POWER9

POWER9
Gyártás2017
TervezőIBM
GyártóGlobalFoundries
Max CPU órajel4 GHz[1]
Gyártás technológia méret14 nm (FinFET)
UtasításkészletIBM POWER
ArchitektúraPower utasításkészlet-architektúra (Power ISA v.3.0 B)
Magok száma12 SMT8 mag vagy 24 SMT4 mag a lapkán[2][3][4]
Magok neveiSforza, Monza, LaGrange
L1 gyorsítótár32 + 32 KiB SMT4 magonként[1]
L2 gyorsítótár512 KiB magpáronként[1]
L3 gyorsítótár120 MiB eDRAM csipenként[1] (10 MiB/mag pár!)
L4 gyorsítótárCentaur memóriapufferen keresztül[1]
Tranzisztorok száma8 000 000 000
ElődPOWER8
UtódPower10
A Wikimédia Commons tartalmaz POWER9 témájú médiaállományokat.
Power Architektúra
NXP (volt Freescale és Motorola)
IBM
IBM-Nintendo együttműködés
Egyéb
Kapcsolódó hivatkozások
  • OpenPOWER Alapítvány
  • AIM szövetség
  • RISC
  • Blue Gene
  • Power.org
  • PAPR
  • PReP
  • CHRP
  • AltiVec
  • tovább...
    dőlt betűsek a történelmi tételek
Sablon:Power architektúra

A POWER9 az IBM által gyártott szuperskalár, többszálas, többmagos mikroprocesszor-család, amely a Power utasításkészlet-architektúrán alapul. A POWER8 utódja. 2016 augusztusában jelentették be.[2] A POWER9 alapú processzorok 14 nm-es FinFET eljárással készülnek,[3] 12 és 24 magos kiépítésben, emellett scale out (SO) és scale up (SU) skálázási változatokban elérhetőek,[3] és esetlegesen más változatokban is, mivel a POWER9 architektúra nyitott a licencelés és módosítások céljaira az OpenPOWER Alapítvány tagjai számára.[5] Összesen négy célzott lapka-implementáció létezik (magok száma szerint 24/SO, 24/SU, 12/SO és 12/SU).

A Summit szuperszámítógép, amely 2024-ben a kilencedik helyen állt a világ szuperszámítógépeinek ranglistáján (a 2024 júniusi TOP500 lista alapján[6]), a POWER9-en alapul, ezek mellett Nvidia Tesla GPU-kat használ gyorsítóként.[7]

Tervezés

Mag

A POWER9 magjának két változata van, egy négyutas többszálas SMT4 és egy nyolcutas SMT8 jelű.[1] Az SMT4 és SMT8 magok összeállítása hasonló, mind a kettő több úgynevezett „szeletből” áll (slice), amelyeket közös ütemezők táplálnak. A szelet egy egyszerű 64 bites egyszálas feldolgozó mag, betöltő-tároló (LSU), fixpontos (ALU) egységekkel és egy vektor-skalár egységgel (VSU, SIMD és lebegőpontos műveletekhez). Két összekapcsolt szelet alkotja a „szuperszeletet” (super-slice). Egy SMT4 mag egy 32 KiB-os (1 KiB = 1024 bájt) L1 utasítás-gyorsítótárat, egy 32 KiB-os L1 adat-gyorsítótárat, egy utasításlehívó egységet (IFU) és egy utasítássorrend-vezérlő egységet (ISU) tartalmaz, amely két szuperszeletet szolgál ki. Az SMT8 mag gyakorlatilag két SMT4 egység, két készlet L1 gyorsítótárral valamint IFU-kkal és ISU-kkal rendelkezik, amelyek négy szuperszeletet hajtanak meg. Ennek eredményeként az a POWER9 12 és 24 magos változatai azonos számú szeletet tartalmaznak (96 darabot) és ugyanannyi L1 gyorsítótárat tartalmaznak.

