POWER9

POWER9
Gyártás2017
TervezőIBM
GyártóGlobalFoundries
Max CPU órajel4 GHz
Gyártás technológia méret14 nm (FinFET)
UtasításkészletIBM POWER
ArchitektúraPower utasításkészlet-architektúra (Power ISA v.3.0 B)
Magok száma12 SMT8 mag vagy 24 SMT4 mag a lapkán
Magok neveiSforza, Monza, LaGrange
L1 gyorsítótár32 + 32 KiB SMT4 magonként
L2 gyorsítótár512 KiB magpáronként
L3 gyorsítótár120 MiB eDRAM csipenként (10 MiB/mag pár!)
L4 gyorsítótárCentaur memóriapufferen keresztül
Tranzisztorok száma8 000 000 000
ElődPOWER8
UtódPower10
A Wikimédia Commons tartalmaz POWER9 témájú médiaállományokat.
POWER, PowerPC és Power ISA architektúrák
NXP (volt Freescale és Motorola)
IBM
IBM-Nintendo együttműködés
Egyéb
Kapcsolódó hivatkozások
Sablon:Power architektúra

A POWER9 az IBM által gyártott szuperskalár, többszálas, többmagos mikroprocesszor-család, amely a Power utasításkészlet-architektúrán alapul. A POWER8 utódja. 2016 augusztusában jelentették be. A POWER9 alapú processzorok 14 nm-es FinFET eljárással készülnek, 12 és 24 magos kiépítésben, emellett scale out (SO) és scale up (SU) skálázási változatokban elérhetőek, és esetlegesen más változatokban is, mivel a POWER9 architektúra nyitott a licencelés és módosítások céljaira az OpenPOWER Alapítvány tagjai számára. Összesen négy célzott lapka-implementáció létezik (a magok száma szerint 24/SO, 24/SU, 12/SO és 12/SU).

A Summit szuperszámítógép, amely 2024-ben a kilencedik helyen állt a világ szuperszámítógépeinek ranglistáján (a 2024 júniusi TOP500 lista alapján), a POWER9-en alapul, ezek mellett Nvidia Tesla GPU-kat használ gyorsítóként.

Tervezés

Mag

A POWER9 magjának két változata van, egy négyutas többszálas SMT4 és egy nyolcutas SMT8 jelű. Az SMT4 és SMT8 magok összeállítása hasonló, mind a kettő több úgynevezett „szeletből” áll (slice), melyeket közös ütemezők táplálnak. A szelet egyszerű 64 bites egyszálas feldolgozó mag, betöltő-tároló (LSU), fixpontos (ALU) egységekkel és egy vektor-skalár egységgel (VSU, SIMD és lebegőpontos műveletekhez). Két összekapcsolt szelet alkotja a „szuperszeletet” (super-slice). Egy SMT4 mag egy 32 KiB-os (1 KiB = 1024 bájt) L1 utasítás-gyorsítótárat, egy 32 KiB-os L1 adat-gyorsítótárat, egy utasításlehívó egységet (IFU) és egy utasítássorrend-vezérlő egységet (ISU) tartalmaz, amely két szuperszeletet szolgál ki. Az SMT8 mag gyakorlatilag két SMT4 egység, két készlet L1 gyorsítótárral, valamint IFU-kkal és ISU-kkal rendelkezik, melyek négy szuperszeletet hajtanak meg. Ennek eredményeként az a POWER9 12 és 24 magos változatai azonos számú szeletet (96 darabot) és ugyanannyi L1 gyorsítótárat tartalmaznak.

A POWER9 moduláris felépítése lehetővé tette, hogy csökkentsék az utasítás-futószalag fokozatainak számát, így a magoknak mind az SMT4, mind az SMT8 változatban, 12 fokozatú futószalagjuk van (öt fokozattal rövidebb, mint az elődjében, a POWER8-ban), ami elősegíti a 4 GHz körüli órajel-frekvencia megtartását. Ebben a processzortípusban elsőként jelentek meg a 2015 decemberében kiadott Power ISA v.3.0 elemei, az VSX-3 utasításokkal egyetemben. A POWER9 moduláris tervezése alapján több processzorváltozatban készül és licencelhető, az IBM-étől eltérő gyártási eljárással is. A csipen a tömörítést és kriptográfiát segítő társprocesszorok találhatók, valamint egy nagyméretű, alacsony késleltetésű, eDRAM-mal megvalósított L3 gyorsítótár.

