硬科技：HotChips 32的新牙膏 IBM Power10與z15篇 (156825)

說今日絕大多數的電腦技術，都源自於「藍色巨人」IBM的產品，一點都不誇張。身為高階伺服器的絕對王者(x86伺服器脫手給聯想後，也只剩下高階伺服器了)，IBM的2條高階伺服器處理器產品線，想必老一輩的IT人都不會感到陌生，但在此筆者還是替各位科科稍微複習一下IBM的豐功偉業。

堪稱近代電腦技術發展的縮影的CISC(複雜指令集電腦)z系列：起源於1964年那個號稱「人類歷史上最大規模的商用產品開發計畫」IBM S/360大型主機(Mainframe)，其徒子徒孫也創造了無數的「第一次」：

相同指令集架構的電腦可彼此軟體相容，「計算機結構」一詞由此而生。
微碼(Microcode)控制單元，CISC化的複雜指令集也開始蓬勃發展。
軟碟機。
系統虛擬化。
快取記憶體(1969年的S/360 Model 85)。
1 Byte(位元組)= 8 Bits(位元)的工業標準。
虛擬記憶體。
作為當代高效能處理器指標的非循序指令執行及預測執行能力(1966年的S/360 Model 91)。

什麼是「大型主機」？

順便一提，1960年的50億美元相當於今日的430億美元，各位科科可以想像今天還有哪間商業公司，願意付出這麼恐怖的產品開發經費嗎？

穩坐高階RISC處理器之王(精簡指令集電腦)的Power系列：源自於在1974年啟動的IBM 801迷你電腦計畫，再經過1982年的Cheetah和1985年的America，在1990年集大成Power(Performance Optimization With Enhanced RISC)。

在2001年上市的Power4處理器，不僅是人類歷史上首顆原生雙核心泛用處理器，更具歷史意義的是：Power4相容IBM所有當時的商用RISC指令集(PowerPC、RS/6000和AS/400)，也奠定Power無可撼動的王者地位，然後昔日的RISC老對手們(MIPS、SPARC、PA-RISC、Alpha)一個個淡出市場，還得順便算入Intel壯志未酬的Itanium。

時下這兩者的共同點只有1個：產品世代之間相隔越拉越長，儘管IBM以Power6和z10(原先稱為z6)為起點，設法統一兩邊的設計，以節約研發開銷，但還是躲不過摩爾第二定律的詛咒。

IBM’s POWER10 Processor

IBM Power 9處理器解析地球上最強大泛用處理器

和Intel攜手從2017年一起擠牙膏的IBM，連擠3年Power9，走了三代產品(Scale-Out，Scale-Up，Advanced I/O)，終於要輪到全新的Power10了。這次各位科科可以猜猜看，從Power10到Power11，中間又會相隔多少年。

像Power10這種一般人高不可攀的頂級處理器，有太多技術特性都遠離科科太遙遠，所以筆者僅列出其技術重點。

三星7nm製程。
單核心效能比Power9提高30%，單執行緒多出20%，能耗比2.6倍。因核心數量較多，所以比較單晶片就變成整整3倍。
單晶片包含16個SMT8或32個SMT4核心。為了考慮生產良率，單晶粒實際開啟15個SMT8和30個SMT4。
有雙晶片封裝版本，單一處理器腳座最多30個SMT8或60個SMT4，240執行緒。
有領先Intel AMD甚多的PCIe Gen5。
最新的Power指令集3.1版著重在人工智慧應用，支援各類資料格式(BF16，FP16，INT8，INT4)，號稱比Power9提昇20倍。

Power10有個蠻酷的新功能：記憶體叢集，讓位處同個叢集環境內的Power10系統，可彼此分享記憶體容量，並根據延遲容忍度與所需容量，進行最佳化的配置策略。如此高檔的功能，也只有IBM這種軟硬兼備垂直整合的廠商才玩的起。咦，怎麼有間水果公司好像也有機會？

The 5.2GHz IBM z15 Processor

同為藍色巨人IBM的子弟兵，相較於RISC的Power體系，追求極致可靠性的CISC的z系列大型主機(Mainframe)，繼續停在14nm製程也看似合情合理，就比較不會給人那種「擠牙膏」的感覺。

更重要的是，z15早在去年就商品化，說IBM在HotChips擠牙膏，好像也不太公平，還不如說比較像「大型主機的先知者，宣揚計算機工業之神的旨意，讓眾人提香膜拜」。但在此之前，早就更多幾10年來長期被IBM大型主機綁死的金融保險客戶，捧著一把把白花花的鈔票迎入這尊大神，只為了保障作為公司命脈的核心帳務系統，永遠的”Zero Downtime”。