在ibm的計(jì)算大家族中，power處理器是其中 核心的一員，是 ibm 的很多服務(wù)器、工作站和超級(jí)計(jì)算機(jī)的主要處理器。不過(guò)，2010年power 7發(fā)布之后ibm便一直沒(méi)有甚么大動(dòng)作，反觀英特爾的表演可就要熱鬧許多。面對(duì)intel的大軍壓境，ibm不拿出點(diǎn)真本事是不行了。在日前舉行的hot chip會(huì)議上，ibm終于正式發(fā)布了新一代power 8處理器，規(guī)格強(qiáng)大得令人瞠目結(jié)舌，堪稱藍(lán)色巨人實(shí)力的 佳體現(xiàn)！
12核心96線程


　　power 8處理器搭載有12個(gè)內(nèi)核，每顆核心擁有64kb的數(shù)據(jù)緩存、32kb的指令緩存以及512kb的二級(jí)緩存，包含有16個(gè)執(zhí)行單元，分別是2個(gè)fxu、2個(gè)lsu、2個(gè)lu、4個(gè)fpu、2個(gè)vmx、1個(gè)crypto、1個(gè)dfu、1個(gè)cr以及1個(gè)br。[簡(jiǎn)寫都給點(diǎn)文字解釋]相比power 7系列來(lái)說(shuō)，power8單線程性能 大提升60%。而且power 8超線程技術(shù)從上代產(chǎn)品的4-way smt提高到了8-way smt，也就說(shuō)其 大能夠支持96線程，即便是intel也只能對(duì)此望洋興嘆了。但是power 8所謂的smt同步多線程，并不是真正的多內(nèi)核多線程，只是通過(guò)不斷的狀態(tài)切換，以提升內(nèi)核利用率的一種方式。這樣的設(shè)計(jì)在并行度很高的應(yīng)用中能獲得立竿見(jiàn)影的效果。但在數(shù)據(jù)庫(kù)等應(yīng)用中往往會(huì)出現(xiàn)性能下降。過(guò)去我們大多采用手動(dòng)打開(kāi)、關(guān)閉smt同步多線程的方法“因地制宜”，在power 8上，ibm引入了智能線程技術(shù)，可以根據(jù)工作負(fù)載要求進(jìn)行設(shè)置不同的多線程模式，系統(tǒng)可以自動(dòng)選擇，也可以由管理員進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置，這樣就能在并發(fā)線程和執(zhí)行效率中獲得良好的平衡。
　　同時(shí)12顆核心還配備96mb的三級(jí)緩存，但power 8中三級(jí)緩存是用edram實(shí)現(xiàn)的，而非傳統(tǒng)cpu中的sram。和sram相比，edram能極大地節(jié)省晶體管數(shù)量和降低芯片面積，并且提供更高的傳輸帶寬。在96mb三級(jí)緩存中，power 8處理器的每個(gè)內(nèi)核都在l3 緩存中有自己的高速本地l3緩存區(qū)，但每個(gè)內(nèi)核之間，卻依然能通過(guò)l3 緩存共享數(shù)據(jù)。根據(jù)ibm的資料，power 8 的96mb l3 緩存中，有一部分緩存的速度快、延遲低，提供的性能介乎于l1和l2之間，由此來(lái)確保處理器在眾多內(nèi)核并行工作時(shí)仍然有較好的性能。而且power7芯片取消了四級(jí)緩存，power8芯片又恢復(fù)了，支持128mb芯片外部的四級(jí)緩存，不過(guò)這l4緩存是配合內(nèi)存控制器充當(dāng)每個(gè)內(nèi)核的數(shù)據(jù)緩存使用。