A POWER9 moduláris felépítése lehetővé tette, hogy csökkentsék az utasítás-futószalag fokozatainak számát, így a magoknak, mind az SMT4, mind az SMT8 változatban, 12 fokozatú futószalagjuk van (öt fokozattal rövidebb, mint az elődjében, a POWER8-ban), ami elősegíti a 4 GHz körüli órajelfrekvencia megtartását.[1] Ebben a processzortípusban elsőként jelentek meg a 2015 decemberében kiadott Power ISA v.3.0 elemei, az VSX-3 utasításokkal egyetemben.[8] A POWER9 moduláris tervezése alapján több processzorváltozatban készül és licencelhető, az IBM-étől eltérő gyártási eljárással is.[9] A csipen a tömörítést és kriptográfiát segítő társprocesszorok találhatók, valamint egy nagyméretű, alacsony késleltetésű, eDRAM-mal megvalósított L3 gyorsítótár.[3]

A POWER9 egy új megszakításvezérlő architektúrát vezettek be, ami felváltja a POWER4-től POWER8-ig alkalmazott sokkal egyszerűbb architektúrát, melynek a neve „External Interrupt Virtualization Engine”, röviden XIVE. Az XIVE-t az Power10-ben is felhasználják.[10][11][12]

Scale out / scale up

A scale out a horizontális skálázást, a scale up a vertikális-, ill. felskálázást takarja az IBM terminológiájában, ezeket SO és SU rövidítésekkel jelölik.

  • IBM POWER9 SO – scale-out változat, két foglalatos, legfeljebb 120 GiB/s sávszélességű, közvetlenül csatlakoztatott DDR4 memóriával rendelkező számítógépekre optimalizálva[1][3][9] (a tervek szerint 2017-ben vagy 2018 elején jelent meg)
  • IBM POWER9 SU – scale-up változat, négy vagy több foglalatra, nagy NUMA memóriájú gépek számára optimalizált kialakítás, legfeljebb 230 GiB/s sávszélességgel a pufferelt memóriához[1][9] (25,6 GHz-es jeltovábbítást használ a PowerAXON 25 GT/sec összeköttetési interfésszel[13])

Mindkét POWER9 változat olyan változatban is szállítható, amelyben egyes magok le vannak tiltva kihozatali okok miatt, így a Raptor Computing Systems először 4 magos csipeket értékesített, és még az IBM is kezdetben legfeljebb 22 magos csipekkel árulta AC922-es rendszereit, annak ellenére, hogy mindkét típusú chip 24 magot tartalmaz a lapkán.[14][4]

I/O

A lapkákra számos teljesítményt növelő eszköz van építve, ezek segítik a masszív csipen kívüli be- és kimeneti teljesítményt:

  • Az SO változat integrált DDR4 vezérlőkkel rendelkezik a közvetlenül csatlakoztatott RAM-hoz, míg az SU változat a POWER8-ban bevezetett csipen kívüli Centaur architektúrát használja a nagy teljesítményű eDRAM (beágyazott DRAM) L4 gyorsítótár és a DDR4 RAM memóriavezérlőkhöz való kapcsolatra.[1][3]
  • A „Cumulus” és „Nimbus” processzorokban a Bluelink összeköttetést alkalmazzák a több processzor közötti NUMA összeköttetés biztosítására, az Nvidia NVLink protokolljának (NVLink v.2) futtatására, a memóriakoherencia biztosítására a Power9 CPU és az Nvidia „Volta” V100 GPU gyorsítók között, és hogy általánosabb memóriakoherens kapcsolatokat biztosítson más típusú gyorsítókhoz az OpenCAPI portokon keresztül.[15]
  • Általános célú PCIe v.4 csatlakozók normál ASIC-ek, FPGA-k és más perifériák, valamint CAPI 2.0 és a POWER8-hoz tervezett CAPI 1.0 eszközök csatlakoztatásához.
  • Multiprocesszoros (szimmetrikus többprocesszoros rendszer) kapcsolatok más POWER9 processzorok összekapcsolására ugyanazon az alaplapon, vagy más, szorosan kapcsolt felépítési elemekben.

