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 デュアル チップ モジュール上の 2 つの IBM POWER8 プロセッサー。 | |
| 一般情報 | |
|---|---|
| 発売 | 2014 |
| デザイン： | IBM |
| パフォーマンス | |
| 最大CPU クロックレート | 2.5GHz～5GHz |
| キャッシュ | |
| L1キャッシュ | コアあたり 64+32 KB |
| L2キャッシュ | コアあたり 512 KB |
| L3キャッシュ | チップレットあたり 8 MB |
| L4 キャッシュ | ケンタウロスあたり16MB |
| アーキテクチャと分類 | |
| テクノロジーノード | 22nm |
| 命令セット | パワー ISA (パワー ISA v.2.07 ) |
| 物理的仕様 | |
| コア |
|
| 歴史 | |
| 前任者 | パワー7 |
| 後継 | パワー9 |
POWER8は、 Power ISAをベースにしたスーパースカラー マルチコア マイクロプロセッサのファミリーで、2013年8月にHot Chipsカンファレンスで発表されました。この設計はOpenPOWER Foundationの下でライセンス供与されており、IBMの最高級プロセッサがこのように提供されるのは初めてのことです。[1] [2]
POWER8をベースにしたシステムは、2014年6月にIBMから提供されました。[3]他のOpenPOWERメンバーが作成したシステムとPOWER8プロセッサ設計は、2015年初頭に提供されました。
デザイン
POWER8は、各コアが同時に8つのハードウェアスレッドを処理できる、大規模マルチスレッドチップとして設計されており、12コアのチップで合計96のスレッドが同時に実行されます。このプロセッサは、オンチップおよびオフチップのeDRAMキャッシュを大量に使用し、オンチップメモリコントローラにより、メモリとシステムI/Oに非常に高い帯域幅が実現されています。ほとんどのワークロードにおいて、このチップは前身のPOWER7の2～3倍の速度で動作すると言われています。[4]
POWER8チップには6コアまたは12コアのバリエーションがあります。[5] [6]各バージョンは、 15の金属層を使用して22 nm シリコンオンインシュレータ（SOI）プロセスで製造されています。12コアバージョンは42億個のトランジスタで構成され[7]、サイズは650 mm 2ですが、6コアバージョンはわずか362 mm 2です。[3]ただし、6コアと12コアのバリアントでは、すべてのコアまたは一部のコアのみをアクティブにできるため、POWER8プロセッサには4、6、8、10、または12個のコアがアクティブになっています。
キャピ
以前のPOWERプロセッサは外部通信にGX++バスを使用していましたが、POWER8ではこれを設計から削除し、PCI Express 3.0の上にレイヤー化されたCAPIポート（Coherent Accelerator Processor Interface）に置き換えました。 CAPIポートは、 GPU、ASIC、FPGAなどの補助的な専用プロセッサを接続するために使用されます。[8] [9] CAPIバスに接続されたユニットはCPUと同じメモリアドレス空間を使用できるため、コンピューティングパスの長さが短縮されます。 2013 ACM/IEEEスーパーコンピューティングカンファレンスで、IBMとNvidiaは、将来のHPCシステムでPOWER8とNvidia GPUを密接に結合するためのエンジニアリングパートナーシップを発表しました。 [10]その最初のものがPower Systems S824Lとして発表されました。
2016年10月14日、IBMはCAPIの採用を他のプラットフォームに広めるための新しい組織であるOpenCAPIの設立を発表しました。最初のメンバーはGoogle、AMD、Xilinx、Micron、Mellanoxです。 [11]
OCCC
POWER8 には、 PowerPC 405プロセッサをベースにした電力および熱管理マイクロコントローラである、いわゆるオンチップ コントローラ(OCC) も含まれています。2 つの汎用オフロード エンジン (GPE) と 512 KBの組み込みスタティック RAM (SRAM) (1 KB = 1024 バイト) を備えており、オープンソース ファームウェアを実行しながらメイン メモリに直接アクセスすることもできます。OCCは、POWER8 の動作周波数、電圧、メモリ帯域幅、プロセッサとメモリの両方の温度制御を管理します。1,764 個の統合電圧レギュレータ(IVR) を介してオンザフライで電圧を調整できます。また、OCC は、POWER8 プロセッサをオーバークロックするようにプログラムすることも、動作周波数を下げることで消費電力を下げるようにプログラムすることもできます (これは、一部の Intel および AMD プロセッサに見られる構成可能な TDPに似ています)。[12] [13] [14] [15]
