POWER9 - POWER9

POWER9
Allmän information
Lanserad	2017
Designad av	IBM
Gemensamma tillverkare
Prestanda
Max. CPU -klockfrekvens	4 GHz
Cache
L1 -cache	32+32 KiB per kärna
L2 -cache	512 KiB per kärna
L3 -cache	120 MiB per chip
L4 -cache	via Centaur
Arkitektur och klassificering
Min. funktioner storlek	14 nm ( FinFET )
Instruktionsuppsättning	Power ISA ( Power ISA v.3.0 )
Fysiska specifikationer
Kärnor
Historia
Företrädare	POWER8
Efterträdare	Effekt 10

POWER9 är en familj av superscalar , multithreading , multi-core mikroprocessorer baserade på Power ISA som tillkännagavs i augusti 2016 på Hot Chips- konferensen. De POWER9-baserade processorerna tillverkas med en 14 nm FinFET- process, i 12- och 24-kärniga versioner, för att skala ut och skala upp applikationer och eventuellt andra variationer, eftersom POWER9-arkitekturen är öppen för licensiering och modifiering av OpenPOWER Stiftelsemedlemmar .

Summit , den näst snabbaste superdatorn i världen, är baserad på POWER9, samtidigt som den använder Nvidia Tesla GPU som acceleratorer.

Design

Kärna

POWER9-kärnan finns i två varianter, en fyrvägs multitrådad som heter SMT4 och en åtta-vägs som heter SMT8 . SMT4- och SMT8-kärnorna är liknande, eftersom de består av ett antal så kallade skivor som matas av vanliga schemaläggare. En skiva är en rudimentär 64-bitars enkelgängad processorkärna med lastlagringsenhet (LSU), heltalsenhet (ALU) och en vektors skalarenhet (VSU, gör SIMD och flytande punkt). En superskiva är kombinationen av två skivor. En SMT4-kärna består av en 32 KiB L1-cache (1 KiB = 1024 byte), en 32 KiB L1-datacache, en instruktionshämtningsenhet (IFU) och en instruktionssekvenseringsenhet (ISU) som matar två superskivor. En SMT8-kärna har två uppsättningar L1-cachar och, IFU: er och ISU: er för att mata fyra superskivor. Resultatet är att 12-kärnans och 24-kärniga versionerna av POWER9 vardera består av samma antal skivor (96 vardera) och samma mängd L1-cache.

En POWER9-kärna, vare sig SMT4 eller SMT8, har en 12-stegs pipeline (fem steg kortare än sin föregångare, POWER8 ), men syftar till att behålla klockfrekvensen på cirka 4 GHz. Det blir det första som innehåller delar av Power ISA v.3.0 som släpptes i december 2015, inklusive VSX-3- instruktionerna. POWER9 -designen är gjord för att vara modulär och användas i fler processorvarianter och användas för licensiering, på en annan tillverkningsprocess än IBM: s. På chip finns samprocessorer för komprimering och kryptografi, samt en stor eDRAM L3-cache med låg latens.

POWER9 kommer med en ny interrupt controller -arkitektur som kallas "eXternal Interrupt Virtualization Engine" (XIVE) som ersätter en mycket enklare arkitektur som användes i POWER4 till och med POWER8. XIVE kommer också att användas i Power10 .

Skala ut / skala upp

IBM POWER9 SO- skalningsvariant , optimerad för datorer med dubbla socklar med upp till 120 GB/s bandbredd (1 GB = 1 miljard byte) till direkt anslutet DDR4-minne (avsett för release 2017)
IBM POWER9 SU- uppskalningsvariant , optimerad för fyra uttag eller mer, för stora NUMA- maskiner med upp till 230 GB/s bandbredd till buffrat minne (använder "25,6 GHz" -signalering med PowerAXON 25 GT/sek Link-gränssnittet)

Båda POWER9-varianterna kan levereras i versioner med några kärnor inaktiverade på grund av avkastningsskäl , eftersom sådana Raptor Computing Systems först sålde 4-kärniga chips, och till och med IBM sålde ursprungligen sina AC922-system med högst 22-kärniga chips, även om båda typerna av chips har 24 kärnor på sina dörrar.

I/O

Många faciliteter finns på chip för att hjälpa till med massiv off-chip I/O- prestanda:

Den SO variant har integrerat DDR4 styrenheter för direktansluten RAM, medan SU variant kommer att använda off-chip Centaur arkitektur introducerades med POWER8 att inkludera högpresterande eDRAM L4 cache och minnesstyrenheter för DDR4 RAM.
De Bluelink sammanbinder för nära fastsättning av grafik co-processorer från Nvidia (över NVLink v.2 ) och OpenCAPI acceleratorer.
PCIe v.4 -anslutningar för allmänna ändamål för anslutning av vanliga ASIC , FPGA och andra kringutrustning samt CAPI 2.0 och CAPI 1.0 enheter avsedda för POWER8.
Multiprocessor ( symmetrisk multiprocessorsystem ) länkar för att ansluta andra POWER9 -processorer på samma moderkort, eller i andra nära anslutna kapslingar.

Chiptyper

POWER9 -chips kan göras med två typer av kärnor, och i en skala ut eller skala upp. POWER9 -kärnor är antingen SMT4 eller SMT8, med SMT8 -kärnor avsedda för PowerVM -system, medan SMT4 -kärnorna är avsedda för PowerNV -system som inte använder PowerVM och som huvudsakligen kör Linux. Med POWER9 kan chips gjorda för Scale Out stödja direkt anslutet minne, medan Scale Up-chips är avsedda att användas med maskiner med mer än två CPU-uttag och använda buffrat minne.

