Programavimas

IBM „Power5“ procesorius vertas antro žvilgsnio

Jei viskas būtų lygu ir IBM padarytų savo sistemas prieinamomis, kaip daro „Dell“ ir „Hewlett-Packard“, „IBM Power5“ procesorius galėtų palaidoti „Intel“ „Itanium 2“. Pirmą kartą pristatytas praėjusią vasarą, „Power5“ yra vienas iš dviejų smūgis, inžinerijos triumfas iš įmonė, pasižyminti ne tik procesoriaus dizainu, bet ir mikronų mikroschemų gamyba bei pakavimu.

Žinoma, „Power5“ yra daug greitas. Tačiau tai taip pat gali būti vertinama kaip pirmasis rimtas IBM bandymas patenkinti klientų poreikius viršijant greitį. „Power5“ siūlo didesnį energijos vartojimo efektyvumą ir nepaprastą mastelio keitimą, palaiko ne IBM operacines sistemas (įskaitant „Linux“ ir „Windows“), taip pat teikia skaidymą ir virtualizavimą, kurio neprilygsta dabartinė „Intel“ technologija.

„Power5“ taip pat numato naujos kartos 64 bitų „PowerPC“ pagrindu sukurtas darbo vietas ir serverius iš ilgamečio IBM partnerio „Power“, „Apple Computer“. Ir neseniai IBM patraukė netikėtu žingsniu įmonei, paremta patentais, paskelbdama „Power“ architektūrą ir įrankius pagal atvirą licenciją.

Yra labai daug būdų, kuriais „Power5“ įtaka viršija IBM pagrindinę klientų, turinčių aukštakulnius, pagrindus. Nors IBM taip pat parduoda „Itanium 2“, „Opteron“ ir „Xeon“ serverius, panašu, kad bendrovė aiškiai ketina atiduoti „Power5“ sistemas „Linux“ ir „Windows“ administratorių rankose. Ar tai bus prasminga, spręs klientai, tačiau didžiulis techninis „Power5“ raumuo ir šlubuojantis „Itanium“ architektūros turtas reikalauja, kad IBM pagrindinis procesorius leistųsi į kelionę mūsų mikroskopu.

Valdžios paslaptys

IBM nuolat pritraukė šviesiausius protus, tokius inžinierius, kurie nusipelnė monikerio „kompiuterio mokslininko“. Devintajame dešimtmetyje šie mokslininkai sukūrė procesoriaus architektūrą, sukurtą našumui: „IBM 801“, originalų RISC procesorių. „801“ palikimas gyvuoja „IBM Power“ serijoje įmontuotų procesorių.

Pagrindinis skirtumas tarp RISC procesoriaus ir CISC procesoriaus, pavyzdžiui, „Intel“ x86, gali būti vertinamas kaip virvės traukimas tarp programuotojų ir lustų dizainerių. CISC procesoriai yra skirti palengvinti programų kūrėjų gyvenimą, sumažinant bendras operacijas iki pavienių, ilgai vykdančių vietinių nurodymų, suteikiant CISC reputaciją kaip lėtą, bet draugišką dizainą. Atsižvelgiant į tai, RISC yra greitas ir nedraugiškas. Kiekviena jo paprasta instrukcija tarnauja labai siauram tikslui, greitai įvykdoma ir ypač gerai lygiagreti. RISC reikalingi kantrūs, gabūs programuotojai ir kruopščiai optimizuoti kompiliatoriai; RISC sėkmė liudija abiejų gausą.

Geriausiai žinomas „Power5“ atributas yra dviejų atskirų RISC branduolių integravimas vienoje mikroschemoje. „AMD“, „Intel“ ir „Sun Microsystems“ pranešimuose apie būsimus daugiagyslius procesorius dėmesys buvo sutelktas į šį „Power5“ aspektą, tačiau daugialypis ryšys taip pat buvo jo pirmtakų „Power4“ ir „Power4 +“ bruožas. Pasak IBM, „Power5“ yra visiškai suderinamas su „Power4“ vykdomaisiais failais. Daugiagyslių stebuklas yra tas, kad vamzdžių svajonė apie didesnį greitį pasiekiama mažesnėje erdvėje be žymiai padidėjusios šilumos. Tačiau, kaip pamatysite, daugiagysliai nėra tiesiog SMP mikroschemoje.

Viena vertus, „Power5“ branduoliai turi labai greitą 2 lygio talpyklą. Talpyklos greitis ir kiekis yra visų mikroprocesorių veikimo veiksnys. („X86“ evoliucija rodo, kad „Intel“ yra visiškai apsėsta talpyklos.) Kai paprastos instrukcijos taip greitai skraido per RISC procesorių, talpyklos efektyvumas mažinant kelionių į RAM skaičių tampa viso dizaino raktu.