Lapkatípusok

A POWER9 processzorok kétféle maggal készülhetnek, ezen belül scale out vagy scale up (horizontálisan vagy vertikálisan skálázható) konfigurációban. A POWER9 magok vagy SMT4, vagy SMT8 típusúak; az SMT8 magokat PowerVM virtualizációs szoftvert alkalmazó rendszerekhez szánják, míg az SMT4 magok PowerNV rendszerekhez készülnek, amelyek nem használnak PowerVM-et és leginkább Linuxot futtatnak. A POWER9 családban a scale out funkcióhoz készült chipek támogatják a közvetlenül csatlakoztatott memóriát, míg a scale up csipek a kettőnél több CPU-foglalattal rendelkező gépekhez használhatók, és pufferelt memóriát használnak.[16][1]

POWER9 csipek
PowerNV PowerVM
24 × SMT4 mag 12 × SMT8 mag
scale out Nimbus ismeretlen
scale up Cumulus

Modulok

Az IBM OpenPOWER portálja felsorolja a Nimbus csiphez elérhető három modult, bár a PowerVM-hez készült scale-out SMT8 változat is a LaGrange modult/foglalatot használja:[17]

  • Sforza – 50 mm × 50 mm, 4 DDR4, 48 PCIe sáv, 1 XBus 4B[18]
  • Monza – 68,5 × 68,5 mm, 8 DDR4, 34 PCIe sáv, 1 XBus 4B, 48 OpenCAPI sáv[19]
  • LaGrange – 68,5 × 68,5 mm, 8 DDR4, 42 PCIe sáv, 2 XBus 4B, 16 OpenCAPI sáv[20]

A Sforza modulok land grid array (LGA) 2601 tűs foglalattal készülnek.[21]

Rendszerek

Raptor Computing Systems / Raptor Engineering

  • Talos II – két foglalatos munkaállomás/kiszolgáló platform POWER9 SMT4 Sforza processzorok használatával;[22] 2U kiszolgáló (server), 4U kiszolgáló, torony kiépítésben, vagy EATX alaplapként elérhető. A cég biztonságosként és tulajdonos által vezérelhetőként hirdeti, szabad és nyílt forráskódú szoftverrel és firmware-rel kerül forgalomba. Kezdetben 4 magos,[23] 8 magos,[24] 18 magos,[25] és 22 magos[26] kiszerelésben szállították, míg a több maggal rendelkező lapkák nem álltak rendelkezésre.[27][28]
  • Talos II Lite – a Talos II alaplap egyfoglalatos változata, ugyanazon hordozó áramköri lap felhasználásával.[29]
  • Blackbird – egy foglalatos microATX platform SMT4 Sforza processzorokkal (akár 8 magos 160 W-os változatban), 4–8 maggal, 2 RAM bővítőhellyel (a teljes RAM mérete elérheti a 256 GiB-ot)[30]

Google–Rackspace partnerség

  • Barreleye G2 / Zaius – két foglalatos szerverplatform LaGrange processzorokkal;[22] mind a Barreleye G2, mind a Zaius váz a Zaius POWER9 alaplapot használja[31][32][33]

IBM

  • Power System AC922 – 2U, 2× POWER9 SMT4 Monza, akár 6× Nvidia Volta GPU-val, 2× CAPI 2.0 csatolt gyorsítókkal és 1 TiB DDR4 RAM-mal. Az AC itt az Accelerated Computing rövidítése; ez a rendszer „Witherspoon” vagy „Newell” néven is ismert.[22][34][35][36][37]
  • Power System L922 – 2U, 1–2× POWER9 SMT8, 8–12 mag processzoronként, max. 4 TiB DDR4 RAM (1 TiB = 1024 GiB),

Linuxot futtató PowerVM.[38][39]