メモリバッファチップ
POWER8 は、メモリ コントローラ機能の一部をプロセッサからメモリに近づけることで、メモリ コントローラ機能を分割しています。スケジューリング ロジック、メモリ エネルギー管理、およびRAS決定ポイントは、いわゆるメモリ バッファチップ (別名Centaur ) に移動されています。[16]特定のメモリ プロセスをメモリ バッファ チップにオフロードすると、メモリ アクセスの最適化が可能になり、帯域幅が節約され、プロセッサとメモリ間の通信が高速化されます。[17]また、チップあたり 16 MBの追加 の L4 キャッシュ (プロセッサあたり最大 128 MB) (1 MB = 1024 KB) 用のキャッシュ構造も含まれています。システム アーキテクチャに応じて、メモリ バッファ チップは、メモリ モジュール (カスタム DIMM/CDIMM、たとえば S824 および E880 モデル) 上、または標準 DIMM を保持するメモリ ライザー カード (たとえば S822LC モデル) 上に配置されます。[18]
メモリ バッファ チップは、高速マルチレーン シリアル リンクを使用してプロセッサに接続されます。各バッファ チップを接続するメモリ チャネルは、一度に 2 バイトの書き込みと 1 バイトの読み取りが可能です。 初期のエントリ モデルでは8 GB /s で動作し、 [17]その後、ハイエンド モデルと HPC モデルでは 40 ns のレイテンシで 9.6 GB/s に向上し、[18] [19] [20]チャネルあたりそれぞれ 24 GB/s と 28.8 GB/s の持続帯域幅を実現しました。各プロセッサには 2 つのメモリ コントローラがあり、それぞれ 4 つのメモリ チャネルがあり、プロセッサとメモリ バッファの最大帯域幅はプロセッサあたり 230.4 GB/s です。モデルによっては、1 つのコントローラのみが有効になる場合や、[17]コントローラあたり 2 つのチャネルのみを使用する場合もあります。[18]可用性を高めるために、リンクは「オンザフライ」レーン分離と修復を提供します。[16]
各メモリバッファチップには4つのインタフェースがあり、プロセッサリンクインタフェースを変更することなく、1600MHzでDDR3またはDDR4メモリを使用できます。プロセッサあたり32のメモリチャネルにより、メモリバッファチップとDRAMバンク間のピークアクセス速度は409.6GB/sになります。当初のサポートは16GB、32GB、64GBのDIMMに限定されており、プロセッサで最大1TBまでアドレス指定できました。後に128GBと256GBのDIMMのサポートが発表され、[19] [21]プロセッサあたり最大4TBまで可能になりました。
仕様
POWER8 [22] [23]コア には、ロードストアユニットに含まれる64KBのL1データキャッシュと、命令フェッチユニットに含まれる32KBのL1命令キャッシュ、および緊密に統合された512KBのL2キャッシュがあります。1サイクルで、各コアは最大8つの命令をフェッチし、最大8つの命令をデコードしてディスパッチし、最大10の命令を発行して実行し、最大8つの命令をコミットすることができます。[24]
各 POWER8 コアは、主に次の 6 つの実行ユニットで構成されています。
- 命令フェッチユニット(IFU)
- 命令シーケンスユニット (ISU)
- ロード・ストアユニット
- 固定小数点ユニット (FXU)
- ベクトルとスカラーの単位 (VSU)
- 10進 浮動小数点ユニット（DFU）
各コアには 16 個の実行パイプラインがあります。
- 2つの固定小数点パイプライン
- 2つのロードストアパイプライン
- 2つのロードパイプライン
- 4 つの倍精度 浮動小数点パイプライン。8 つの単精度パイプラインとしても機能します。
- VMX および VSX AltiVec命令をサポートする 2 つの完全に対称なベクター パイプライン。
- 1つの暗号化パイプライン（AES、ガロアカウンタモード、SHA-2）[25]
- 1つの分岐実行パイプライン
- 1つの条件レジスタ論理パイプライン
- 10進浮動小数点パイプライン
4×16エントリのより大きな発行キュー、改良された分岐予測機能を備え、2倍のキャッシュミスを処理できます。各コアは8ウェイハードウェアマルチスレッド化されており、1つ、2つ、4つ、または8つすべてのスレッドをアクティブにするように動的かつ自動的にパーティション分割できます。[1] POWER8では、ハードウェアトランザクションメモリのサポートも追加されました。[26] [27] [28] IBMは、各コアがシングルスレッド操作でPOWER7の1.6倍高速であると見積もっています。