„Power5“ 2 lygio talpykla iš viso yra mažiau nei 2 MB. Naudojant bendrą talpyklą, vieno branduolio gauti duomenys yra iškart prieinami kitam, todėl padidėja tikimybė, kad norint gauti kitą programos instrukciją ar duomenų bloką nereikės kelionės į naikinančią RAM. Tačiau bendroji talpykla taip pat labiau tikėtina, kad branduoliai bandys prieiti prie talpyklos tuo pačiu metu, ko jie negali padaryti.

IBM įdiegė talpyklos ginčo spragą, padalijusi 2 lygio talpyklą į tris segmentus. Šis dizainas leidžia beveik tuo pačiu metu pasiekti talpyklą, jei abi šerdys patenka į skirtingus talpyklos segmentus. IBM turi dar vieną kūrybišką 2 lygio talpyklos ginčo problemos sprendimą: stebinančią 36 MB išorinę 3 lygio talpyklą. Kiekvienam branduoliui priklauso tik jo 3 lygio talpykla, todėl nėra galimybės konfliktuoti tarp branduolių. Nors 3 lygio talpykla nėra toli gražu greita kaip 2 lygio, 3 lygis yra daug greitesnis nei pagrindinė atmintis, o „Power5“ dizainas daro ryšį tarp pagrindinės ir susijusios 3 lygio talpyklos tiesiogine nuoroda. Mes manome, kad IBM perdarytas 3 lygio talpyklos dizainas yra vienas iš geriausių „Power5“ dizaino laimėjimų.

Kitas reikšmingas „Power5“ padidėjimas yra lusto atminties valdikliai. Kiekvienas „Power5“ branduolys turi savo valdiklį ir gali valdyti tam skirtą pagrindinės atminties bloką. Tai daro didžiulę įtaką bendram našumui, kaip matėme palyginus, pavyzdžiui, „Opteron“ ir „Xeon“ atminties pralaidumą. „Power5“ atveju dizainas atitinka IBM daugiapakopio lygiagretinimo strategiją.

Dviejų nepakanka

„Power5“ nėra tik dviejų branduolių; jis įgyvendina „Power4“ SMT („Simply Multi-Threading“) funkciją, suteikiančią kiekvienai šerdžiai galimybę vykdyti instrukcijas iš dviejų gijų vienu metu, esant tam tikroms sąlygoms. SMT yra panašus į „Intel“ HTT („Hyper-Threading Technology“), tačiau turi aiškių pranašumų, dėl kurių „tam tikros sąlygos“ tampa platesnės ir kurie dinamiškai optimizuoja lygiagretinimą analizuodami ir prioritetizuodami gijas, kad lygiagretus vykdymas taptų efektyvesnis - manome, daug efektyvesnis. Nors testuojant sunku atskirti, „Power5“ diegimas turėtų pralenkti maksimalų 30 procentų padidėjimą, kurį „Intel“ projektuoja HTT.

„Power5“ prideda dvi pagrindines, bet labai reikalingas gijų prioritetų nustatymo schemas. Dinaminis išteklių balansavimas bando išlaikyti sklandų instrukcijų srautus analizuodamas gijų elgesį ir šalindamas kodą, kuris galėtų sulėtinti SMT srautą. Pavyzdžiui, instrukcijos, kurios turi būti vykdomos nuosekliai, norint gauti tikslų rezultatą, gali tam tikrą laiką užrakinti tą giją procesoriuje. „Power5“ bando tai nuspėti ir vykdyti paprastesnes instrukcijas, kol atsiras vietos atlikti seką neužkemšant SMT.

Dar vienu nuostabiu dizaino pranašumu „Power5“ reguliuojamas gijos prioritetas suteikia operacinėms sistemoms, tvarkyklėms ir programoms galimybę kiekvienai gijai priskirti savavališką prioriteto lygį. Šis programos apibrėžtas gijos prioritetas įtraukiamas į dinaminio išteklių balansavimo skaičiavimus ir yra naudojamas plačiau, norint nustatyti, kiek laiko gija lieka aktyvi procesoriuje. Tai taip pat suteikia operacinėms sistemoms lengvą būdą kontroliuoti energijos taupymą.

Jei turite daug svarbių temų, dėžutė bus karšta. Tačiau kai OS mažina siūlų prioritetus, procesorius paleis daugiau tuščiosios eigos ciklų ir todėl veiks vėsiau. Jei numušite visus siūlų prioritetus iki žemiausio lygio, procesorius persijungia į miego režimą. Tai paprasčiausias požiūris į energijos valdymą, kokį tik galime įsivaizduoti.