A POWER9-en egy új megszakításvezérlő architektúrát vezettek be, ami felváltja a POWER4-től POWER8-ig alkalmazott sokkal egyszerűbb architektúrát, melynek neve „External Interrupt Virtualization Engine”, röviden XIVE. Az XIVE-t az Power10-ben is felhasználják.

Scale out / scale up

A scale out a horizontális skálázást, a scale up a vertikális, ill. felskálázást takarja az IBM terminológiájában, ezeket SO és SU rövidítésekkel jelölik.

  • IBM POWER9 SO – scale-out változat, két foglalatos, legfeljebb 120 GiB/s sávszélességű, közvetlenül csatlakoztatott DDR4 memóriával rendelkező számítógépekre optimalizálva (a tervek szerint 2017-ben vagy 2018 elején jelent meg).
  • IBM POWER9 SU – scale-up változat, négy vagy több foglalatra, nagy NUMA memóriájú gépek számára optimalizált kialakítás, legfeljebb 230 GiB/s sávszélességgel a pufferelt memóriához (25,6 GHz-es jeltovábbítást használ a PowerAXON 25 GT/sec összeköttetési interfésszel).

Mindkét POWER9 változat olyan változatban is szállítható, amelyben egyes magok le vannak tiltva kihozatali okok miatt, így a Raptor Computing Systems először 4 magos chipeket értékesített, és még az IBM is kezdetben legfeljebb 22 magos chipekkel árulta AC922-es rendszereit, annak ellenére, hogy mindkét típusú chip 24 magot tartalmaz a lapkán.

I/O

A lapkákra számos teljesítményt növelő eszköz van építve, ezek segítik a masszív, chipen kívüli be- és kimeneti teljesítményt:

  • Az SO változat integrált DDR4 vezérlőkkel rendelkezik a közvetlenül csatlakoztatott RAM-hoz, míg az SU változat a POWER8-ban bevezetett, chipen kívüli Centaur architektúrát használja a nagy teljesítményű eDRAM (beágyazott DRAM) L4 gyorsítótár és a DDR4 RAM memóriavezérlőkhöz való kapcsolatra.
  • A „Cumulus” és „Nimbus” processzorokban a Bluelink összeköttetést alkalmazzák a több processzor közötti NUMA összeköttetés biztosítására, az Nvidia NVLink protokolljának (NVLink v.2) futtatására, a memóriakoherencia biztosítására a Power9 CPU és az Nvidia „Volta” V100 GPU gyorsítók között, és hogy általánosabb memóriakoherens kapcsolatokat biztosítson más típusú gyorsítókhoz az OpenCAPI portokon keresztül.
  • Általános célú PCIe v.4 csatlakozók normál ASIC-ek, FPGA-k és más perifériák, valamint CAPI 2.0 és a POWER8-hoz tervezett CAPI 1.0 eszközök csatlakoztatásához.
  • Multiprocesszoros (szimmetrikus többprocesszoros rendszer) kapcsolatok más POWER9 processzorok összekapcsolására ugyanazon az alaplapon, vagy más, szorosan kapcsolt felépítési elemekben.

Lapkatípusok

A POWER9 processzorok kétféle maggal készülhetnek, ezen belül scale out vagy scale up (horizontálisan vagy vertikálisan skálázható) konfigurációban. A POWER9 magok vagy SMT4, vagy SMT8 típusúak; az SMT8 magokat PowerVM virtualizációs szoftvert alkalmazó rendszerekhez szánják, míg az SMT4 magok PowerNV rendszerekhez készülnek, melyek nem használnak PowerVM-et és leginkább Linuxot futtatnak. A POWER9 családban a scale out funkcióhoz készült chipek támogatják a közvetlenül csatlakoztatott memóriát, míg a scale up chipek a kettőnél több CPU-foglalattal rendelkező gépekhez használhatók, és pufferelt memóriát használnak.

