МОЩНОСТЬ10 - POWER10

МОЩНОСТЬ10
Общая информация
Запущен2020
РазработаноIBM, Партнеры OpenPower
Общий производитель (и)
Спектакль
Максимум. ЦПУ тактовая частотаОт +3,5 ГГц до +4 ГГц
Кеш
L1 тайник48 + 32 КБ на ядро
Кэш L22 МБ на ядро
Кэш L3120 МБ на чип
Архитектура и классификация
Мин. размер элемента7 нм
МикроархитектураP10
Набор инструкцийПитание ISA (Power ISA v.3.1 )
Физические характеристики
Ядра
  • 15 ядер SMT8
    30 ядер SMT4
Пакет (ы)
  • ОЛЬГА СКМ и DCM
Розетки)
  • 1-16
История
ПредшественникМОЩНОСТЬ9
ПреемникМОЩНОСТЬ11
МОЩНОСТЬ, PowerPC, и Питание ISA архитектуры
NXP (ранее Freescale и Motorola)
IBM
IBM / Nintendo
Другой
Ссылки по теме
Отменено серым цветом, исторический курсивом

МОЩНОСТЬ10 это суперскалярный, многопоточность, симметричные мультипроцессоры на основе Открытый исходный код Питание ISA анонсировано в августе 2020 г. Горячие чипсы конференция. Процессор рассчитан на 16 ядра, но доступно только 15 ядер из-за проблемы с выходом; это делает доступным больше процессоров, поскольку они не должны быть полностью функциональными для прохождения тестирования. Процессоры на базе POWER10 производятся Samsung с использованием 7 нм процесс с 18 слоями металла и 18 миллиардами транзисторов. В силиконовый кристалл 602 мм2 большой.[1][2][3][4]

Основные характеристики POWER10 выше производительность на ватт, лучше объем памяти и Ввод / вывод архитектура, а также акцент на искусственный интеллект (AI) рабочие нагрузки.[5] Производительность на ватт в основном рассматривается компанией Samsung. Процесс изготовления 7 нм. Улучшенный ввод-вывод и память обрабатываются PowerAXON объектов, поддерживающих связь с другими микросхемами и системами, Открытый интерфейс памяти (OMI) масштабирование технологии памяти с основные кеши через оперативная память (RAM) и вплоть до 2 PB единого кластерного пространства памяти, совместно используемого несколькими узлы кластера и поддержка PCIe 5. Технологии, улучшающие производительность нагрузок с ИИ, проистекают из множества новых функций SIMD емкость и включение новых типов данных, таких как bfloat16, INT4 (ЦЕЛОЕ) и INT8 (БОЛЬШОЙ).[6][7]

Системы с POWER10 предназначены для клиентов в четвертом квартале 2021 года.

Дизайн

Каждое ядро ​​POWER10 в большинстве функциональные единицы по сравнению со своим предшественником МОЩНОСТЬ9. Ядро восьмипозиционное многопоточный (SMT8) и имеет 48 КБ инструкций и 32 КБ данных Кеши L1, большой кэш L2 размером 2 МБ и очень большой резервный буфер перевода (TLB) с 4096 записями.[3] Циклы задержки для разных этапов кеширования и TLB были значительно сокращены. Каждое ядро ​​имеет восемь фрагментов выполнения, каждый с одним блок с плавающей запятой (FPU), арифметико-логическое устройство (ALU), предсказатель ветвления, загрузка – магазин и SIMD-двигатель, можно кормить 128 бит (64 + 64) инструкции из новой инструкции префикса / предохранителя Power ISA v.3.1. Каждый исполнительный срез может обрабатывать по 20 инструкций каждый, поддержанный общей таблицей инструкций на 512 записей и поданный до 128 записей (64 однопоточных) очередь загрузки и очередь хранилища шириной 80 записей (40 однопоточных). Улучшенные функции прогнозирования ветвлений удвоили точность. Ядро имеет четыре Матричная математика вспомогательных (MMA) двигателей, для лучшей обработки кода SIMD, особенно для матричное умножение инструкции где Вывод ИИ рабочие нагрузки имеют 20-кратное увеличение производительности.[8]

Весь процессор имеет две «полусферы» с восемью ядрами, совместно использующие кэш L3 объемом 64 МБ, что в сумме составляет 16 ядер и 128 МБ кэша L3. Из-за проблем с выходом по крайней мере одно ядро ​​всегда отключено, уменьшая кэш L3 на 8 МБ до полезного общего количества 15 ядер и 120 МБ кэша L3. Каждая микросхема также имеет восемь крипто ускорители, разгружающие общие алгоритмы, такие как AES и SHA-3.

Повысился стробирование часов и переработал микроархитектура на каждом этапе вместе с инструкциями слияния / префикса, позволяющими больше работать с меньшим количеством рабочих единиц, и более умный кеш с меньшим задержки памяти а эффективная маркировка адресов, сокращающая количество промахов в кэше, позволяет ядру POWER10 потреблять половину энергии, чем POWER9. В сочетании с улучшением вычислительных мощностей до 30% производительность всего процессора на ватт в 2,6 раза выше, чем у его предшественника. А в случае установки двух ядер в один и тот же модуль - до 3 раз быстрее при том же бюджете мощности.

