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 パワー10 SCM | |
| 一般情報 | |
|---|---|
| 発売 | 2021 |
| デザイン： | IBM、OpenPowerパートナー |
| 共通メーカー | |
| パフォーマンス | |
| 最大CPU クロックレート | +3.5GHz～+4GHz |
| キャッシュ | |
| L1キャッシュ | コアあたり48+32 KB |
| L2キャッシュ | コアあたり 2 MB |
| L3キャッシュ | チップあたり120 MB |
| アーキテクチャと分類 | |
| テクノロジーノード | 7nm |
| マイクロアーキテクチャ | P10 |
| 命令セット | パワー ISA (パワー ISA v.3.1 ) |
| 物理的仕様 | |
| コア |
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| パッケージ |
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| ソケット |
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| 歴史 | |
| 前任者 | パワー9 |
Power10は、オープンソースのPower ISAをベースにしたスーパースカラー、マルチスレッド、マルチコアの マイクロプロセッサーファミリーで、2020 年 8 月に Hot Chips カンファレンスで発表された、Power10 CPU を搭載したシステムです。2021 年 9 月から IBM Power10 Enterprise E1080 サーバーで一般提供が開始されます。
このプロセッサは 15 個のコアが使用可能になるように設計されていますが、歩留まりの問題をコスト効率よく考慮するために、製造中に予備のコアが組み込まれます。
Power10ベースのプロセッサは、サムスン社によって7nmプロセスで製造され、 602 mm 2 の シリコンダイ上に18層の金属と180億個のトランジスタが搭載される予定である。[1] [2] [3] [4]
Power10の主な特徴は、ワット当たりのパフォーマンスの向上と、人工知能（AI）ワークロードに重点を置いたメモリとI/Oアーキテクチャの強化です。[5]
デザイン
Power10の各コアは、その前身であるPOWER9と比較して、ほとんどの機能ユニットが2倍になっています。コアは8ウェイマルチスレッド（SMT8）で、48KBの命令L1キャッシュと32KBのデータL1キャッシュ、2MBの大容量L2キャッシュ、4096エントリの非常に大きな変換ルックアサイドバッファ（TLB）を備えています。 [3]さまざまなキャッシュステージとTLBへのレイテンシサイクルは大幅に削減されました。各コアには8つの実行スライスがあり、それぞれに浮動小数点ユニット（FPU）、算術論理ユニット（ALU）、分岐予測子、ロードストアユニット、SIMDエンジンが1つずつあり、 Power ISA v.3.1の新しいプレフィックス/ヒューズ命令から128ビット（64+64）命令を供給できます。各実行スライスはそれぞれ 20 個の命令を処理でき、共有の 512 エントリ命令テーブルによってバックアップされ、128 エントリ幅 (64 シングルスレッド) のロード キューと 80 エントリ幅 (40 シングルスレッド) のストア キューに送られます。分岐予測機能の向上により、精度が 2 倍になりました。コアには 4 つの行列演算アシスト (MMA) エンジンがあり、[6] SIMD コードの処理が改善され、特にAI 推論ワークロードのパフォーマンスが 20 倍向上する行列乗算命令で効果を発揮します。 [7]
プロセッサには、それぞれ 8 つのコアを持つ 2 つの「半球」があり、64 MB の L3 キャッシュを共有しているため、合計 16 個のコアと 128 MB の L3 キャッシュがあります。歩留まりの問題により、少なくとも 1 つのコアが常に無効になっているため、L3 キャッシュが 8 MB 削減され、使用可能な合計 15 個のコアと 120 MB の L3 キャッシュになります。各チップには、AESやSHA-3などの一般的なアルゴリズムをオフロードする8 つの暗号化アクセラレータもあります。
クロック ゲーティングの強化と各ステージでのマイクロアーキテクチャの見直し、そしてより少ない作業単位でより多くの作業を可能にするヒューズ/プレフィックス命令、より低いメモリ レイテンシとキャッシュ ミスを減らす効果的なアドレス タグ付けを備えたよりスマートなキャッシュにより、Power10 コアは POWER9 の半分の電力を消費します。最大 30% の計算機能の向上と相まって、プロセッサ全体のパフォーマンスは前世代の 2.6 倍ワットあたりで向上します。また、同じモジュールに 2 つのコアを搭載する場合は、同じ電力バジェットで最大 3 倍の速度になります。