　　那么“12核心、96線程”將為power8帶來(lái)多大的爆發(fā)力呢？如果結(jié)合power8單線程性能 大提升60%及smt增加規(guī)模來(lái)估算， power 8提供 大的峰值浮點(diǎn)運(yùn)算能力將超過(guò)600gflops（注：1gflops等于每秒10億次的浮點(diǎn)運(yùn)算），比power 7的兩倍還多，將當(dāng)今市場(chǎng)上的一切cpu都遠(yuǎn)遠(yuǎn)的拋在身后。我們都知道，在高性能計(jì)算領(lǐng)域，近年來(lái)幾乎所有廠商都在為萬(wàn)億次計(jì)算努力。而要降低超級(jí)電腦跨入petascale的門檻，提升cpu的峰值浮點(diǎn)運(yùn)算能力是不二的法門。nvidia、amd等圖形卡制造商力挺的異構(gòu)計(jì)算，雖然能夠達(dá)到更高的峰值浮點(diǎn)運(yùn)算，但在交付使用后往往需要改寫大量的代碼，才能完全發(fā)揮異構(gòu)體系的力量。而用傳統(tǒng)cpu架構(gòu)堆砌起來(lái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，顯然更符合ibm percs結(jié)構(gòu)。從浮點(diǎn)運(yùn)算能力來(lái)說(shuō)，power 8即便面對(duì)nvidia/amd的gpu架構(gòu)處理器也不遑多讓。
　　
22nm soi制程
　　2010年發(fā)布的power 7處理器采用的還是45nm制造工藝，而今年的power 8處理上ibm直接跳過(guò)了30nm的階段，使用了22nm soi工藝進(jìn)行制造。相對(duì)于之前的45nm soi工藝， 22nm soi制程節(jié)點(diǎn)開(kāi)始使用全耗盡型soi技術(shù)——fd-soi技術(shù)。這種工藝仍然基于傳統(tǒng)的平面型晶體管結(jié)構(gòu)，是另一種類似于英特爾3d晶體管的有效降低漏電的晶體管技術(shù)。與英特爾的技術(shù)不同，fd-soi技術(shù)在基底和通道之間加入了一個(gè)絕緣的氧化層，即buried oxide（box）氧化埋層，它可以保證基底上只有特定的區(qū)域可以成為電子流動(dòng)的通道，有效地阻止了漏電現(xiàn)象。該技術(shù)可以護(hù)送傳統(tǒng)的平面型晶體管進(jìn)入14nm時(shí)代。但由于這個(gè)絕緣的氧化層的材質(zhì)與硅晶圓不一樣，這意味著在生產(chǎn)時(shí)需要一個(gè)引入氧化埋層的非傳統(tǒng)晶圓，使得晶圓生產(chǎn)成本過(guò)高，不過(guò)這對(duì)于ibm而言，已經(jīng)不再是問(wèn)題了。倒是amd仍在22nm soi制程中摸索、還有找到其中的道道。


　　雖是22nm制程，但由于規(guī)格實(shí)在是太強(qiáng)大的，因此power 8核心面積依然達(dá)到了650平方毫米，相比之下，上代power 7處理器的核心面積也不過(guò)是567平方毫米而已。在主頻方面power8與上代基本持平，將會(huì)保持在4ghz左右，但由于power 8擁有更多的內(nèi)核、更強(qiáng)的并發(fā)多線程能力，所以在性能上power 7可以實(shí)現(xiàn)倍數(shù)的跨越。而且即便是4ghz,在英特爾、amd眼里似乎也是仍難再突破的高度——近年來(lái)一般人只看見(jiàn)處理器大廠amd跟intel都在拼命推廣多核心，頻率卻游走在3.5ghz附近。實(shí)際上商用主機(jī)的領(lǐng)域和家用主機(jī)是不同的世界，商用主機(jī)需要更高精度的計(jì)算，更可靠的結(jié)果，還要能夠承受使用者同時(shí)上線提供服務(wù)。而能夠以4ghz的頻率正式出貨，中間經(jīng)過(guò)的投資開(kāi)發(fā)，研究除錯(cuò)， 后量產(chǎn)出貨，付出的心血和成本也是相當(dāng)大的。不過(guò)，考慮到此前power 6的主頻就已經(jīng)高達(dá)5ghz，“4ghz”相信并不是power8的 終頻率

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