artykuły

IBM POWER9 – krótka historia architektury i anatomia najnowszych procesorów serwerowych

53
26 września 2019, 11:09 Mateusz Brzostek

Pięć wariantów POWER9

W ramach rodziny POWER9 IBM produkuje trzy rodzaje procesorów:

Wersja SO (scale out) jest przeznaczona do najtańszych serwerów: z jednym lub dwoma procesorami i z pamięcią RAM w formie zwykłych modułów DIMM (również rejestrowanych lub load reduced). Wersja SU (scale up) pozwala na zbudowanie serwerów wieloprocesorowych (do 16 podstawek), podłączenie większej liczby akceleratorów oraz zainstalowanie większej pojemności pamięci. Najnowsza wersja, AIO (advanced I/O), jest podobna do SU: również pozwala na zbudowanie konfiguracji do 16 procesorów oraz podłączenie największej liczby akceleratorów, ale wykorzystuje nowy interfejs pamięci.

 scale outscale upadvanced I/O
liczba rdzeni 24 SMT4
12 SMT8
24 SMT4
12 SMT8
24 SMT4
maksymalna pojemność pamięci średnia duża największa
rodzaj pamięci moduły DIMM DDR4 moduły buforowane Centaur lub DIMM za buforem Centaur moduły OMI
podłączenie pamięci bezpośrednie, równoległe szeregowe, przez bufor szeregowe, przez OMI
maksymalna przepustowość pamięci do 150 GB/s do 210 GB/s do 650 GB/s
maksymalna konfiguracja wieloprocesorowa 2 procesory do 16 procesorów do 16 procesorów
linie PCI-E 4.0 48 48 48
łącza do akceleratorów
(25 Gb/s)
48 linii
NVLink 2.0
96 linii
NVLink 2.0
lub OpenCAPI 3.0
96 linii
NVLink 2.0
lub OpenCAPI 4.0

Wersje SO i SU mogą mieć maksymalnie 12 rdzeni 8-wątkowych (SMT8) lub 24 rdzenie 4-wątkowe (SMT4). Modele z rdzeniami SMT8 są sposobem na policzenie tej samej liczby zasobów obliczeniowych jako mniejszej liczby rdzeni, co w niektórych branżach jest korzystne ze względu na warunki licencyjne – licencje na oprogramowanie bazodanowe oraz do wirtualizacji są często wyceniane ze względu na liczbę rdzeni, a nie wątków lub procesorów. Modele SMT8 są szczególnie przydatne dla użytkowników PowerVM, rozwiązania do wirtualizacji dostarczanego przez IBM – pozwalają przenieść oprogramowanie i licencje ze starszych maszyn z procesorami POWER8, które występowały tylko w wersji SMT8. Z kolei modele SMT4 są najbardziej uniwersalne i najszerzej wspierane przez systemy operacyjne i oprogramowanie. 

Uniwersalne i konfigurowalne łącza IO

Jedną z największych zalet POWER9 jest rozbudowany system łącz wejścia-wyjścia. Te procesory jako pierwsze miały łącza PCI-E 4.0 i jako jedyne mają łącza NVLink, które umożliwiają połączenie akceleratorów obliczeniowych Nvidii do puli pamięci procesora. Tymi cechami POWER9 wygrały sobie miejsce w superkomputerach Sierra i Summit zbudowanych wspólnie z Nvidią dla Departamentu Energii USA.

Głównym blokiem konstrukcyjnym tego zaawansowanego systemu IO są uniwersalne interfejsy szeregowe o prędkości sygnałowania do 25 Gb/s (w porównaniu do PCI-E 4.0 o prędkości 16 Gb/s). Pomiędzy elektryczną częścią interfejsu a resztą procesora wbudowano kontrolery różnych protokołów. Dzięki temu jeden zestaw interfejsów można skonfigurować jako łącza NVLink 2.0, OpenCAPI (do akceleratorów innych niż Nvidii, np. układów FPGA) lub OMI (Open Memory Interface). 

Łącze OMI jest podstawą zaawansowanego systemu pamięci w procesorach POWER9 AIO – więcej o nim na kolejnej stronie.

3