Pemproses Power5 IBM bernilai pandangan kedua

Sekiranya semua perkara sama dan IBM menjadikan sistemnya dapat diakses seperti yang dilakukan oleh Dell dan Hewlett-Packard, pemproses IBM Power5 dapat menguburkan Itanium 2. Intel pertama kali diperkenalkan pada musim panas lalu, Power5 adalah satu-dua pukulan, kejayaan kejuruteraan dari sebuah syarikat yang cemerlang bukan sahaja dalam reka bentuk pemproses tetapi juga dalam sains submikron pembuatan dan pembungkusan cip.

Power5 sudah tentu cepat, tentu saja. Tetapi ia juga dapat dilihat sebagai usaha serius pertama IBM untuk memenuhi keperluan pelanggan dengan pantas. Power5 menawarkan kecekapan kuasa yang lebih baik dan skalabilitas hebat, menyokong sistem operasi bukan IBM (termasuk Linux dan Windows), dan memberikan pemisahan dan virtualisasi yang tidak dapat ditandingi oleh teknologi Intel semasa.

Power5 juga memperlihatkan generasi baru stesen kerja dan pelayan berasaskan 64-bit, PowerPC dari rakan lama IBM di Power, Apple Computer. Dan IBM baru-baru ini menarik langkah yang tidak dijangka untuk syarikat yang dibina berdasarkan paten dengan menerbitkan seni bina dan alat Power di bawah lesen terbuka.

Terdapat begitu banyak cara di mana pengaruh Power5 melangkaui asas utama pelanggan IBM yang mempunyai hak tinggi. Walaupun IBM juga menjual pelayan Itanium 2, Opteron, dan Xeon, syarikat itu nampaknya bermaksud untuk meletakkan sistem Power5 di tangan pentadbir Linux dan Windows. Sama ada itu masuk akal bagi pelanggan, tetapi kekuatan teknikal Power5 dan kekayaan senibina Itanium menuntut pemproses utama IBM melakukan perjalanan di bawah mikroskop kami.

Rahsia kuasa

IBM secara konsisten menarik perhatian yang paling cerdas, jenis jurutera yang layak mendapat "saintis komputer." Pada tahun 1980-an, para saintis ini membina seni bina pemproses yang dibina untuk prestasi: IBM 801, pemproses RISC yang asli. Warisan 801 masih hidup dalam siri pemproses kelas perusahaan IBM Power.

Perbezaan utama antara pemproses RISC dan pemproses CISC, seperti Intel x86, dapat dilihat sebagai tarikan antara pengaturcara dan pereka cip. Pemproses CISC dirancang untuk menjadikan kehidupan pemaju aplikasi lebih mudah dengan mengurangkan operasi biasa kepada arahan asli tunggal yang telah lama dilaksanakan, memberikan reputasi CISC sebagai reka bentuk yang perlahan tetapi mesra. Berbanding dengan cahaya itu, RISC cepat dan tidak mesra. Setiap arahannya yang ringkas berfungsi untuk tujuan yang sangat sempit, dijalankan dengan cepat, dan selari dengan sangat baik. RISC memerlukan pengaturcara yang sabar, berbakat dan penyusun yang dioptimumkan dengan teliti; Kejayaan RISC membuktikan banyaknya kedua-duanya.

Atribut Power5 yang paling terkenal adalah penyatuan dua teras RISC diskrit pada satu cip. Pengumuman dari AMD, Intel, dan Sun Microsystems mengenai pemproses multicore yang akan datang memusatkan perhatian pada aspek Power5 ini, tetapi multicore juga merupakan ciri pendahulunya, Power4 dan Power4 +. Menurut IBM, Power5 sepenuhnya serasi dengan Power4 yang boleh dilaksanakan. Keajaiban multicore adalah bahawa ia memberikan impian paip lebih banyak kelajuan di ruang yang lebih rendah tanpa peningkatan panas yang ketara. Tetapi seperti yang anda lihat, multicore bukan sekadar SMP pada cip.

Untuk satu perkara, inti Power5 berkongsi cache Tahap 2 yang sangat pantas. Kelajuan dan kuantiti cache adalah faktor dalam prestasi semua mikropemproses. (Evolusi x86 menunjukkan Intel benar-benar terobsesi dalam cache.) Dengan arahan mudah yang terbang melalui CPU RISC dengan begitu cepat, kecekapan cache dalam mengurangkan jumlah perjalanan ke RAM menjadi kunci keseluruhan reka bentuk.