  • Power System S914 – 4U, 1× POWER9 SMT8, 4–8 mag, max. 1 TiB DDR4 RAM-mal, AIX/IBM i/Linux rendszert futtató PowerVM.[38][39]
  • Power System S922 – 2U, 1–2× POWER9 SMT8, 4–11 mag processzoronként, max. 4 TiB DDR4 RAM-mal, PowerVM alatt futó AIX/IBM i/Linux.[40]
  • Power System S924 – 4U, 2× POWER9 SMT8, 8–12 mag processzoronként, max. 4 TiB DDR4 RAM-mal, PowerVM alatt futó AIX/IBM i/Linux.[38][39][41]
  • Power System H922 – 2U, 1–2× POWER9 SMT8, 4–10 mag processzoronként, max. 4 TiB DDR4 RAM-mal, PowerVM, amely (Linux alatti) SAP HANA (HochleistungsANalyseAnwendung) rendszert futtat, AIX/IBM i-vel a rendszer legfeljebb 25%-án.[38][39][42]
  • Power System H924 – 4U, 2× POWER9 SMT8, 8–12 mag processzoronként, max. 4 TiB DDR4 RAM-mal, (Linux-os) SAP HANA-t futtató PowerVM, AIX/IBM i-vel a rendszer legfeljebb 25%-án.[38][39][42]
  • Power System E950 – 4U, 2–4× POWER9 SMT8, 8–12 mag processzoronként, max. 16 TiB pufferelt DDR4 RAM[43]
  • Power System E980 – 1–4× 4U, 4–16× POWER9 SMT8, 8–12 mag processzoronként, max. 64 TiB pufferelt DDR4 RAM[44]
  • 7063-CR2 hardverkezelő konzol – 1U, 1× POWER9 SMT8, 6 mag, 64–128 GiB DDR4 RAM.[45]

Penguin Computing

  • Magna PE2112GTX – 2U, két foglalatos szerver, nagy teljesítményű számítástechnika céljaira, LaGrange processzorokkal szerelve. Gyártja a Wistron.[46]

IBM szuperszámítógépek

POWER9 ostya, a Summit és a Sierra TOP500 tanúsítványaival
  • Summit és Sierra – Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma az Oak Ridge nemzeti laboratóriummal és Lawrence Livermore nemzeti laboratóriummal közösen szerződést kötött az IBM-mel és az Nvidiával két szuperszámítógép, a Summit és a Sierra megépítésére. Ezek POWER9 processzorokon alapulnak, Nvidia Volta GPU-kkal párosítva. Ezek a rendszerek a tervek szerint 2017-ben váltak elérhetővé.[47][48][49] A Sierra az IBM Power Systems AC922 számítási csomópontján alapul.[35] A Summit első rackjait 2017. július 31-én kezdták szállítani az Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumba.[50] A Summit-ot 2024 novemberében leszerelték, a Sierra még aktív.
  • MareNostrum 4 – a negyedik MareNostrum szuperszámítógép feltörekvő technológiák blokkjában kiépített három fürt (klaszter) egyike egy Nvidia Volta GPU-kkal felszerelt POWER9 klaszter. Ez a klaszter várhatóan több mint 1,5 petaFlops számítási kapacitást biztosít a teljes üzemben. A MareNostrum 4 feltörekvő technológiák blokkja azért jött létre, hogy tesztelje hogy az új fejlesztések „alkalmasak lehetnek-e a MareNostrum jövőbeli változataihoz”.[51]

Operációs rendszer támogatás

Mint elődjét, úgy a POWER9-et is támogatja a FreeBSD,[52] IBM AIX, IBM i, Linux (PowerVM-mel és anélkül is), és az OpenBSD.[53]

A POWER9 támogatás megvalósítása a Linux kernelben a 4.6-os verzióban kezdődött, 2016 márciusában.[54]

A Red Hat Enterprise Linux (RHEL), SUSE Linux Enterprise (SLES), a Debian Linux, az Ubuntu Linux és a CentOS 2018 augusztusától támogatott.[55][56][57][58][59]

A GNU Guix csomagkezelő szintén támogatja a POWER9-et, azonban a Guix rendszerdisztribúció támogatása kezdettől fogva „technológiai előzetesként” (Technology Preview) volt elérhető.[60][61] 2021 augusztusától bizonyos támogatások beépültek a Guix fő disztribúciójába, de maga a platform továbbra is „technológiai előzetes” állapotban van.[62]

