80%都来自IBM在Unix领域的主要竞争对手,通过拓展新功能,这个迁移计划现在甚至可以帮助用户从x86的Linux应用、Windows的.NET应用迁移到IBM的POWER产品上。

POWER6的六大技术突破

链接:从50%到2500万

50% POWER6能够将能耗降低50%,而对性能的影响几乎可以忽略不计。

2/3 POWER6的频率是地球上2/3人口每秒心跳数的总和。

1盎司 POWER6的重量不到1盎司,但性能是10年前击败国际象棋大师

卡斯帕罗夫的重达1.4吨的深蓝超级计算机的两倍。

4.7GHz POWER6处理器的速度为4.7 GHz,是上一代POWER5处理器的两倍,

但其运行和进行散热所消耗的电能基本相同。

8MB POWER6的每个芯片有8MB的高速缓存容量,是POWER5的4倍,

其目的在于与超大的带宽保持同步。

十进制 基于POWER6的新型System p570是第一款能够用硬件进行十进制

浮点计算的微处理器。

25 基于POWER6的新型System p570在一系列业务和技术性能基准

测试中拥有25项世界记录。

60秒 POWER6处理器具有“消防龙头”般的带宽,只需60秒就能将整个

iTune音乐目录下载完毕。

2500万 POWER6的主频是蜂鸟翅膀扇动频率的2500万倍。