POWER9 csipek
PowerNV PowerVM
24 × SMT4 mag12 × SMT8 mag
scale out Nimbusismeretlen
scale up Cumulus

Modulok

Az IBM OpenPOWER portálja felsorolja a Nimbus chiphez elérhető három modult, bár a PowerVM-hez készült scale-out SMT8 változat is a LaGrange modult/foglalatot használja:

  • Sforza – 50 mm × 50 mm, 4 DDR4, 48 PCIe sáv, 1 XBus 4B
  • Monza – 68,5 × 68,5 mm, 8 DDR4, 34 PCIe sáv, 1 XBus 4B, 48 OpenCAPI sáv
  • LaGrange – 68,5 × 68,5 mm, 8 DDR4, 42 PCIe sáv, 2 XBus 4B, 16 OpenCAPI sáv

A Sforza modulok land grid array (LGA) 2601 tűs foglalattal készülnek.

Rendszerek

Raptor Computing Systems / Raptor Engineering

  • Talos II – kétfoglalatos munkaállomás/kiszolgáló platform POWER9 SMT4 Sforza processzorok használatával; 2U kiszolgáló (server), 4U kiszolgáló, torony kiépítésben, vagy EATX alaplapként elérhető. A cég biztonságosként és tulajdonos által vezérelhetőként hirdeti, szabad és nyílt forráskódú szoftverrel és firmware-rel kerül forgalomba. Kezdetben 4 magos, 8 magos, 18 magos és 22 magos kiszerelésben szállították, míg a több maggal rendelkező lapkák nem álltak rendelkezésre.
  • Talos II Lite – a Talos II alaplap egyfoglalatos változata, ugyanazon hordozó áramköri lap felhasználásával.
  • Blackbird – egy foglalatos microATX platform SMT4 Sforza processzorokkal (akár 8 magos 160 W-os változatban), 4–8 maggal, 2 RAM bővítőhellyel (a teljes RAM mérete elérheti a 256 GiB-ot).

Google–Rackspace partnerség

  • Barreleye G2 / Zaius – kétfoglalatos szerverplatform LaGrange processzorokkal; mind a Barreleye G2, mind a Zaius váz a Zaius POWER9 alaplapot használja.

IBM

  • Power System AC922 – 2U, 2× POWER9 SMT4 Monza, akár 6× Nvidia Volta GPU-val, 2× CAPI 2.0 csatolt gyorsítókkal és 1 TiB DDR4 RAM-mal. Az AC itt az Accelerated Computing rövidítése; ez a rendszer „Witherspoon” vagy „Newell” néven is ismert.
  • Power System L922 – 2U, 1–2× POWER9 SMT8, 8–12 mag processzoronként, max. 4 TiB DDR4 RAM (1 TiB = 1024 GiB), Linuxot futtató PowerVM.
  • Power System S914 – 4U, 1× POWER9 SMT8, 4–8 mag, max. 1 TiB DDR4 RAM-mal, AIX/IBM i/Linux rendszert futtató PowerVM.
  • Power System S922 – 2U, 1–2× POWER9 SMT8, 4–11 mag processzoronként, max. 4 TiB DDR4 RAM-mal, PowerVM alatt futó AIX/IBM i/Linux.
  • Power System S924 – 4U, 2× POWER9 SMT8, 8–12 mag processzoronként, max. 4 TiB DDR4 RAM-mal, PowerVM alatt futó AIX/IBM i/Linux.
  • Power System H922 – 2U, 1–2× POWER9 SMT8, 4–10 mag processzoronként, max. 4 TiB DDR4 RAM-mal, PowerVM, amely (Linux alatti) SAP HANA (HochleistungsANalyseAnwendung) rendszert futtat, AIX/IBM i-vel a rendszer legfeljebb 25%-án.
  • Power System H924 – 4U, 2× POWER9 SMT8, 8–12 mag processzoronként, max. 4 TiB DDR4 RAM-mal, (Linux-os) SAP HANA-t futtató PowerVM, AIX/IBM i-vel a rendszer legfeljebb 25%-án.
  • Power System E950 – 4U, 2–4× POWER9 SMT8, 8–12 mag processzoronként, max. 16 TiB pufferelt DDR4 RAM.
  • Power System E980 – 1–4× 4U, 4–16× POWER9 SMT8, 8–12 mag processzoronként, max. 64 TiB pufferelt DDR4 RAM.
  • 7063-CR2 hardverkezelő konzol – 1U, 1× POWER9 SMT8, 6 mag, 64–128 GiB DDR4 RAM.

