PODER9

Familia de microprocesadores multinúcleo 2017 de IBM

POWER9 es una familia de microprocesadores multinúcleo , multihilo y superescalares producidos por IBM , basados ​​en Power ISA . Fue anunciado en agosto de 2016. ^[2] Los procesadores basados ​​en POWER9 se están fabricando utilizando un proceso FinFET de 14 nm , ^[3] en versiones de 12 y 24 núcleos, para aplicaciones de escalado horizontal y vertical , ^[3] y posiblemente otras variaciones, ya que la arquitectura POWER9 está abierta a licencias y modificaciones por parte de los miembros de la OpenPOWER Foundation . ^[5]

Summit , la novena supercomputadora más rápida del mundo (según la lista Top500 a junio de 2024 ^[6] ), se basa en POWER9, aunque también utiliza GPU Nvidia Tesla como aceleradores. ^[7]

Diseño

Centro

El núcleo POWER9 viene en dos variantes, una de cuatro vías y multiproceso llamada SMT4 y otra de ocho vías llamada SMT8 . ^[1] Los núcleos SMT4 y SMT8 son similares, en el sentido de que constan de una serie de los denominados slices (porciones) alimentados por programadores comunes. Una slice es un núcleo de procesamiento rudimentario de un solo subproceso de 64 bits con unidad de almacenamiento de carga (LSU), unidad de enteros (ALU) y una unidad escalar vectorial (VSU, que realiza SIMD y punto flotante). Una superslice es la combinación de dos slices. Un núcleo SMT4 consta de una caché L1 de 32  KiB (1 KiB = 1024 bytes), una caché de datos L1 de 32 KiB, una unidad de obtención de instrucciones (IFU) y una unidad de secuenciación de instrucciones (ISU) que alimenta dos superslices. Un núcleo SMT8 tiene dos conjuntos de cachés L1 e IFU e ISU para alimentar cuatro superslices. El resultado es que las versiones de 12 y 24 núcleos de POWER9 constan cada una del mismo número de porciones (96 cada una) y la misma cantidad de caché L1.

Un núcleo POWER9, ya sea SMT4 o SMT8, tiene un pipeline de 12 etapas (cinco etapas más corto que su predecesor, el POWER8 ), pero apunta a mantener la frecuencia de reloj de alrededor de 4 GHz. ^[1] Será el primero en incorporar elementos de Power ISA v.3.0 que se lanzó en diciembre de 2015, incluidas las instrucciones VSX-3 . ^[8] El diseño de POWER9 está hecho para ser modular y usarse en más variantes de procesadores y para licencias, en un proceso de fabricación diferente al de IBM. ^[9] En el chip hay coprocesadores para compresión y criptografía, así como una gran caché L3 eDRAM de baja latencia. ^[3]

El POWER9 viene con una nueva arquitectura de controlador de interrupciones llamada "eXternal Interrupt Virtualization Engine" (XIVE) que reemplaza una arquitectura mucho más simple que se utilizó en POWER4 a POWER8. XIVE también se utilizará en Power10 . ^{[10] [11] [12]}

Escalar horizontalmente/escalar verticalmente

• IBM POWER9 SO  : variante escalable , optimizada para computadoras de doble socket con un ancho de banda de hasta 120 GB/s (1 GB = 1000 millones de bytes) para memoria DDR4 conectada directamente ^{[1] [3] [9]} (se prevé su lanzamiento en 2017)
• IBM POWER9 SU  : variante de ampliación , optimizada para cuatro sockets o más, para grandes máquinas NUMA con un ancho de banda de hasta 230 GB/s para memoria intermedia ^{[1] [9]} (utiliza señalización de "25,6 GHz" con la interfaz de enlace PowerAXON de 25 GT/seg ^[13] )

Ambas variantes de POWER9 pueden enviarse en versiones con algunos núcleos deshabilitados debido a razones de rendimiento , como por ejemplo Raptor Computing Systems primero vendió chips de 4 núcleos, e incluso IBM inicialmente vendió sus sistemas AC922 con no más de chips de 22 núcleos, a pesar de que ambos tipos de chips tienen 24 núcleos en sus matrices. ^{[14] [4]}

E/S

Hay muchas funciones integradas en el chip para ayudar con el rendimiento masivo de E/S fuera del chip :

• La variante SO tiene controladores DDR4 integrados para RAM conectada directamente, mientras que la variante SU utilizará la arquitectura Centaur fuera del chip introducida con POWER8 para incluir controladores de memoria y caché eDRAM L4 de alto rendimiento para RAM DDR4. ^{[1] [3]}
• Las interconexiones Bluelink permiten la conexión cercana de coprocesadores gráficos de Nvidia (a través de NVLink v.2 ) y aceleradores OpenCAPI . ^[15]
• Conexiones PCIe v.4 de propósito general para conectar ASIC regulares , FPGAs y otros periféricos, así como dispositivos CAPI 2.0 y CAPI 1.0 diseñados para POWER8.
• Los enlaces multiprocesadores ( sistemas multiprocesadores simétricos ) permiten conectar otros procesadores POWER9 en la misma placa base o en otros gabinetes estrechamente conectados.

