Keby bolo všetko rovnocenné a spoločnosť IBM urobila svoje systémy prístupnými tak, ako to robia spoločnosti Dell a Hewlett-Packard, procesor IBM Power5 by mohol pochovať procesor Itanium 2. Procesor Power5, ktorý bol predstavený minulý rok v lete, je úderom dva ku dňu, triumfom inžinierstva od spoločnosť, ktorá vyniká nielen dizajnom procesorov, ale aj submikrónovou vedou o výrobe a balení čipov.
Power5 je samozrejme dosť rýchly. Môže sa to však tiež považovať za prvý vážny pokus IBM o rýchle uspokojenie potrieb zákazníkov. Power5 ponúka vylepšenú energetickú účinnosť a úžasnú škálovateľnosť, podporuje operačné systémy od iných spoločností ako IBM (vrátane Linux a Windows) a poskytuje rozdelenie a virtualizáciu, ktoré súčasná technológia Intel neprekonala.
Power5 tiež predznamenáva novú generáciu 64-bitových pracovných staníc a serverov založených na PowerPC od dlhoročného partnera IBM v spoločnosti Power, Apple Computer. A spoločnosť IBM nedávno priniesla neočakávaný krok pre spoločnosť postavenú na patentoch zverejnením architektúry a nástrojov Power pod otvorenou licenciou.
Existuje toľko spôsobov, ako vplyv Power5 presahuje primárnu základňu zákazníkov s dobrým podpätkom od IBM. Aj keď IBM predáva aj servery Itanium 2, Opteron a Xeon, zdá sa, že je zjavným zámerom dať systémy Power5 do rúk správcom Linuxu a Windows. Či to bude mať zmysel, bude záležať na zákazníkoch, ale samotný technický výkon Power5 a klesajúce bohatstvo architektúry Itanium vyžadujú, aby si vlajkový procesor IBM vybral pod našim mikroskopom cestu.
Mocenské tajomstvá
IBM neustále priťahovala najjasnejšie mysle, druh inžinierov, ktorí si zaslúžia pomenovanie „počítačový vedec“. V 80. rokoch títo vedci pripravili architektúru procesorov, ktorá bola postavená na výkone: IBM 801, pôvodný procesor RISC. Dedičstvo 801 žije ďalej v rade procesorov podnikovej triedy IBM Power.
Hlavný rozdiel medzi procesorom RISC a procesorom CISC, napríklad Intel x86, možno považovať za preťahovanie lanom medzi programátormi a návrhármi čipov. Procesory CISC sú navrhnuté tak, aby uľahčili vývojárom aplikácií život tým, že zredukujú bežné operácie na jediné dlho vykonávajúce natívne pokyny, vďaka čomu si CISC získa reputáciu pomalého, ale priateľského dizajnu. V porovnaní s tým je RISC rýchly a neprívetivý. Každá z jej jednoduchých inštrukcií slúži na veľmi úzke účely, vykonáva sa rýchlo a mimoriadne dobre paralelizuje. RISC vyžaduje trpezlivých, nadaných programátorov a precízne optimalizovaných kompilátorov; Úspech RISC svedčí o hojnosti oboch.
Najznámejším atribútom Power5 je integrácia dvoch diskrétnych jadier RISC do jedného čipu. Oznámenia spoločností AMD, Intel a Sun Microsystems týkajúce sa nadchádzajúcich viacjadrových procesorov zamerali pozornosť na tento aspekt Power5, ale viacjadrové boli tiež súčasťou jeho predchodcov, Power4 a Power4 +. Podľa IBM je Power5 plne kompatibilný so spustiteľnými súbormi Power4. Viacjadrovým zázrakom je, že poskytuje sen o vyššej rýchlosti v menšom priestore bez výrazného zvýšenia tepla. Ale ako uvidíte, viacjadrové jadro nie je iba SMP na čipe.
Jedna vec je, že jadrá Power5 zdieľajú veľmi rýchlu medzipamäť úrovne 2. Rýchlosť a množstvo pamäte cache je faktorom výkonu všetkých mikroprocesorov. (Vývoj modelu x86 ukazuje, že Intel je úplne posadnutý cache.) Vďaka jednoduchým pokynom, ktoré prechádzajú procesorom RISC tak rýchlo, sa účinnosť cache pri znižovaní počtu ciest do RAM stáva kľúčom k celému dizajnu.