Penguin Computing

  • Magna PE2112GTX – 2U, kétfoglalatos szerver, nagy teljesítményű számítástechnika céljaira, LaGrange processzorokkal szerelve. Gyártja a Wistron.

IBM szuperszámítógépek

POWER9 ostya, a Summit és a Sierra TOP500 tanúsítványaival
  • Summit és Sierra – Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma az Oak Ridge nemzeti laboratóriummal és Lawrence Livermore nemzeti laboratóriummal közösen szerződést kötött az IBM-mel és az Nvidiával két szuperszámítógép, a Summit és a Sierra megépítésére. Ezek POWER9 processzorokon alapulnak, Nvidia Volta GPU-kkal párosítva. A rendszerek a tervek szerint 2017-ben váltak elérhetővé. A Sierra az IBM Power Systems AC922 számítási csomópontján alapul. A Summit első rackjait 2017. július 31-én kezdték szállítani az Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumba. A Summit-ot 2024 novemberében leszerelték, a Sierra még aktív.
  • MareNostrum 4 – a negyedik MareNostrum szuperszámítógép feltörekvő technológiák blokkjában kiépített három fürt (klaszter) egyike egy Nvidia Volta GPU-kkal felszerelt POWER9 klaszter. Ez a klaszter várhatóan több mint 1,5 petaFlops számítási kapacitást biztosít a teljes üzemben. A MareNostrum 4 feltörekvő technológiák blokkja azért jött létre, hogy tesztelje: az új fejlesztések „alkalmasak lehetnek-e a MareNostrum jövőbeli változataihoz”.

Operációs rendszer támogatás

Mint elődjét, úgy a POWER9-et is támogatja a FreeBSD, IBM AIX, IBM i, Linux (PowerVM-mel és anélkül is), és az OpenBSD.

A POWER9 támogatás megvalósítása a Linux kernelben a 4.6-os verzióban kezdődött, 2016 márciusában.

A Red Hat Enterprise Linux (RHEL), SUSE Linux Enterprise (SLES), a Debian Linux, az Ubuntu Linux és a CentOS 2018 augusztusától támogatott.

A GNU Guix csomagkezelő szintén támogatja a POWER9-et, azonban a Guix rendszerdisztribúció támogatása kezdettől fogva „technológiai előzetesként” (Technology Preview) volt elérhető. 2021 augusztusától bizonyos támogatások beépültek a Guix fő disztribúciójába, de maga a platform továbbra is „technológiai előzetes” állapotban van.