Galiausiai „Power5“ naudoja tai, ką žino apie kiekvienai RISC instrukcijai reikalingas patalpas, kad iš esmės išjungtų lusto dalis, kurios tuo metu nereikalingos. Tai galbūt iš naujo sukels liūdnai pagarsėjusias „Power“ energijos ir šilumos problemas. Tai neabejotinai atrodo paprasčiau nei OS valdomos energijos valdymo schemos, pvz., Naudojamos x86 procesoriuose.

Gali niekada nepastebėti

Vien dėl technologijų „Power5“ gali valdyti. Bet neįtikėtina, kaip gali atrodyti daugeliui „Itanium 2“ skeptikų, kurie dalijasi savo nuomone , dauguma stebėtojų jau pavadino „Itanium 2 / Power5“ konkursą „Intel“ naudai.

Tai keistas vertinimas, nes šiuo atveju IBM traukia „Intel“ į „Intel“. RISC priklauso „Unix“ rinka, „Unix“ priklauso vidutinės ir aukščiausios klasės rinka, o „Intel“ RISC nedaro. Tai šalta dėl tų milijonų dolerių kainuojančių didelių geležinių pirkimo užsakymų. „Intel“ yra faktiškai užrakinta, nebent ji gali įtikinti pirkėjus, kad „Itanium 2“ paseno RISC. Ar „Intel“ galės įsilaužti? Manome, kad prireiks metų, kol „Itanium“ nustums RISC į šalį, ir nors jis įsilaužs, „Power“ ir „Sparc“ toliau vystysis.

Dėl to sunku skambinti tuo, kad IBM nori „Intel“ rinkos tiek, kiek „Intel“ nori IBM. IBM parduoda „Power5“ serverius už 5000 USD su iš anksto įdiegta „Linux“. Grįžkite atgal ir nuskaitykite specifikacijas, kad suprastumėte, kodėl 5 000 USD vertės „Power5“ serveris gali būti malonus.

„Power“ akmenis išraižę analitikai pastebi, kad IBM lustų verslas neuždirba pinigų. Tačiau jos sistemų verslas yra, ir dabar šie du vienetai yra vienas. Tai protingas žingsnis: sukurkite lustus savo parduodamoms sistemoms; kurti sistemas aplink jūsų daromus lustus. Taip pat protinga išleisti dizainą ir įrankius visuomenei. Kiekvienas atviras licencijos turėtojas yra potencialus gamybos klientas, o neapkrauta intelektinė nuosavybė ateis iš genijų, kurie nėra IBM atlyginimų sąraše.

Tai yra geros patekimo į rinką strategijos. Jei tik IBM nereikėtų bendrauti su klientais. „Big Blue“ niekada nesugebėjo savo žemiausio katalogo ženklo lako ir klientų pasitikėjimo, kurį „Dell“ ir HP mėgaujasi kastuvais. Puikus IBM inžinierių darbas yra vertinamas prastos įmonės rinkodaros. Tikėtina, kad jei dabar neveikiate „IBM“ įrangos, niekada nežiūrėsite į „Power5“ serverį, neatsižvelgdami į kainą.

IBM sąmoningai perėjo „Power5“ sėkmę į „Linux“ pradiniame lygmenyje. Tačiau sunku išgauti pridėtinę vertę iš programinės įrangos, kurią visuomenė mano, kad ją galima atsisiųsti nemokamai, o „Linux“ yra OS, kurios pirkėjai nėra linkę pirkti naujos aparatinės įrangos. Kitaip tariant, „Linux“ neparduos „Power5“ įvesties serverių. 5000–6000 USD kainuojantis pigiausias IBM „Power5“ serveris nėra pakankamai pigus, palyginti su purvinu „Opteron“ arba „Xeon EM64T“ („Extended Memory 64 Technology“) serveriu, kuriame veikia „Linux“.

Kita vertus, didelis „Unix“ lygintuvas parduoda pats save, o klientai visada pirks daugiau to, ką jau naudoja. Jie pirks tai, ką pataria jų sprendimų konsultantai. IBM pralenkia visas kitas savo galimybėmis susigaudyti pagrindinėse sąskaitose. Negalite apgauti kliento be IBM aparatinės įrangos vidutiniame ir aukštesniame diapazone. Taigi bendra „Power5“ žinutė bus išaiškinta spaudai ir plačiajai visuomenei, tačiau kostiumai šioje srityje aplenkia IBM rinkodarą. Santykiuose tarp IBM ir IBM jūs negalite įveikti IBM.

„Power5“ turi beveik viską: greitį, paprastumą, naujoves, vientisą atgalinį suderinamumą, brandų kūrimo įrankių rinkinį ir technologinio milžino palaikymą. Tai neprilygstamas inžinerijos pasiekimas, kurį sukūrė protingiausi pasaulio inžinieriai. Jei IBM rinkodara kada nors atitiks jo inžinerijos intelektą, saugokitės „Intel“.