Cache Tahap 2 Power5 berjumlah kurang daripada 2MB. Dengan cache bersama, data yang diambil oleh satu inti segera tersedia untuk yang lain, meningkatkan kemungkinan mengambil arahan program berikutnya atau sekumpulan data tidak memerlukan perjalanan ke RAM yang membunuh prestasi. Tetapi cache yang dikongsi juga menjadikannya lebih cenderung bahawa inti akan cuba mengakses cache pada masa yang sama, yang tidak dapat mereka lakukan.

IBM melaksanakan stopgap perbalahan cache, membelah cache Tahap 2 menjadi tiga segmen. Reka bentuk ini membenarkan akses kuasi-serentak ke cache selagi kedua-dua teras memukul segmen cache yang berbeza. IBM mempunyai satu lagi penyelesaian kreatif untuk masalah perbalahan cache Tahap 2: cache Tahap 3 luaran 36MB yang luar biasa. Setiap teras memiliki cache Level 3 secara eksklusif, jadi tidak ada kemungkinan konflik antara core. Walaupun cache Tahap 3 hampir tidak sepantas Tahap 2, Tahap 3 jauh lebih pantas daripada memori utama, dan reka bentuk Power5 menjadikan hubungan antara intinya dan cache Tahap 3 yang berkaitan menjadi pautan langsung. Kami menganggap pengerjaan semula reka bentuk cache Tahap 3 IBM sebagai salah satu kemenangan reka bentuk teratas dalam Power5.

Keuntungan Power5 yang lain adalah pengawal memori on-chipnya. Setiap teras Power5 mempunyai pengawalnya sendiri dan mampu menguruskan blok memori utama khusus. Ini memberi kesan besar pada prestasi keseluruhan, seperti yang kita lihat dalam membandingkan throughput memori Opteron dan Xeon, misalnya. Dan dalam kes Power5, reka bentuknya sesuai dengan strategi penyelarasan bertingkat IBM.

Dua tidak mencukupi

Power5 bukan hanya dwi-teras; ia menerapkan kemudahan SM4 (Serentak Multi-Threading) Power4, yang memberikan setiap inti kemampuan untuk melaksanakan arahan dari dua utas secara serentak, dalam keadaan tertentu. SMT mirip dengan HTT Intel (Hyper-Threading Technology) tetapi dengan kelebihan berbeza yang menjadikan "keadaan tertentu" lebih luas dan yang secara dinamis mengoptimumkan paralelisasi dengan menganalisis dan mengutamakan utas untuk menjadikan pelaksanaan selari lebih cekap - jauh lebih cekap, kami fikir. Walaupun sukar untuk diasingkan dalam ujian, pelaksanaan Power5 harus melebihi peningkatan maksimum 30 persen yang diproyeksikan oleh Intel untuk HTT.

Power5 menambah dua skema keutamaan utas asas, tetapi sangat diperlukan. Dynamic Resource Balancing berusaha untuk memastikan aliran pengajaran berjalan lancar dengan menganalisis tingkah laku utas dan dengan mengetepikan kod yang dapat memperlambat aliran SMT. Contohnya, arahan yang mesti dilaksanakan secara berurutan untuk mendapatkan hasil yang tepat dapat mengunci utas itu dalam prosesor untuk satu ketika. Power5 cuba meramalkan ini dan menjalankan arahan yang lebih mudah sehingga ada ruang untuk melaksanakan urutan tanpa menyumbat SMT.

Dalam keuntungan reka bentuk lain yang luar biasa, keutamaan utas Power5 yang dapat disesuaikan memberikan OS, pemacu dan aplikasi keupayaan untuk menetapkan tahap keutamaan sewenang-wenangnya kepada setiap utas. Keutamaan utas yang ditentukan aplikasi ini diperhitungkan ke dalam pengiraan Pengimbangan Sumber Daya dan digunakan secara lebih luas untuk menentukan jangka masa utas tetap aktif dalam CPU. Ia juga memberi sistem operasi cara mudah untuk mengawal penjimatan kuasa.

Sekiranya anda mempunyai banyak utas keutamaan tinggi, kotak akan menjadi panas. Tetapi ketika OS mengetepikan keutamaan utas, CPU akan menjalankan kitaran yang lebih lama dan oleh itu berjalan lebih sejuk. Sekiranya anda mengetuk semua keutamaan utas ke tahap terendah, CPU masuk ke mod kuasa rendah seperti tidur. Itulah pendekatan paling mudah untuk pengurusan kuasa yang dapat kita bayangkan.

Akhirnya, Power5 menggunakan apa yang dia tahu mengenai kemudahan yang diperlukan oleh setiap arahan RISC untuk, pada dasarnya, mematikan bahagian cip yang tidak diperlukan pada masa itu. Ini berpotensi memberi putaran baru pada masalah kuasa dan panas yang terkenal di Power. Ia jelas kelihatan lebih sederhana daripada skema pengurusan kuasa yang digerakkan oleh OS seperti yang digunakan oleh pemproses x86.