Поскольку ядра могут действовать как восемь логических процессоров, 15-ядерный процессор выглядит как 120 ядер. Операционная система. На двухчиповом модуле это становится 240 одновременных потоков на разъем.

Ввод / вывод

В чипах полностью переработана память и архитектура ввода-вывода. В Открытый интерфейс памяти (ИМО) обеспечивает чрезвычайно низкую задержку и высокую пропускную способность ОЗУ. С помощью последовательная связь с памятью снять чип контроллеры сокращает сигнальные полосы к чипу и от него, увеличивает пропускная способность и делает процессор независимым от того, какая технология используется в памяти, делая систему гибкой и ориентированной на будущее.[4]

ОЗУ может быть любым от DDR3 через DDR5 к GDDR и HBM или же постоянная память, все зависит от того, что практично для приложения.

  • DDR4 - Поддержка ОЗУ до 4 ТБ, 410 ГБ / с, задержка 10 нс
  • GDDR6 - До 800 ГБ / с
  • Постоянное хранилище - до 2 ПБ

POWER10 обеспечивает шифрование данных без потери производительности на всех этапах - от ОЗУ, ускорителей и узлов кластера до данных в состоянии покоя.

POWER10 поставляется с PowerAXON возможность подключения чипа к чипу, от системы к системе и OpenCAPI шина для ускорителей, ввода / вывода и других высокопроизводительных кэш согласованный периферийные устройства. Он управляет обменом данными между узлами в кластере SCM с 16 разъемами или в кластере DCM с 4 разъемами. Он также управляет семантика памяти для кластеризации систем, позволяющих загрузить / хранить доступ из ядра до 2 ПБ ОЗУ на весь кластер POWER10. IBM называет эту функцию Начало памяти.

И OMI, и PowerAXON могут обрабатывать данные со скоростью 1 ТБ / с вне кристалла.

Также в POWER10 есть PCIe 5. SCM имеет 32 канала, а DCM - 64 канала PCIe 5. IBM и Nvidia согласился, что в том числе NVLink в POWER10 будет несколько избыточным, поскольку PCIe 5 достаточно быстр для подключения многих GPU так что это не входит.[3] Поддержка встроенного NVLink ранее была уникальным аргументом в пользу МОЩНОСТЬ8 и POWER9.

Варианты

POWER10 будет доступен в двух вариантах, определяемых прошивка в упаковке. Несмотря на то, что чипы идентичны, а разница установлена ​​в прошивке, ее не могут изменить ни пользователь, ни сама IBM.[9]

  • 15 × SMT8 ядер
  • 30 × SMT4 ядер

Модули

POWER10 состоит из двух пластиковая сетка для флип-чипов (FC-PLGA) пакеты,[10] один однокристальный модуль (SCM) и один двухчиповый модуль (DCM).

  • SCM - 4+ ГГц, до 15 ядер SMT8. Может быть объединено до 16 розеток. x32 PCIe 5 полос.
  • DCM - 3,5+ ГГц, до 30 ядер SMT8. Можно объединить до четырех розеток. x64 PCIe 5 полос. DCM находится в том же температурном диапазоне, что и предыдущие предложения.

Поддержка операционной системы

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Доктор Катресс, Ян (2020-08-17). «Онлайн-блог Hot Chips 2020: процессор IBM POWER10 на базе 7-нм технологии Samsung». АнандТех.
  2. ^ Квач, Катянна (17.08.2020). «IBM сокращает количество процессоров Power10 до 7-нм с помощью Samsung, поставка должна быть произведена к концу 2021 года». Реестр.
  3. ^ а б c Шиллинг, Андреас (2020-08-17). «IBM Power10 предлагает 30 ядер с SMT8, PCIe 5.0 и DDR5». Оборудование LUXX (на немецком).
  4. ^ а б Кеннеди, Патрик (2020-08-17). «IBM POWER10 в поисках Святого Грааля вычислений». ServeTheHome.
  5. ^ «IBM представляет процессор IBM POWER10 нового поколения». IBM. 2020-08-17.
  6. ^ Патрицио, Энди (18 августа 2020 г.). «IBM подробно рассказывает о процессоре POWER10 следующего поколения». Сетевой мир.
  7. ^ «Псевдонимы типов данных». 26 августа 2020.
  8. ^ Рассел, Джон (2020-08-17). «IBM представляет Power10; рекламирует новую схему памяти, безопасность и логический вывод». HPCwire.
  9. ^ Прикетт Морган, Тимоти (31 августа 2020 г.). «Возможные проекты IBM для систем Power10». IT джунгли.
  10. ^ Уимет, Сильвен и Кейси, Джон и Марстон, Кеннет и Манси, Дженнифер и Корбин, Джон и Джадхав, Вирендра и Вассик, Том и Депати, Изабель (июнь 2008 г.). «Разработка 50-миллиметрового пакета пластикового наземного массива с двойным флип-чипом для серверных приложений»: 1900–1906. Дои:10.1109 / ECTC.2008.4550241. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  11. ^ Ларабель, Майкл (2020-08-09). «Linux 5.9 обеспечивает дополнительную поддержку IBM POWER10, новый / более быстрый системный вызов SCV ABI». Фороникс.
  12. ^ а б Прикетт Морган, Тимоти (2019-08-06). «Говоря о высокой пропускной способности с помощью IBM POWER10 Architect». Следующая платформа.