Celková vyrovnávacia pamäť úrovne 2 platformy Power5 predstavuje iba necelé 2 MB. Vďaka zdieľanej medzipamäti sú údaje načítané jedným jadrom okamžite dostupné pre druhé, čo zvyšuje pravdepodobnosť, že načítanie ďalších programových pokynov alebo bloku údajov nebude vyžadovať cestu do RAM zabíjajúcej výkon. Zdieľaná vyrovnávacia pamäť ale tiež zvyšuje pravdepodobnosť, že sa jadrá pokúsia súčasne vstúpiť do vyrovnávacej pamäte, čo však nemôžu urobiť.
Spoločnosť IBM implementovala medzikontinentálnu vyrovnávaciu pamäť, pričom medzipamäť úrovne 2 rozdelila na tri segmenty. Táto konštrukcia umožňuje kvázi simultánny prístup do vyrovnávacej pamäte, pokiaľ obe jadrá narážajú na rôzne segmenty vyrovnávacej pamäte. IBM má ďalšie kreatívne riešenie problému s vyrovnaním sa v vyrovnávacej pamäti úrovne 2: ohromná 36 MB externá vyrovnávacia pamäť úrovne 3. Každé jadro vlastní výhradne svoju vyrovnávaciu pamäť úrovne 3, takže medzi jadrami neexistuje žiadna možnosť konfliktu. Aj keď vyrovnávacia pamäť úrovne 3 nie je ani zďaleka taká rýchla ako úroveň 2, je úroveň 3 omnoho rýchlejšia ako hlavná pamäť a vďaka dizajnu Power5 je spojenie medzi jej jadrom a pridruženou vyrovnávacou pamäťou úrovne 3 priamym odkazom. Za jednu z najlepších výhier v dizajne v Power5 považujeme prepracovanie dizajnu medzipamäte úrovne 3 spoločnosťou IBM.
Ďalším podstatným ziskom Power5 sú jeho radiče pamäte na čipe. Každé jadro Power5 má svoj vlastný radič a je schopné spravovať vyhradený blok hlavnej pamäte. To má obrovský vplyv na celkový výkon, čo sme videli napríklad pri porovnaní priepustnosti pamäte Opteronu a Xeonu. A v prípade Power5 návrh zapadá do stratégie spoločnosti IBM s viacúrovňovou paralelizáciou.
Dve nestačia
Power5 nie je iba dvojjadrový; implementuje funkciu SM4 (Simultánne viacvláknové spracovanie) Power4, ktorá dáva každému jadru za určitých podmienok schopnosť vykonávať pokyny z dvoch vlákien súčasne. SMT je obdobou technológie Intel HTT (Hyper-Threading Technology), ale má výrazné výhody, vďaka ktorým sú „určité podmienky“ širšie a ktoré dynamicky optimalizujú paralelizáciu analýzou a uprednostňovaním vlákien, aby bolo paralelné vykonávanie efektívnejšie - myslíme si, že je oveľa efektívnejšie. Aj keď je ťažké izolovať testovanie, implementácia Power5 by mala prekonať maximálnu 30-percentnú podporu, ktorú Intel navrhuje pre HTT.
Power5 pridáva dve základné, ale veľmi potrebné schémy prioritizácie vlákien. Dynamické vyrovnávanie zdrojov sa pokúša udržiavať tok tokov inštrukcií plynulý analýzou správania vlákien a odstránením vedľajšieho kódu, ktorý by mohol spomaliť tok SMT. Napríklad pokyny, ktoré sa musia vykonať postupne, aby sa získal presný výsledok, môžu dané vlákno v procesore na istý čas uzamknúť. Power5 sa to pokúša predpovedať a spúšťať jednoduchšie pokyny, kým nebude priestor na vykonanie sekvencie bez upchatia SMT.
Ďalším úžasným ziskom v dizajne je, že nastaviteľná priorita vlákna Power5 dáva operačným systémom, ovládačom a aplikáciám možnosť priradiť každému vláknu ľubovoľnú úroveň priority. Táto priorita vlákna definovaná aplikáciou sa zohľadňuje vo výpočtoch dynamického vyrovnávania zdrojov a používa sa širšie na určenie doby, počas ktorej vlákno zostáva aktívne v CPU. Poskytuje tiež operačným systémom jednoduchý spôsob riadenia úspory energie.
Ak je v prevádzke veľa vlákien s vysokou prioritou, pole sa spustí. Ale keď OS zrazí priority vlákien nadol, CPU bude bežať viac nečinných cyklov, a preto bude bežať chladnejšie. Ak znížite všetky priority vlákien na ich najnižšiu úroveň, procesor prejde do režimu nízkej spotreby s nízkym výkonom. Toto je najjednoduchší prístup k správe napájania, aký si dokážeme predstaviť.
