Введение

2010 семейство многоядерных микропроцессоров IBM

POWER7 — это семейство суперскалярных многоядерных микропроцессоров, основанных на архитектуре набора команд Power ISA 2.06, представленное в 2010 году и являющееся преемником POWER6 и POWER6+. POWER7 был разработан IBM на нескольких площадках, включая лаборатории в Рочестере (Миннесота), Остине (Техас), Эссекс-Джанкшн (Вермонт), Исследовательском центре Т. Дж. Уотсона (Нью-Йорк), Бромонте (Квебек) и IBM Deutschland Research & Development GmbH в Бёблингене (Германия). Компания IBM объявила о серверах на базе POWER7 8 февраля 2010 года.

История

IBM выиграла контракт DARPA на 244 миллиона долларов в ноябре 2006 года на разработку архитектуры суперкомпьютера с производительностью в один петафлопс к концу 2010 года в рамках проекта HPCS. В контракте также оговаривалось, что архитектура должна быть доступна для коммерческого использования. Предложение IBM, PERCS (Продуктивная, простая в использовании, надежная компьютерная система), которое и принесло компании победу в конкурсе, базируется на процессоре POWER7, операционной системе AIX и общей параллельной файловой системе. Одной из особенностей, над которой совместно работали IBM и DARPA, стала модификация аппаратной части, отвечающей за адресацию и таблицы страниц, для поддержки глобального общего адресного пространства для кластеров POWER7. Это позволяет исследователям программировать кластер как единую систему, без использования обмена сообщениями. С точки зрения повышения производительности это критически важно, поскольку некоторые ученые не владеют MPI или другими техниками параллельного программирования, применяемыми в кластерах.

Дизайн

Суперскалярная многоядерная архитектура POWER7 стала значительной эволюцией по сравнению с дизайном POWER6, с большим акцентом на энергоэффективность за счет использования нескольких ядер и одновременной многопоточности (SMT). Архитектура POWER6 была разработана с нуля для максимизации тактовой частоты процессора в ущерб энергоэффективности, достигнув впечатляющих 5 ГГц. В то время как POWER6 имеет двухъядерный процессор, каждый из которых поддерживает одновременную многопоточность (SMT) в два потока, процессор IBM POWER 7 располагает до восьми ядер и четырьмя потоками на ядро, что обеспечивает общую пропускную способность в 32 одновременных потока. IBM заявила на конференции ISCA 29, что максимальная производительность достигается при использовании высокочастотных конструкций с задержкой 10–20 FO4 на стадию конвейера, но это происходит за счет энергоэффективности. Однако, блок двоичной плавающей точки POWER6 обеспечивает конвейер с задержкой в "6 циклов, 13 FO4". Следовательно, конвейер процессора POWER7 был вновь изменен, как это было сделано в конструкциях POWER5 и POWER6. В некоторых аспектах эта переработка аналогична повороту Intel в 2005 году, когда P4 отказался от микроархитектуры x86 7-го поколения.

POWER7+

IBM представила процессор POWER7+ на конференции Hot Chips 24 в августе 2012 года. Это обновленная версия с повышенной тактовой частотой, увеличенным объемом кэш-памяти и встроенными ускорителями. Он производится по 32-нм техпроцессу. Первыми системами, оснащенными процессорами POWER7+, стали серверы IBM Power 770 и 780. Чипы имеют до 80 МБ кэш-памяти L3 (10 МБ на ядро), улучшенные тактовые частоты (до 4,4 ГГц) и поддержку 20 LPAR на ядро.