長期關心處理器技術發展的科科們，或多或少都曾聽聞每年有兩場IEEE（電機電子工程師學會）贊助的論壇：介紹「高效能處理器」的Hot Chips與「高效能省電處理器」的COOL Chips，也是眾多廠商趁機進行技術行銷的好場合。
剛好今年IBM分別在這兩場活動，公開了其位處計算機工業技術頂點的兩款旗艦處理器：
- COOL Chips 20：發祥於1974年古老RISC之一的IBM 810計畫、高效能RISC伺服器的POWER9。
- Hot Chips 29：源自於1964年S/360大型CISC主機（Mainframe）的z14。
所以我們先來瞧瞧富有傳奇色彩的POWER家族最新成員，由內而外，一層一層的抽絲剝繭。基本上，這種規格如同上帝、單價以一萬美金為單位的超級旗艦處理器，看到先跪下就對了。
IBM POWER9規格概要
- 最多24核心/96同時執行緒。
- 最高時脈4GHz。
- Global Foundry 14nm FinFET製程，SOI晶圓，17層金屬佈線。
- 80億電晶體，晶粒面積695平方公釐。
- Powe指令集架構3.0版。
模組化的處理器核心
POWER9處理器核心模組化的程度，簡直跟GPU有拼。
- 指令管線前端與執行單元完全獨立。
- 一個獨立的64位元單執行緒單元：Slice。
- 兩個Slice組成一個128位元的Super-Slice。
- 可同時執行4個64位元純量、或2個128位元向量運算。
- 可同時進行4個記憶體載入或回存。
- 接著就衍生出兩種因應不同運算需求的處理器核心：
- 針對Linux環境追求虛擬化精細度的SMT4核心。
- 2組Super-Slice。
- 4條同時多執行緒（SMT）。
- 6個指令解碼器。
- 最多24核心，96執行緒。（不過目前僅販售最多22核心的系統，可能是部份核心損壞的良率問題）
- 32kB L1指令快取，32kB L2資料快取。
- 256kB L2快取記憶體。
- 配合現有PowerVM虛擬化分割區的SMT8核心。
- 4組Super-Slice。
- 8條同時多執行緒（SMT）。
- 12個指令解碼器。
- 最多12核心，96執行緒。
- 兩塊32kB L1指令快取，兩塊32kB L1資料快取。
- 512kB L2快取記憶體。
- 針對Linux環境追求虛擬化精細度的SMT4核心。
POWER9縮短指令管線深度至12到16階，較前代POWER8的15-23階，短了約5階，但仍維持相同的4GHz時脈，較短的指令管線，也意謂著較低的分支預測錯誤代價，較佳的分支處理效率，與更好的單執行緒效能。
大型化的eDRAM快取記憶體
POWER家族自POWER7開始，整合32MB大型化嵌入式動態記憶體（eDRAM），作為L3快取之用，POWER9則擴充容量至120MB之譜，由12塊10MB區塊所組成，可提供高達7TB/s的晶片內部理論傳輸頻寬。
2種不同的主記憶體配置
針對不同的平台，POWER9有兩種主記憶體組態：
- 拼系統數量與較低記憶體存取延遲的Scale Out（雙處理器環境）：8通道DDR4直連處理器，最高容量4TB，理論傳輸頻寬120GB/s。
- 衝單一系統規模與記憶體損耗備援的Scale Up（多處理器環境）：外接8顆記憶體緩衝晶片（Memory Buffer），最高容量8TB，理論傳輸頻寬230GB/s，這組態可以提供加倍的25G Bluelink（後面會提到）。
多樣化的「外掛」介面
IBM從POWER7+開始強化輔助加速處理器的應用，POWER8追加支援CAPI（Coherent Accelerator Processor Interface），而為了與nVidia合作，特別開發支援NVLink的特規POWER8也早已眾多皆知。
POWER9更進一步，除了加強晶片整合的解壓縮與加解密功能，也擴充了相關的「外掛」界面。
- 48 Lane PCIe Gen4：192GB理論雙向頻寬。
- 連接一般的PCIe裝置。
- CAPI 2.0，提供POWER8的四倍效率。
- 48 Lane 25G Bluelink：300GB理論雙向頻寬。
- NVLink 2.0，前一版的兩倍。
- OpenCAPI 3.0（或稱為New CAPI）：理論頻寬高達200GB/s，預留連結加速器、儲存設備或網路。
無愧地球上最強大汎用處理器的寶座
基本上，IBM POWER家族的歷代效能都沒啥好懷疑的空間，而論各類伺服器應用，POWER9大致上可以提供POWER8近兩倍的單處理器效能，地球上最強大汎用處理器的寶座應該是跑不掉的，而藍色巨人數十年來在虛擬化管理，領先世界的幅度也沒有令人質疑的地方。
不過在最後，筆者還是得不厭其煩的提醒各位：「大型主機」這個字請千萬不要亂用，POWER和IBM大型主機一點關係都沒有，那是S/360後代Z系列的專利，謝謝收看。
除了蘋果A系列、IBM的POWER家族外，還有什麼的處理器是你有興趣的呢？
6 則回應
我覺得那超棒（但我也不懂哈哈）