コアはそれぞれ 8 つの論理プロセッサのように動作するため、15 コア プロセッサはオペレーティング システムに対して 120 個のコアとして認識されます。デュアル チップ モジュールでは、ソケットあたり 240 個の同時スレッドになります。
入出力
このチップは、オープンなコヒーレントアクセラレータプロセッサインターフェース（OpenCAPI）とオープンメモリインターフェース（OMI）を使用して、メモリとI/Oアーキテクチャを完全に作り直しました。チップ外のコントローラへのシリアルメモリ通信を使用すると、チップとの間の信号レーンが削減され、帯域幅が増加し、プロセッサのメモリ技術が柔軟になります。[4]
Power10 は、DDR3 から DDR5、GDDR、HBM、永続ストレージ メモリなど、幅広いメモリ タイプをサポートしています。これらの構成は、システムの用途に合わせてお客様が変更できます。
Power10 は、RAM からアクセラレータ、クラスタ ノード、保存データに至るまで、あらゆる段階でパフォーマンスを低下させることなくデータを暗号化できます。
Power10 には、アクセラレータ、I/O、その他の高性能キャッシュ コヒーレント周辺機器用のチップ間、システム間、および OpenCAPI バスを可能にするPowerAXON機能が搭載されています。これは、16x ソケット シングル チップ モジュール (SCM) クラスターまたは 4x ソケット デュアル チップ モジュール (DCM) クラスター内のノード間の通信を管理します。また、システムのクラスタリングのメモリ セマンティクスも管理し、Power10 クラスター全体でコアから最大 2 PB の RAM へのロード/ストアアクセスを可能にします。IBM はこの機能をMemory Inceptionと呼んでいます。
OMI と PowerAXON はどちらも、チップ外で 1 TB/秒の通信を処理できます。
Power10にはPCIe 5が搭載されています。SCMには32x PCIe 5レーンがあり、DCMには64x PCIe 5レーンがあります。Power10からNVLinkサポートを削除する決定は、PCIe 5.0の帯域幅機能により、Power10が設計されたユースケースではNVLinkサポートが時代遅れになったためです。[3]オンチップNVLinkサポートは、以前はPOWER8とPOWER9の独自のセールスポイントでした。
バリエーション
Power10チップには、パッケージ内のファームウェアによって定義された2つのバリエーションがあります。チップは物理的には同一であり、違いはファームウェアで設定されていますが、製造後にユーザーやIBMによって変更することはできません。[8]
- 15×SMT8コア
- 高スループットだが計算負荷の少ないアプリケーション向けに最適化
- 30×SMT4コア
- 複雑な命令セットと、キャッシュに情報をロードするための複数のサイクルを必要とする、計算負荷の高いアプリケーション向けに最適化されています。
モジュール
Power10 には、シングル チップ モジュール(SCM) 1 つとデュアル チップ モジュール(DCM と eSCM) 2 つの 3 つのフリップチップ プラスチック ランド グリッド アレイ(FC-PLGA)パッケージがあります。
- SCM、シングル チップ モジュール – 3.6～4.15 GHz、最大 15 個の SMT8 コア。最大 16 個のソケットをクラスター化できます。x32 PCIe 5 レーン。モジュール サイズ: 68.5×77.5 mm。このモジュールは、他の Power10 SCM モジュールを直接接続する対称型マルチプロセッシング (SMP) ケーブル用の 8 つのコネクタが基板 (OTF) 上に備わった独自の構成になっています。
- DCM、デュアルチップモジュール – 3.4-4.0GHz、最大24個のSMT8コア。最大4個のソケットをクラスター化可能。x64 PCIe 5レーン。DCMは以前の製品と同じ熱範囲です。モジュールサイズ：74.5×85.75 mm。DCMには4つのバリエーションがあります。[9]
- EPEU - 12 コア、3.36-4.0 GHz
- EPEV - 18 コア、3.2～4.0 GHz
- EPGW - 24 コア、2.95～3.9 GHz
- EHC8 - 24 コア、2.95～3.9 GHz (北米ヘルスケア向け)
- eSCM、エントリー シングル チップ モジュール – 3.0～3.9 GHz、最大 8 つの SMT8 コア。2 つの Power10 チップを組み合わせています。最初のチップは 4～8 個のアクティブ コアで完全に機能します。もう 1 つのチップは、PCIe 機能のみを使用し、多数の PCIe レーンを備えた IO スイッチとして機能します。これらの eSCM モジュールは、最大 4 つのソケットにクラスター化できます。モジュール サイズ: 74.5×85.75 mm。eSCM は「ioscm」とも呼ばれます。[10] [11]