Jegyzetek

  1. ↑ a b c d e f g h i j k Big Blue Aims For The Sky With Power9
  2. ↑ a b IBM's 24-core Power9 chip: 5 things you need to know (angol nyelven). PCWorld, 2016. augusztus 23.
  3. ↑ a b c d e f OpenPOWER and the Roadmap Ahead (presentation). OpenPOWER Foundation , 2016. április 1.
  4. ↑ a b Power9 To The People (angol nyelven). The Next Platform , 2017. december 5. „a Nimbus Power9 csip #:miben# használják az AC922 egy egycsipes modul ami ~nak van 24 magok #prep.on a lapka. A Summit és Sierra gépek AC922-en alapuló #># getting 22 mag változatok #>nak# a csipek... IBM tudta utóbb/később, mint Power9 hozama/eredményez improve, add egy 24 mag opciót/bővítést.”
  5. ↑ Power9: Google gives Intel a chip-flip migraine, IBM tries to lures big biz (angol nyelven). The Register, 2016. április 7.
  6. ↑ The 63rd edition of the TOP500 List (June 2024)
  7. ↑ ORNL Launches Summit Supercomputer | ORNL, 2018. június 8.
  8. ↑ Add full Power ISA 3.0 / POWER9 binutils support
  9. ↑ a b c The Prospects For A Power9 Revolution
  10. ↑ POWER9 XIVE interrupt controller
  11. ↑ IBM Power 9 XIVE Delivers IO Performance Improvement
  12. ↑ "Microwatt grows up" - Paul Mackerras (LCA 2021 Online)
  13. ↑ The IBM POWER9 Scale Up Processor. „AXON @25,6 GHz vs DDR4 @ 3200 MHz”
  14. ↑ Raptor Computing Systems::CP9M01 Intro (angol nyelven). www.raptorcs.com . (Hozzáférés: 2017. november 17.)
  15. ↑ Nvidia's NVLink 2.0 will first appear in Power9 servers next year
  16. ↑ Webinar POWER9 (angol nyelven) (videófelvétel / diák). AIX Virtual User Group, 2017. január 26. - diák (pdf) - AIX VUG oldal, linkek a diákhoz és videókhoz
  17. ↑ Let me comment on LaGrange POWER9. Twitter
  18. ↑ IBM Portal for OpenPOWER - POWER9 - Sforza Module
  19. ↑ IBM Portal for OpenPOWER - POWER9 - Monza Module
  20. ↑ IBM Portal for OpenPOWER - POWER9 - LaGrange Module
  21. ↑ T2P9D01 Mainboard User's Guide (angol nyelven). Raptor Computing Systems, 2018
  22. ↑ a b c Raptor Computing Systems Wiki - OpenPOWER
  23. ↑ Raptor Computing Systems::CP9M01 (angol nyelven). www.raptorcs.com . (Hozzáférés: 2018. március 3.)
  24. ↑ Raptor Computing Systems::CP9M02 (angol nyelven). www.raptorcs.com . (Hozzáférés: 2018. március 3.)
  25. ↑ Raptor Computing Systems::CP9M06 (angol nyelven). www.raptorcs.com . (Hozzáférés: 2018. március 3.)
  26. ↑ Raptor Computing Systems::CP9M08 (angol nyelven). www.raptorcs.com . (Hozzáférés: 2018. május 20.)
  27. ↑ Raptor Computing Systems::TL2WK2 (angol nyelven) (product description). Raptor Computing Systems
  28. ↑ Raptor Computing Systems::Frequently Asked Questions (angol nyelven). www.raptorcs.com . (Hozzáférés: 2017. november 17.)
  29. ↑ Talos II Lite Mainboard. (Hozzáférés: 2018. június 29.)
  30. ↑ Blackbird™ Mainboard (Board Only) (angol nyelven). www.raptorcs.com . (Hozzáférés: 2019. február 1.)
  31. ↑ Introducing Zaius, Google and Rackspace's open server running IBM POWER9 (blog post). Google Cloud Platform Blog . Google
  32. ↑ Zaius / Barreleye G2 Specification Chassis, Motherboard, Lunchbox Power Supply - Revision 0.5.3. Github . Open Compute Project, 2016. december 7.
  33. ↑ The Latest on Our Zaius /Barreleye G2 Open Compute-OpenPOWER Server (blog post). The Official Rackspace Blog . Rackspace, 2017. március 8.
  34. ↑ David Bader - Twitter