POWER9 Chips
	PowerNV	PowerVM
	24 × SMT4 -kärna	12 × SMT8 -kärna
Skala ut	Nimbus	okänd
Skala upp		Stackmoln

Moduler

IBM Portal for OpenPOWER listar de tre tillgängliga modulerna för Nimbus-chipet, även om Scale-Out SMT8-varianten för PowerVM också använder LaGrange-modulen/uttaget:

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

Sforza-moduler använder ett landnät array (LGA) 2601-stifts uttag.

System

Raptor Computing Systems / Raptor Engineering

Talos II -arbetsstation/serverplattform med två socklar med POWER9 SMT4 Sforza-processorer; tillgänglig som 2U -server, 4U -server, torn eller EATX -moderkort. Marknadsförs som säker och ägar kontrollerbar med fri och öppen källkod mjukvara och firmware. Levereras ursprungligen med 4-kärniga, 8-kärniga, 18-kärniga och 22-kärniga chipalternativ tills chips med fler kärnor är tillgängliga.

Talos II Lite -version med ett sockel av Talos II-moderkortet, tillverkat med samma kretskort.

Blackbird- single-socket microATX- plattform med SMT4 Sforza-processorer (upp till 8-kärnor 160 W-variant), 4–8 kärnor, 2 RAM-platser (stöd för upp till 256 GiB totalt)

Google – Rackspace -partnerskap

Barreleye G2 / Zaius -serverplattform med två socklar med LaGrange-processorer; både Barreleye G2 och Zaius chassit använder Zaius POWER9 moderkort

IBM

Power Systems AC922 - 2U, 2 × POWER9 SMT4 Monza, med upp till 6 × Nvidia Volta GPU: er, 2 × CAPI 2.0 anslutna acceleratorer och 1 TiB DDR4 RAM. AC här är en förkortning för Accelerated Computing; detta system är också känt som "Witherspoon" eller "Newell".

Power Systems L922 - 2U, 1–2 × POWER9 SMT8, 8–12 kärnor per processor, upp till 4 TiB DDR4 RAM (1 TiB = 1024 GiB), PowerVM som kör Linux .

Power Systems S914 - 4U, 1 × POWER9 SMT8, 4–8 kärnor, upp till 1 TiB DDR4 RAM, PowerVM som kör AIX / IBM i / Linux.

Power Systems S922 - 2U, 1-2 × POWER9 SMT8, 4–10 kärnor per processor, upp till 4 TiB DDR4 RAM, PowerVM som kör AIX/IBM i/Linux.

Power Systems S924 - 4U, 2 × POWER9 SMT8, 8–12 kärnor per processor, upp till 4 TiB DDR4 RAM, PowerVM som kör AIX/IBM i/Linux.

Power Systems H922 - 2U, 1-2 × POWER9 SMT8, 4–10 kärnor per processor, upp till 4 TiB DDR4 RAM, PowerVM som kör SAP HANA (på Linux) med AIX/IBM i på upp till 25% av systemet.

Power Systems H924 - 4U, 2 × POWER9 SMT8, 8–12 kärnor per processor, upp till 4 TiB DDR4 RAM, PowerVM som kör SAP HANA (på Linux) med AIX/IBM i på upp till 25% av systemet.

Power Systems E950 - 4U, 2–4 × POWER9 SMT8, 8–12 kärnor per processor, upp till 16 TiB -buffrat DDR4 -RAM

Power Systems E980 - 1–4 × 4U, 4–16 × POWER9 SMT8, 8–12 kärnor per processor, upp till 64 TiB -buffrat DDR4 -RAM

Hardware Management Console 7063-CR2-1U , 1 × POWER9 SMT8, 6 kärnor, 64-128 GB DDR4 RAM.

Pingvinberäkning

Magna PE2112GTX- 2U, två-socket-server för högpresterande datorer med LaGrange-processorer. Tillverkad av Wistron.

IBM Superdatorer

POWER9 -skiva med TOP500 -certifikat för Summit & Sierra

Summit och Sierra - USA: s energidepartement tillsammans med Oak Ridge National Laboratory och Lawrence Livermore National Laboratory kontrakterade IBM och Nvidia för att bygga två superdatorer, Summit och Sierra , är baserade på POWER9 -processorer tillsammans med Nvidias Volta GPU: er. Dessa system är tänkta att gå online 2017. Sierra är baserat på IBM: s Power Systems AC922 -beräkningsnod. De första racken av Summit levererades till Oak Ridge National Laboratory den 31 juli 2017.

MareNostrum 4 - Ett av de tre klustren i det nya teknikblocket på den fjärde MareNostrum -superdatorn är ett POWER9 -kluster med Nvidia Volta -GPU: er. Det här klustret förväntas ge mer än 1,5 petaflops beräkningskapacitet när det installeras. Det nya teknikblocket på MareNostrum 4 finns för att testa om ny utveckling kan vara "lämplig för framtida versioner av MareNostrum".

Support för operativsystem

Precis som med sin föregångare stöds POWER9 av FreeBSD , IBM AIX , IBM i , Linux (både kör med och utan PowerVM) och OpenBSD .

Implementering av POWER9 -stöd i Linux -kärnan började med version 4.6 i mars 2016.

Red Hat Enterprise Linux (RHEL), SUSE Linux Enterprise (SLES), Debian Linux och CentOS stöds från och med augusti 2018.

Languages

In other projects