POWER8 プロセッサは 6 または 12 チップレット設計で、4、6、8、10、または 12 個のアクティブ化チップレットのバリエーションがあり、1 つのチップレットは 1 つの処理コア、 64 バイト幅のバス (前身の[1]の 2 倍の幅) 上の512 KB のSRAM L2 キャッシュ、およびすべてのチップレット間で共有可能なチップレットあたり 8 MB の L3 eDRAM キャッシュで構成されます。[5]したがって、6 チップレット プロセッサには 48 MB の L3 eDRAM キャッシュがあり、12 チップレット プロセッサには合計 96 MB の L3 eDRAM キャッシュがあります。このチップは、Centaur コンパニオン チップを使用して最大 128 MB のオフチップ eDRAM L4 キャッシュも利用できます。オンチップ メモリ コントローラは、1 TB の RAM と 230 GB/s の持続メモリ帯域幅を処理できます。オンボードのPCI Expressコントローラは、システムの他の部分への48GB/秒のI/Oを処理できます。コアは2.5～5GHzのクロック速度で動作するように設計されています。[15]
6 コア チップは、IBM のスケール アウト サーバーのデュアル チップ モジュール (DCM) にペアで搭載されています。ほとんどの構成ではすべてのコアがアクティブになるわけではないため、実際のコア数が異なるさまざまな構成になります。12 コア バージョンは、ハイエンドの E880 および E880C モデルで使用されます。
IBMのシングルチップPOWER8モジュールはTurismo [29]と呼ばれ、デュアルチップバリアントはMurano [30]と呼ばれています。PowerCoreの修正バージョンはCP1と呼ばれています。
NVLink 搭載 POWER8
これはIBMのオリジナルの12コアPOWER8の改訂版で、以前はPOWER8+と呼ばれていました。主な新機能は、Nvidiaのバス技術NVLinkをサポートし、最大4つのNVLinkデバイスをチップに直接接続できることです。IBMは、他のPOWER8ソケットへのSMP接続用のAバスおよびPCIインターフェイスを削除し、NVLinkインターフェイスに置き換えました。2番目のCPUソケットへの接続は、Xバス経由で提供されるようになりました。それ以外は、サイズが659 mm 2にわずかに増加した以外は、以前のPOWER8プロセッサと比較して違いはわずかです。[31] [32] [33] [34]
ライセンシー
2014年1月19日、蘇州パワーコアテクノロジー社は、 OpenPOWER Foundationに加盟し、POWER8コアのライセンスを取得して、ビッグデータやクラウドコンピューティングアプリケーションで使用するためのカスタムメイドのプロセッサを設計すると発表した。[35] [36]
バリエーション
- IBM Murano – 2 つの 6 コア チップを搭載した 12 コア プロセッサ。スケールアウトプロセッサは、コアが無効な構成で利用できます。
- IBM Turismo – シングルチップ 12 コア プロセッサ。スケールアッププロセッサは、ライセンス供与され、コアが無効になった構成で購入できる市販製品です。
- PowerCore CP1 – 米国と中国間の輸出規制によりセキュリティ機能が改訂されたPOWER8の派生製品。ニューヨーク州イーストフィッシュキルのGlobalFoundries（旧IBMの工場）工場で製造される。2015年に発売。[37] [38]
システム
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- IBM
- スケールアウトサーバー。1つまたは2つのソケットをサポートし、各ソケットには6コアのPOWER8プロセッサー2基を搭載したデュアルチップモジュールが搭載されています。2Uまたは4Uのフォームファクターと、タワー構成のいずれかで提供されます。「L」バージョンはLinuxのみを実行し、他のバージョンはAIX、IBM i、Linuxを実行します。「LC」バージョンはOpenPOWERパートナーによって構築されています。[39] [40] [41]
- Power Systems S812L – 1×POWER8 DCM（4、6、または8コア）、2U
- Power Systems S814 – 1×POWER8 DCM（6または8コア）、4Uまたはタワー
- Power Systems S822およびS822L – 1× または 2× POWER8 DCM (6、10、12、または 20 コア)、2U
- Power Systems S824およびS824L – 1× または 2× POWER8 DCM (6、8、12、16、または 24 コア)、4U
- Power Systems S821LC「Stratton」 – 2×POWER8 SCM （8または10コア）、1U。最大512GBのDDR4 RAM、4つのCentaur L4チップでバッファリング。Supermicro製。[42]
- Power Systems S822LC for Big Data "Briggs" – 2×POWER8 SCM（8または10コア）、2U。最大512 GB DDR4 RAM、4つのCentaur L4チップでバッファリング。Supermicro製。[42]