システム
企業
IBM Power E1080（コードネームDenali）は、IBMの最上位Power10コンピューターです。1～4個のCentral Electronics Complex（CEC）ノードで構成され、各ノードは5Uのスペースを占めます。各ノードには4個のPower10 SCMがあり、プロセッサーあたり10、12、または15個のSMT8コアと最大16 TBのOMI - DDR4 RAMで構成可能です。Power E1080は、 AIX、IBM i、およびリトルエンディアンLinuxを実行するPowerVMをネイティブに実行します。[12] E1080システムには、監視と構成のために高さ2Uのシステム制御装置も必要です。
Power E1080 は、CEC ノードごとに 4 つ、合計 16 個の I/O 拡張ドロワーもサポートします。各拡張ドロワーは、2 つの PCIe ファンアウト モジュールによってそれぞれの CEC ノードに接続され、12 個の FHFL PCIe スロットを備えています。これらのスロットのうち 4 つはPCIe 3.0 x16 で、残りの 8 つは PCIe 3.0 x8 です。最大仕様構成では、Power E1080 は 16 ソケット システム全体で 192 個のシングル スロット PCIe カードをサポートできます。[13]
ミッドレンジ
- IBM Power E1050 - 4Uケース。2～4× CPUソケット、2～4× DCMモジュール、24～96コア。最大16TB RAMをサポートする64× OMIメモリスロット。11× PCIeスロット、8× gen.5、3× gen.4。最大64TBのNVMeベースSSD用の10スロット。Linux、AIX、またはIBM iオペレーティングシステムを組み合わせて実行します。[9]
スケールアウト
SモデルはLinux、IBM i、AIXを実行できます。LモデルはLinux用に作られていますが、利用可能なCPUコアの最大25%でAIXとIBM iを実行できます。[10]
- IBM Power S1024 および L1024 - 4U ケース。1 ～ 2× DCM モジュール用の 1 ～ 2× CPU ソケット、24 ～ 48 コア。最大 8 TB の RAM をサポートする 32× OMI メモリ スロット。10× PCIe スロット、8× gen.5、2× gen.4。最大 102 TB の NVMe ベース SSD 用の 16 スロット。
- IBM Power S1022 および L1022 - 2U ケース。1 ～ 2× DCM モジュール用の 1 ～ 2× CPU ソケット、24 ～ 40 コア。最大 4 TB の RAM をサポートする 32× OMI メモリ スロット。10× PCIe スロット、8× gen.5、2× gen.4。最大 51 TB の NVMe ベース SSD 用の 8 つのスロット。
- IBM Power S1022s - 2U ケース。1～2× eSCM モジュール用の 1～2× CPU ソケット、4～16 コア。最大 2 TB の RAM をサポートする 16× OMI メモリ スロット。10× PCIe スロット、8× gen.5、2× gen.4。最大 51 TB の NVMe ベース SSD 用の 8 つのスロット。
- IBM Power S1014 - 4U ケースまたはデスクサイド タワー。4 または 8 コアの Power10 eSCM モジュール 1 個。最大 1 TB の RAM をサポートする OMI メモリ スロット 8 個。PCIe スロット 5 個、gen.5 が 4 個、gen.4 が 1 個。最大 102 TB の NVMe ベース SSD 用のスロットが 16 個。
- IBM Power S1012 - 2U、ハーフワイド ケースまたはデスクサイド タワー。1、4、または 8 コアの Power10 eSCM モジュール x 1。最大 256 GB の RAM をサポートする 4 つの OMI メモリ スロット。4 つの PCIe スロット、4 つの Gen.5。最大 6.4 TB の NVMe ベース SSD 用の 4 つのスロット。
オペレーティングシステムのサポート
以前のPOWER CPUとの比較
7nm 製造プロセスへの変更により、ワットあたりのパフォーマンスが大幅に向上します。
PowerAXON機能は現在、複数のクラスター ノード間で共有される統合クラスター メモリ空間が2 PBまで拡張され 、PCIe 5のサポートも含まれています。
