IBM A2

IBM A2は、IBMがPower ISA v.2.06仕様を使用して設計した、オープンソースの大規模マルチコア対応、マルチスレッドの 64 ビット Power ISAプロセッサ コアです。A2 コアに基づくプロセッサのバージョンは、 65 Wを消費する 16 コアの2.3 GHzバージョンから、1.4 GHz で 20 W を消費する低電力の 4 コア バージョンまであります。

A2コアは、システムオンチップデバイスでのカスタマイズと組み込み用に設計されたプロセッサコアであり、IBMのゲームコンソールプロセッサ設計、Xbox 360プロセッサ 、PlayStation 3用のCellプロセッサに従って開発されました。^[1]

A2Iは、組み込みハイパーバイザ機能をサポートする64ビットPower ISA v.2.06 Book III-E ^[2]組み込みプラットフォーム仕様を実装した4ウェイ同時マルチスレッドコアです。多数のコアを搭載し、高スループットと多数の同時スレッドに重点を置いて設計されました。A2IはVHDLで記述されています。^[3]

コアには、リトルエンディアンおよびビッグエンディアンのバイト順序を完全にサポートする 4×32 の 64 ビット汎用レジスタ (GPR)、16 KB+16 KB の命令およびデータ キャッシュがあり、4 方向のマルチスレッドが可能です。

8 つの 1024 エントリ分岐履歴テーブルを備えた細粒度分岐予測ユニット(BPU) を備えています。L1 キャッシュは、16 KB の 8 ウェイ セット アソシエイティブ データ キャッシュと 4 ウェイ セット アソシエイティブ 16 KB 命令キャッシュです。1 サイクルあたり 2 つの命令を発行できるシンプルなインオーダーパイプラインを実行します。1 つは 6 ステージ算術論理ユニット (ALU) に、もう 1 つはオプションの補助実行ユニット (AXU) に発行されます。

メモリ管理ユニットは含まれていますが、浮動小数点ユニット (FPU) は含まれていません。このような機能は AXU によって処理されます。AXU は、浮動小数点ユニット、ベクター ユニット、DSP、メディア アクセラレータ、および Power ISA の一部ではない命令セットとレジスタを備えたその他のユニットなど、標準化またはカスタマイズされたマクロをいくつでもサポートします。コアには、他のオンダイ コアに接続するためのシステム インターフェイス ユニットがあり、データ書き込み用の 256 ビット インターフェイスと、フル コア速度での命令およびデータ読み取り用の 128 ビット インターフェイスを備えています。

A2Oは、 Power ISA v.2.07 Book III-E ^[5 ]を使用したVerilog ^[4]で書かれた、やや新しいバージョンです。シングルコアのパフォーマンスに最適化されており、45 nmプロセステクノロジーで3GHzに達するように設計されています。A2Oは、双方向マルチスレッド、32+32 kBのデータおよび命令L1キャッシュのみを備え、アウトオブオーダー実行が可能な点で、兄弟製品と異なります。

A2O がリリースされた時点では、実際の製品では A2O は使用されていませんでした。

2020年後半、IBMはA2IコアとA2Oコアをクリエイティブ・コモンズ・ライセンスの下でリリースし、VHDLコードとVerilogコードをGitHubで公開した。^{[1] [6]その目的は、これらを}OpenPOWER Foundationが提供する無料のオープン・プロセッサ・コアに追加することだった。 ^{[7] [8]} A2は2010年に設計されたため、A2IとA2OはOpenPOWERコアに必須のPower ISA 3.0や3.1に準拠していない。IBMは、コアが更新されてISAの新しいバージョンに準拠することを望んでいる。

PowerEN (Power Edge of Network)、つまり「ワイヤースピードプロセッサ」は、スイッチングとルーティングを行う通常のネットワーク プロセッサと、データの操作とパッケージ化を行う一般的なサーバー プロセッサのハイブリッドとして設計されています。2010年2月8日、 ISSCC 2010で発表されました。

各チップはA2Iコアを使用し、8MBのキャッシュと、汎用プロセッサの他に、XML、暗号化、圧縮、正規表現アクセラレータ（それぞれ独自のMMU付き）、4つの10ギガビットイーサネットポート、2つのPCIeレーンなどの多数のタスク固有のエンジンを備えています。追加のサポートチップなしで、最大4つのチップをSMPシステムにリンクできます。IBMのチーフアーキテクトであるチャーリージョンソンによると、このチップは非常に複雑で、45nmプロセスを使用して製造された428mm ^2のダイサイズに14億3千万個のトランジスタを使用していると言われています。 ^[9]

Blue Gene/Qプロセッサは、1.6GHzで動作するA2Iコアを使用した18コアチップで、高速スレッドコンテキストスイッチング、クアッドSIMD 浮動小数点ユニット、5Dトーラスチップ間ネットワーク、2GB/s外部I/Oなどの特別な機能を備えています。コアは、クロスバースイッチによってコア速度の半分の速度で32MB eDRAM L2キャッシュにリンクされています。L2キャッシュはマルチバージョン化されており、トランザクションメモリと投機的実行をサポートしています。Blue Gene/Qチップには、1.33GHzで動作する2つのDDR3メモリコントローラがあり、最大16GBのRAMをサポートします。^{[10] [11]}

16 個のコアをコンピューティングに使用し、1 つのコアをオペレーティング システム サービスに使用します。この 17 番目のコアは、割り込み、非同期 I/O、MPIフロー制御、およびRAS機能を処理します。18 番目のコアは、他のコアの 1 つが恒久的に損傷した場合 (たとえば製造時) に予備として使用され、機能動作中にシャットダウンされます。Blue Gene/Q チップは、IBM の銅 SOI プロセスで 45 nm で製造され、1.6 GHz で 204.8 GFLOPSのピーク性能を発揮し、約 55 ワットを消費します。チップのダイ サイズは 19×19 mm (359.5 mm ² ) で、14 億 7,000 万個のトランジスタを使用します。

• IBM Power マイクロプロセッサ
• オープンパワー財団
• パワー7

• A2 プロセッサー ユーザーズ マニュアル - IBM
• ワイヤースピードのパワープロセッサ: 16 コア、64 スレッドの 2.3GHz 45nm SOI – プレゼンテーション、IBM
• ワイヤースピードのパワープロセッサ: 16 コア、64 スレッドの 2.3GHz 45nm SOI – ホワイトペーパー、IBM
• ISSCC: IBM がネットワーク プロセッサ ゲームに復帰 - EE Times