Anda mungkin tidak akan menyedari

Pada teknologi sahaja, Power5 diposisikan untuk memerintah. Tetapi tidak dapat dipercayai kerana nampaknya banyak skeptis Itanium 2 yang berkongsi pendapat mereka, majoriti pemerhati telah memanggil pertandingan Itanium 2 / Power5 yang memihak kepada Intel.

Itu penilaian yang pelik kerana, dalam kes ini, IBM menarik Intel pada Intel. RISC memiliki pasaran Unix, Unix memiliki pasaran midrange hingga high-end, dan Intel tidak melakukan RISC. Perintah pembelian berjuta-juta dolar, besi besar itu habis. Intel terkunci dengan berkesan melainkan dapat meyakinkan pembeli bahawa Itanium 2 usang RISC. Adakah Intel dapat masuk? Kami berpendapat bahawa Itanium akan mengambil masa bertahun-tahun untuk menolak RISC, dan semasa ia masuk, Power dan Sparc akan terus berkembang.

Yang sukar untuk dipanggil ialah IBM mahukan pasaran Intel sama seperti yang Intel mahukan IBM. IBM menjual pelayan Power5 dengan harga $ 5,000 dengan Linux yang telah dipasang sebelumnya. Kembali dan imbas spesifikasi untuk memahami mengapa pelayan Power5 $ 5.000 mungkin bagus untuk digunakan.

Penganalisis mengukir batu nisan untuk Power menyatakan bahawa perniagaan cip IBM tidak menghasilkan wang. Tetapi perniagaan sistemnya adalah, dan sekarang kedua unit itu satu. Itu langkah bijak: Buat cip untuk sistem yang anda jual; bina sistem di sekitar cip yang anda buat. Melancarkan reka bentuk dan alat untuk orang ramai juga pintar. Setiap pemegang lesen terbuka adalah pelanggan pembuatan yang berpotensi, dan harta intelek yang tidak dibebankan akan mengalir masuk dari orang-orang genius yang bukan pada gaji IBM.

Ini adalah strategi yang baik untuk mencari pasaran masuk. Kalaulah IBM tidak perlu berurusan dengan pelanggan. Big Blue tidak pernah dapat memberikan kelebihan katalognya sebagai jenama jenama dan kepercayaan pelanggan yang dinikmati oleh Dell dan HP dalam sekop. Kerja hebat yang dilakukan oleh jurutera IBM dipengaruhi oleh pemasaran syarikat yang kurang baik. Kemungkinan besar, jika anda tidak menggunakan gear IBM sekarang, anda tidak akan pernah melihat pelayan Power5 tanpa mengira harganya.

IBM dengan sengaja mengaitkan kejayaan Power5 ke Linux di peringkat kemasukan. Tetapi sukar untuk mengekstrak nilai tambah dari perisian yang dipercayai oleh orang ramai bahawa ia boleh memuat turun secara percuma, dan Linux adalah OS yang pembeli tidak cenderung membeli perkakasan baru untuk dijalankan. Dengan kata lain, Linux tidak akan menjual pelayan entri Power5. Pada harga $ 5.000 hingga $ 6.000, pelayan Power5 paling murah IBM tidak cukup murah berbanding dengan pelayan Opteron atau Xeon EM64T (Teknologi Memanjangkan 64 Teknologi) yang menjalankan Linux.

Sebaliknya, besi Unix yang besar menjual dirinya sendiri, dan pelanggan akan selalu membeli lebih banyak barang yang sudah mereka gunakan. Mereka akan membeli apa yang dinasihatkan oleh perunding penyelesaian mereka. IBM melebihi kemampuannya yang lain untuk menggunakan akaun utama. Anda tidak boleh melepaskan pelanggan daripada perkakasan IBM pada tahap pertengahan dan ke atas. Oleh itu, pesan keseluruhan mengenai Power5 akan disebarkan kepada media dan masyarakat luas, tetapi pakaian di lapangan memintas pemasaran IBM. Dalam hubungan IBM-ke-pelanggan, anda tidak dapat mengalahkan IBM.

Power5 mempunyai hampir semua perkara: kelajuan, kesederhanaan, inovasi, keserasian mundur, set alat pembangunan yang matang, dan sokongan gergasi teknologi. Ini adalah pencapaian kejuruteraan yang tiada tandingannya, diciptakan oleh jurutera paling pintar di dunia. Sekiranya pemasaran IBM sesuai dengan kepintaran kejuruteraannya, berhati-hatilah, Intel.