Nakoniec, Power5 využíva to, čo vie o zariadeniach potrebných pre každú inštrukciu RISC, aby v podstate vypol časti čipu, ktoré v danom okamihu nie sú potrebné. To potenciálne prináša nové obrátenie na neslávne známych problémoch s výkonom a teplom spoločnosti Power. Určite sa to zdá jednoduchšie ako schémy riadenia napájania založené na OS, aké využívajú procesory x86.
Možno si to nikdy nevšimneš
Len na základe technológie má Power5 vládnuť. Ale neuveriteľné, ako by sa mohlo zdať mnohým skeptikom Itanium 2, s ktorými zdieľajú svoje názory , väčšina pozorovateľov už vyhlásila súťaž Itanium 2 / Power5 v prospech spoločnosti Intel.
Je to zvláštne hodnotenie, pretože v tomto prípade IBM vytiahne Intel za Intel. RISC vlastní trh Unix, Unix trh strednej a vyššej triedy a Intel RISC nerobí. Na tie multimiliónové doláre, veľké železné nákupné objednávky, je zima. Spoločnosť Intel je skutočne uzamknutá, pokiaľ nedokáže presvedčiť kupujúcich, že Itanium 2 zastaráva RISC. Podarí sa spoločnosti Intel preniknúť? Myslíme si, že bude trvať roky, kým Itanium odsunie RISC nabok, a zatiaľ čo sa bude lámať, Power a Sparc sa budú naďalej vyvíjať.
Ťažko sa dá nazvať tým, že IBM chce trh spoločnosti Intel rovnako ako spoločnosť Intel. IBM predáva servery Power5 za 5 000 dolárov s predinštalovaným systémom Linux. Vráťte sa späť a naskenujte technické parametre, aby ste pochopili, prečo by mohol byť server Power5 v hodnote 5 000 dolárov pekný.
Analytici, ktorí vyleptali základné kamene spoločnosti Power, poznamenávajú, že obchod s čipmi IBM nezarába peniaze. Ale jeho systémový biznis je a teraz sú tieto dve jednotky jedna. To je chytrý krok: Vyrábajte čipy pre systémy, ktoré predávate; budujte systémy okolo čipov, ktoré vyrábate. Chytré je aj uvoľnenie dizajnu a nástrojov pre verejnosť. Každý otvorený držiteľ licencie je potenciálnym výrobným zákazníkom a nezaťažené duševné vlastníctvo bude prúdiť od géniov, ktorí nie sú na výplatnej listine IBM.
Toto sú dobré stratégie na upokojenie vstupu na trh. Keby len IBM nemusela jednať so zákazníkmi. Spoločnosť Big Blue nikdy nebola schopná vniesť do dolnej časti svojho katalógu poľskú značku a dôveru zákazníkov, ktorú si spoločnosti Dell a HP užívajú v piku. Skvelú prácu, ktorú inžinieri spoločnosti IBM vykonali, hodnotí slabý marketing spoločnosti. S najväčšou pravdepodobnosťou, ak práve nepoužívate výbavu IBM, nikdy sa nepozeráte na server Power5 bez ohľadu na cenu.
Spoločnosť IBM zámerne zapojila úspech systému Power5 do systému Linux na základnej úrovni. Ale je ťažké vyťažiť pridanú hodnotu zo softvéru, o ktorom sa verejnosť domnieva, že si ho môže stiahnuť zadarmo, a Linux je operačný systém, pri ktorom kupujúci nemajú tendenciu nakupovať nový hardvér. Inými slovami, Linux nebude predávať vstupné servery Power5. Najlacnejší server IBM Power5 vo výške 5 000 až 6 000 dolárov nie je dostatočne lacný v porovnaní so špinavým lacným serverom Opteron alebo Xeon EM64T (technológia rozšírenej pamäte 64) so systémom Linux.
Na druhej strane sa veľké železo Unix predáva samo a zákazníci si vždy kúpia viac z toho, čo už používajú. Nakúpia to, čo im poradia konzultanti riešení. IBM prekonáva všetky ostatné v schopnosti prekonávať hlavné účty. Zákazníka nemôžete uvoľniť z hardvéru IBM v stredných a vyšších pásmach. Takže celková správa o Power5 bude skomolená pre tlač a širokú verejnosť, ale obleky v tejto oblasti obchádzajú marketing IBM. Vo vzťahoch medzi IBM a zákazníkom nemôžete poraziť IBM.
Power5 má takmer všetko: rýchlosť, jednoduchosť, inovácie, bezproblémovú spätnú kompatibilitu, vyspelú sadu vývojových nástrojov a podporu technologického giganta. Je to bezkonkurenčný technický úspech, ktorý vytvorili najchytrejší inžinieri na svete. Ak sa marketing IBM niekedy zhoduje s inteligenciou jeho inžinierstva, dávajte si pozor, Intel.