Jegyzetek

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Big Blue Aims For The Sky With Power9
  2. 1 2 Shah, Agam (2016. augusztus 23.). "IBM's 24-core Power9 chip: 5 things you need to know" (angol nyelven). PCWorld.
  3. 1 2 3 4 5 6 McCredie, Brad (2016. április). "OpenPOWER and the Roadmap Ahead" (PDF). OpenPOWER Foundation. 2018. december 28. dátummal az eredeti (presentation) címről archiválva. Hozzáférés: 2025. január 30.
  4. 1 2 Morgan, Timothy Prickett (2017. december 5.). "Power9 To The People". The Next Platform (angol nyelven). a Nimbus Power9 csip #:miben# használják az AC922 egy egycsipes modul ami ~nak van 24 magok #prep.on a lapka. A Summit és Sierra gépek AC922-en alapuló #># getting 22 mag változatok #>nak# a csipek... IBM tudta utóbb/később, mint Power9 hozama/eredményez improve, add egy 24 mag opciót/bővítést.
  5. ↑ Williams, Chris (2016. április 7.). "Power9: Google gives Intel a chip-flip migraine, IBM tries to lures big biz" (angol nyelven). The Register.
  6. ↑ "The 63rd edition of the TOP500 List (June 2024)".
  7. ↑ "ORNL Launches Summit Supercomputer | ORNL". 2018. június 8.
  8. ↑ Add full Power ISA 3.0 / POWER9 binutils support
  9. 1 2 3 The Prospects For A Power9 Revolution
  10. ↑ "POWER9 XIVE interrupt controller". 2023. június 4. dátummal az eredeti címről archiválva. Hozzáférés: 2025. január 30.
  11. ↑ IBM Power 9 XIVE Delivers IO Performance Improvement
  12. ↑ "Microwatt grows up" - Paul Mackerras (LCA 2021 Online)
  13. ↑ "The IBM POWER9 Scale Up Processor" (PDF). 2020. május 18. dátummal az eredeti (PDF) címről archiválva. Hozzáférés: 2025. január 30.. AXON @25,6 GHz vs DDR4 @ 3200 MHz
  14. ↑ "Raptor Computing Systems::CP9M01 Intro". www.raptorcs.com (angol nyelven). Hozzáférés: 2017. november 17.
  15. ↑ Nvidia's NVLink 2.0 will first appear in Power9 servers next year
  16. ↑ Stuecheli, Jeff (2017. január 26.). "Webinar POWER9" (videófelvétel / diák) (angol nyelven). AIX Virtual User Group. - diák (pdf) - AIX VUG oldal, linkek a diákhoz és videókhoz
  17. ↑ Gangidi, Adi. "Let me comment on LaGrange POWER9". Twitter.
  18. ↑ IBM Portal for OpenPOWER - POWER9 - Sforza Module
  19. ↑ IBM Portal for OpenPOWER - POWER9 - Monza Module
  20. ↑ IBM Portal for OpenPOWER - POWER9 - LaGrange Module
  21. ↑ "T2P9D01 Mainboard User's Guide" (PDF) (angol nyelven). Raptor Computing Systems. 2018.
  22. 1 2 3 Raptor Computing Systems Wiki - OpenPOWER
  23. ↑ "Raptor Computing Systems::CP9M01". www.raptorcs.com (angol nyelven). Hozzáférés: 2018. március 3.
  24. ↑ "Raptor Computing Systems::CP9M02". www.raptorcs.com (angol nyelven). Hozzáférés: 2018. március 3.
  25. ↑ "Raptor Computing Systems::CP9M06". www.raptorcs.com (angol nyelven). Hozzáférés: 2018. március 3.
  26. ↑ "Raptor Computing Systems::CP9M08". www.raptorcs.com (angol nyelven). Hozzáférés: 2018. május 20.
  27. ↑ "Raptor Computing Systems::TL2WK2" (product description). Raptor Computing Systems (angol nyelven).
  28. ↑ "Raptor Computing Systems::Frequently Asked Questions". www.raptorcs.com (angol nyelven). Hozzáférés: 2017. november 17.
  29. ↑ "Talos II Lite Mainboard". Hozzáférés: 2018. június 29.
  30. ↑ "Blackbird™ Mainboard (Board Only)". www.raptorcs.com (angol nyelven). Hozzáférés: 2019. február 1.
  31. ↑ Zipfel, John; Lippert, Rob. "Introducing Zaius, Google and Rackspace's open server running IBM POWER9" (blog post). Google Cloud Platform Blog. Google.
  32. ↑ Lippert, Rob; Sullivan, Aaron; Gangidi, Adi; Yeh, Poly (2016. december 7.). "Zaius / Barreleye G2 Specification Chassis, Motherboard, Lunchbox Power Supply - Revision 0.5.3" (PDF). Github. Open Compute Project.
  33. ↑ Sullivan, Aaron (2017. március 8.). "The Latest on Our Zaius /Barreleye G2 Open Compute-OpenPOWER Server" (blog post). The Official Rackspace Blog. Rackspace.