  35. ↑ a b How you can Boost Acceleration with OpenCAPI, Today!
  36. ↑ IBM Power System AC922 (8335-GTG) server helps you to harness breakthrough accelerated AI, HPDA, and HPC performance for faster time to insight
  37. ↑ IBM Power System AC922 - Details - United States (amerikai angol nyelven). IBM Marketplace , 2017. december 6.
  38. ↑ a b c d e https://www.theregister.co.uk/2018/02/14/ibm_power9_servers/ Nagy Kék szintekkel fel szerver sextet #>val# POWER9 az IBM-nek i, AIX, HANA, Linux
  39. ↑ a b c d e https://www.nextplatform.com/2018/02/15/ins-outs-ibms-power9-zz-systems/ Az Ins És Outs Of IBM’s Power9 ZZ Rendszerek
  40. ↑ IBM Power System S922 - Details. IBM , 2024. április 23.
  41. ↑ IBM POWER9 Scale-Out S924 First Look (angol nyelven) (video). YouTube , 2018. február 14.
  42. ↑ a b At Long Last, IBM i Finally Gets Power9 - IT Jungle (angol nyelven). IT Jungle , 2018. február 14.
  43. ↑ IBM Systems Hardware IBM Power System E950 Data Sheet
  44. ↑ IBM Systems Hardware IBM Power System E980 Data Sheet[halott link]
  45. ↑ IBM Power Systems delivers new Hardware Management Console for IBM POWER technology- based servers
  46. ↑ @TomJHill35: @PenguinHPC showing off the results of true open collaboration with their latest #POWER9 system #openpower #hpc… (angol nyelven), 2017. november 15. (Hozzáférés: 2017. november 16.)
  47. ↑ NVIDIA Volta, IBM POWER9 Land Contracts For New US Government Supercomputers
  48. ↑ ORNL Summit home page
  49. ↑ Lawrence Livermore signs contract with IBM
  50. ↑ ORNL building world’s smartest supercomputer
  51. ↑ MareNostrum (angol nyelven). BSC-CNS . Barcelona Supercomputing Center. (Hozzáférés: 2017. október 30.)
  52. ↑ FreeBSD revision introducing POWER9 CPU identifier to the system. svnweb.freebsd.org . (Hozzáférés: 2018. október 11.)
  53. ↑ First powerpc64 snapshots available. (Hozzáférés: 2020. július 7.)
  54. ↑ Linux 4.6 Begins Laying The Foundation For POWER9. Phoronix, 2016. március 18.
  55. ↑ Red Hat Enterprise Linux 7.4 for IBM Power LE (POWER9) - Release Notes - Red Hat Customer Portal (angol nyelven). access.redhat.com . (Hozzáférés: 2017. november 17.)
  56. ↑ PPC64 - Debian Wiki. wiki.debian.org . (Hozzáférés: 2017. november 17.)
  57. ↑ Linux distributions and virtualization options for POWER8 and POWER9 Linux on Power systems. www.ibm.com . (Hozzáférés: 2023. november 12.)
  58. ↑ SUSE Linux Enterprise Server for POWER| SUSE. www.suse.com . (Hozzáférés: 2017. november 17.)
  59. ↑ Release for CentOS Linux 7 (1804) on POWER9 (ppc64le). lists.centos.org . (Hozzáférés: 2018. augusztus 15.)
  60. ↑ New Supported Platform: powerpc64le-linux (angol nyelven). guix.gnu.org . (Hozzáférés: 2023. március 2.)
  61. ↑ GNU Guix 1.3.0 released — 2021 — Blog — GNU Guix. guix.gnu.org . (Hozzáférés: 2024. szeptember 26.)
  62. ↑ *Chris Marusich; Léo Le Bouter: New Supported Platform: powerpc64le-linux (angol nyelven). Guix, 2021. április 12. (Hozzáférés: 2025. január 1.) „support for powerpc64le-linux (PowerISA v.2.07 and later) has now been merged to the master branch of GNU Guix!”

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a POWER9 című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Források

További információk

Kapcsolódó szócikkek

Commons:Category:POWER9
A Wikimédia Commons tartalmaz POWER9 témájú médiaállományokat.