新しいSIMD命令とbfloat16、INT4(INTEGER)、INT8(BIGINT)などの新しいデータ型[16] [17]はAIワークロードの改善を目的としています。
以前のPOWER9およびPOWER8 CPUとは異なり、Power10ではCPUモジュールのセキュリティに敏感な領域にクローズドソースのサードパーティ製ファームウェアが必要であり、必要なオフモジュールメモリコントローラにもクローズドソースのサードパーティ製ファームウェアが必要です。[18]
ブランディング
Power10 は、POWER9 やこれまでのすべての POWER プロセッサのように大文字で表記されていないという点で珍しい。この変更は IBM の Power Systems 製品ブランド変更の一環であり、Power10 以降は単に「Power」となっている。Power10 にもロゴがある。[19]
参照
参考文献
- ^ イアン・カトレス博士（2020年8月17日）。「Hot Chips 2020 ライブブログ：IBM の POWER10 プロセッサー、Samsung 7nm 上」。AnandTech。
- ^ Quach, Katyanna (2020年8月17日). 「IBMはSamsungと協力してPower10プロセッサーを7nmにまで削減、2021年末までに出荷予定」The Register。
- ^ abc Schilling、Andreas（2020年8月17日）。「IBM Power10は、SMT8、PCIe 5.0、DDR5を搭載した30コアを提供」。Hardware LUXX（ドイツ語）。
- ^ ab Kennedy, Patrick (2020年8月17日). 「IBM POWER10、コンピューティングの聖杯を求めて」. ServeTheHome .
- ^ 「IBM、次世代IBM POWER10プロセッサーを発表」。IBM 。 2020年8月17日。
- ^ Jose Moreira、Puneeth Bhat AH、Satish Kumar Sadasivam (2021 年 4 月 15 日)。行列乗算アシストのベスト プラクティス ガイド。
- ^ ラッセル、ジョン（2020年8月17日）。「IBMがPower10を発表。新しいメモリスキーム、セキュリティ、推論機能を紹介」HPCwire。
- ^ Prickett Morgan、Timothy（2020年8月31日）。「IBMのPower10システム向けの可能性のある設計」。IT Jungle。
- ^ ab Giuliano Anselmi、Marc Gregorutti、Stephen Lutz、Michael Malicdem、Guido Somers、Tsvetomir Spasov (2022 年 7 月 11 日)。「IBM Power E1050 の技術概要と紹介」(PDF)。
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ ab Giuliano Anselmi、Young Hoon Cho、Andrew Laidlaw、Armin Röll、Tsvetomir Spasov (2022 年 7 月 19 日)。「IBM Power S1014、S1022s、S1022、および S1024 の技術概要と紹介」(PDF)。
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ GitHub/OpenPower/Rainier ソース
- ^ これが世界で最も強力なサーバーの様子です
- ^ ジュリアーノ・アンセルミ、マニッシュ・アローラ、イヴァイロ・ボジノフ、ディニル・ダス、トゥルグト・ゲンク、バルトロミエイジ・グラボウスキー、マディソン・リー、アーミン・ロール（2021年12月9日）。 「IBM Power E1080 の技術概要と概要」(PDF)。
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ Larabel、Michael (2020 年 8 月 9 日)。「Linux 5.9 で IBM POWER10 のサポートが強化され、新しく高速な SCV システム コール ABI が追加」。Phoronix。
- ^ ab Prickett Morgan、Timothy (2019 年 8 月 6 日)。「IBM の POWER10 アーキテクトと高帯域幅について語る」。The Next Platform。
- ^ Patrizio, Andy (2020年8月18日). 「IBM、次世代POWER10プロセッサーの詳細を発表」. Network World .
- ^ 「データ型エイリアス」。IBM 2020年8月26日。
- ^ 「POWER10の問題はOMIだけではない」。2021年9月8日。
- ^ 「パワー」という名前を叫ぶのはもうやめよう（まあ、ここでのタイトル以外では）