- エンタープライズサーバーは、4つのソケットを持つノードをサポートし、各ノードには8、10、または12コアのモジュールが搭載され、最大16ソケット、128コア、16TBのRAMを搭載します。これらのマシンでは、AIX、IBM i、またはLinuxを実行できます。[19]
- Power Systems E850 – 2×、3×、または4× POWER8 DCM（8、10、または12コア）、4U
- Power Systems E870 – 1× または 2× 5U ノード、それぞれに 8 または 10 コアの POWER8 シングルチップ モジュールを搭載した 4 つのソケットがあり、最大合計 80 コアに対応
- Power Systems E880 – 1x、2x、3x、または4x 5Uノード、それぞれに8または12コアのPOWER8シングルチップモジュールを搭載した4つのソケットがあり、最大合計192コアに対応
- 高性能コンピューティング:
- Power Systems S812LC – 1×POWER8 SCM（8または10コア）、2U。Tyan製。[43]
- Power Systems S822LC「Firestone」 – 2×POWER8 SCM（8または10コア）、2U。2つのNvidia Tesla K80 GPUと最大1TBの汎用DDR3 RAM。Wistron社製。 [ 37] [43] [44] [45]
- Power Systems S822LC for HPC "Minsky" – 2×POWER8+ SCM（8または10コア）、2U。最大4つのNVLinked Nvidia Tesla P100 GPUと最大1TBの汎用DDR4 RAM。Wistron社製。 [ 42] [46]
- ハードウェア管理コンソール
- 7063-CR1 HMC – 1×POWER8 SCM（6コア）、1U。SuperMicro「Stratton」設計に基づく。[47]
- ティアン
-
- SP010GM2NRと呼ばれるシングルチップPOWER8ソケットを1つ備えたATXマザーボード。[29]
- Palmetto GN70-BP010、OpenPowerリファレンスシステム。Tyanのマザーボードをベースにした2Uサーバー、4コアPOWER8 SCM 1基、RAMソケット4基を搭載。[29] [48]
- Habanero TN-71-BP012 . 2U、8コアPOWER8 SCM 1基、RAMソケット32個[37] [45] [48]
- GT75-BP012 . 1U、8コアまたは10コアのPOWER8 SCM 1基とRAMモジュール用ソケット32個付き[49]
- グーグル
- Googleは内部使用のみを目的とした2つのソケットを備えたマザーボードを公開した。[50] [51]
- スタック速度
- StackVelocity は、高性能リファレンス プラットフォーム Saba を設計しました。
- インスパー
- インスパーはIBMと契約を結び、POWER8と関連技術をベースにしたサーバーハードウェアを開発している。[52] [53]
- 4Uサーバー、POWER8ソケット2個。[54]
- シラスケール
- RM4950 – 4U、4コアPOWER8 SCM、4つのNvidia Tesla K40アクセラレータ搭載。Tyanのマザーボードをベースにしている。[37] [44] [45] [55]
- ズームネットコム
- RedPOWER C210およびC220 – 2つのPOWER8ソケットと64個のRAMモジュール用ソケットを備えた2Uおよび4Uサーバー。[37] [56]
- RedPOWER C310およびC320 – 2つのCP1ソケットを備えた2Uおよび4Uサーバー。[56]
- 荘和
- OP-1X – 1U、シングルソケット、32個のRAMスロット。[37] [57]
- ラックスペース
- Barreleye – 1U、2ソケット、32 RAMスロット。OnMetalサービスで使用するためのOpen Compute Projectプラットフォームに基づいています。 [45] [57] [58] [59] [60]
- ラプター コンピューティング システムズ / ラプター エンジニアリング
- Talos I – 未発表の4Uサーバーまたはワークステーション、1ソケット、8 RAMスロット。[61]
- ペンギンコンピューティング
- マグナ製品シリーズ[62] [63]
- マグナ2001（ソフトウェア開発）[64]
- マグナ1015（仮想化）[65] [66]
- マグナ2002とマグナ2002S（機械学習）[67] [68]
参照
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外部リンク
Wikimedia Commons には、POWER8 システムに関連するメディアがあります。
- POWER8 の概要、IBM Power Systems、Wayback Machineに 2020-08-06 にアーカイブ(PDF)