  34. ↑ David Bader - Twitter
  35. 1 2 "How you can Boost Acceleration with OpenCAPI, Today!". 2018. július 25. dátummal az eredeti címről archiválva. Hozzáférés: 2025. január 30.
  36. ↑ IBM Power System AC922 (8335-GTG) server helps you to harness breakthrough accelerated AI, HPDA, and HPC performance for faster time to insight
  37. ↑ "IBM Power System AC922 - Details - United States". IBM Marketplace (amerikai angol nyelven). 2017. december 6.
  38. 1 2 3 4 5 https://www.theregister.co.uk/2018/02/14/ibm_power9_servers/ Nagy Kék szintekkel fel szerver sextet #>val# POWER9 az IBM-nek i, AIX, HANA, Linux
  39. 1 2 3 4 5 https://www.nextplatform.com/2018/02/15/ins-outs-ibms-power9-zz-systems/ Az Ins És Outs Of IBM’s Power9 ZZ Rendszerek
  40. ↑ "IBM Power System S922 - Details". IBM. 2024. április 23.
  41. ↑ Griffiths, Nigel (2018. február 14.). "IBM POWER9 Scale-Out S924 First Look" (video). YouTube (angol nyelven).
  42. 1 2 Morgan, Timothy Prickett (2018. február 14.). "At Long Last, IBM i Finally Gets Power9 - IT Jungle". IT Jungle (angol nyelven).
  43. ↑ "IBM Systems Hardware IBM Power System E950 Data Sheet" (PDF).[halott link]
  44. ↑ "IBM Systems Hardware IBM Power System E980 Data Sheet" (PDF).[halott link]
  45. ↑ IBM Power Systems delivers new Hardware Management Console for IBM POWER technology- based servers
  46. ↑ @TomJHill35 (2017. november 15.). "@PenguinHPC showing off the results of true open collaboration with their latest #POWER9 system #openpower #hpc…" (Tweet) (angol nyelven). Hozzáférés: 2017. november 16. – via Twitter.{{cite web}}: CS1 karbantartás: numerikus név: szerzőfelsorolás (link)
  47. ↑ "NVIDIA Volta, IBM POWER9 Land Contracts For New US Government Supercomputers". 2018. június 12. dátummal az eredeti címről archiválva. Hozzáférés: 2025. január 30.
  48. ↑ ORNL Summit home page
  49. ↑ Lawrence Livermore signs contract with IBM
  50. ↑ ORNL building world’s smartest supercomputer
  51. ↑ "MareNostrum". BSC-CNS (angol nyelven). Barcelona Supercomputing Center. Hozzáférés: 2017. október 30.
  52. ↑ "FreeBSD revision introducing POWER9 CPU identifier to the system". svnweb.freebsd.org. Hozzáférés: 2018. október 11.
  53. ↑ "First powerpc64 snapshots available". Hozzáférés: 2020. július 7.
  54. ↑ "Linux 4.6 Begins Laying The Foundation For POWER9". Phoronix. 2016. március 18.
  55. ↑ "Red Hat Enterprise Linux 7.4 for IBM Power LE (POWER9) - Release Notes - Red Hat Customer Portal". access.redhat.com (angol nyelven). Hozzáférés: 2017. november 17.
  56. ↑ "PPC64 - Debian Wiki". wiki.debian.org. Hozzáférés: 2017. november 17.
  57. ↑ "Linux distributions and virtualization options for POWER8 and POWER9 Linux on Power systems". www.ibm.com. Hozzáférés: 2023. november 12.
  58. ↑ "SUSE Linux Enterprise Server for POWER| SUSE". www.suse.com. Hozzáférés: 2017. november 17.
  59. ↑ "Release for CentOS Linux 7 (1804) on POWER9 (ppc64le)". lists.centos.org. Hozzáférés: 2018. augusztus 15.
  60. ↑ "New Supported Platform: powerpc64le-linux". guix.gnu.org (angol nyelven). Hozzáférés: 2023. március 2.
  61. ↑ "GNU Guix 1.3.0 released — 2021 — Blog — GNU Guix". guix.gnu.org. Hozzáférés: 2024. szeptember 26.
  62. ↑ Chris Marusich (2021. április 12.). "New Supported Platform: powerpc64le-linux" (angol nyelven). Guix. Hozzáférés: 2025. január 1.. support for powerpc64le-linux (PowerISA v.2.07 and later) has now been merged to the master branch of GNU Guix! {{cite web}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (súgó)

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a POWER9 című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Források

További információk

Kapcsolódó szócikkek

Commons:Category:POWER9
A Wikimédia Commons tartalmaz POWER9 témájú médiaállományokat.