Tipos de chips

Los chips POWER9 se pueden fabricar con dos tipos de núcleos y en una configuración Scale Out o Scale Up. Los núcleos POWER9 son SMT4 o SMT8, con núcleos SMT8 destinados a sistemas PowerVM , mientras que los núcleos SMT4 están destinados a sistemas PowerNV, que no utilizan PowerVM y ejecutan principalmente Linux. Con POWER9, los chips fabricados para Scale Out pueden admitir memoria conectada directamente, mientras que los chips Scale Up están destinados a usarse con máquinas con más de dos zócalos de CPU y utilizan memoria intermedia. ^{[16] [1]}

Módulos

El portal de IBM para OpenPOWER enumera los tres módulos disponibles para el chip Nimbus, aunque la variante Scale-Out SMT8 para PowerVM también utiliza el módulo/zócalo LaGrange: ^[17]

• Sforza – 50 mm × 50 mm, 4 DDR4, 48 líneas PCIe, 1 XBus 4B ^[18]
• Monza – 68,5 mm × 68,5 mm, 8 DDR4, 34 líneas PCIe, 1 XBus 4B, 48 líneas OpenCAPI ^[19]
• LaGrange – 68,5 mm × 68,5 mm, 8 DDR4, 42 líneas PCIe, 2 XBus 4B, 16 líneas OpenCAPI ^[20]

Los módulos Sforza utilizan un zócalo de matriz de rejilla terrestre (LGA) de 2601 pines. ^[21]

Sistemas

Sistemas informáticos Raptor / Ingeniería Raptor

• Talos II : plataforma de servidor/estación de trabajo de dos conectores que utiliza procesadores Sforza POWER9 SMT4; ^[22] disponible como servidor 2U, servidor 4U, torre o placa base EATX. Comercializado como seguro y controlable por el propietario con software y firmware gratuitos y de código abierto . Inicialmente se comercializa con opciones de chip de 4 núcleos, ^[23] 8 núcleos, ^[24] 18 núcleos, ^[25] y 22 núcleos ^[26] hasta que estén disponibles chips con más núcleos. ^{[27] [28]}
• Talos II Lite : versión de un solo socket de la placa base Talos II, fabricada utilizando la misma PCB. ^[29]
• Blackbird : plataforma microATX de un solo socket que utiliza procesadores SMT4 Sforza (variante de hasta 8 núcleos de 160 W), 4-8 núcleos, 2 ranuras de RAM (que admiten hasta 256 GiB en total) ^[30]

Asociación entre Google y Rackspace

• Barreleye G2 / Zaius : plataforma de servidor de dos sockets que utiliza procesadores LaGrange; ^[22] tanto el chasis Barreleye G2 como el Zaius utilizan la placa base Zaius POWER9 ^{[31] [32] [33]}

IBM

• Sistema de alimentación AC922 – 2U, 2× POWER9 SMT4 Monza, con hasta 6× GPU Nvidia Volta, 2× aceleradores CAPI 2.0 adjuntos y 1 TiB de RAM DDR4. AC es la abreviatura de Accelerated Computing (computación acelerada); este sistema también se conoce como "Witherspoon" o "Newell". ^{[22] [34] [35] [36] [37]}
• Power System L922 – 2U, 1–2× POWER9 SMT8, 8–12 núcleos por procesador, hasta 4 TiB de RAM DDR4 (1 TiB = 1024 GiB), PowerVM con Linux . ^{[38] [39]}
• Power System S914 – 4U, 1× POWER9 SMT8, 4–8 núcleos, hasta 1 TiB de RAM DDR4, PowerVM con AIX / IBM i /Linux. ^{[38] [39]}
• Power System S922 – 2U, 1–2× POWER9 SMT8, 4–11 núcleos por procesador, hasta 4 TiB de RAM DDR4, PowerVM con AIX/IBM i/Linux. ^[40]
• Power System S924 – 4U, 2× POWER9 SMT8, 8–12 núcleos por procesador, hasta 4 TiB de RAM DDR4, PowerVM con AIX/IBM i/Linux. ^{[38] [39] [41]}
• Power System H922 – 2U, 1–2× POWER9 SMT8, 4–10 núcleos por procesador, hasta 4 TiB de RAM DDR4, PowerVM ejecutando SAP HANA (en Linux) con AIX/IBM i en hasta el 25 % del sistema. ^{[38] [39] [42]}
• Power System H924 – 4U, 2× POWER9 SMT8, 8–12 núcleos por procesador, hasta 4 TiB de RAM DDR4, PowerVM ejecutando SAP HANA (en Linux) con AIX/IBM i en hasta el 25 % del sistema. ^{[38] [39] [42]}
• Power System E950 – 4U, 2–4× POWER9 SMT8, 8–12 núcleos por procesador, hasta 16 TiB de RAM DDR4 con búfer ^[43]
• Power System E980 : 1–4× 4U, 4–16× POWER9 SMT8, 8–12 núcleos por procesador, hasta 64 TiB de RAM DDR4 con búfer ^[44]
• Consola de administración de hardware 7063-CR2 – 1U, 1× POWER9 SMT8, 6 núcleos, 64-128 GB de RAM DDR4. ^[45]

Computación de pingüinos

• Magna PE2112GTX : servidor de dos conectores y 2U para computación de alto rendimiento con procesadores LaGrange. Fabricado por Wistron. ^[46]

Supercomputadoras IBM

Oblea POWER9 con certificados TOP500 para Summit y Sierra

• Summit y Sierra  – El Departamento de Energía de los Estados Unidos junto con el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore contrataron a IBM y Nvidia para construir dos supercomputadoras, la Summit y la Sierra , que se basan en procesadores POWER9 acoplados a las GPU Volta de Nvidia . Estos sistemas están programados para entrar en línea en 2017. ^{[47] [48] [49]} Sierra se basa en el nodo de cómputo Power Systems AC922 de IBM. ^[35] Los primeros bastidores de Summit se entregaron al Laboratorio Nacional de Oak Ridge el 31 de julio de 2017. ^[50]
• MareNostrum 4 – Uno de los tres clústeres del bloque de tecnologías emergentes del cuarto superordenador MareNostrum es un clúster POWER9 con GPU Nvidia Volta. Se espera que este clúster proporcione más de 1,5 petaflops de capacidad de cálculo cuando se instale. El bloque de tecnologías emergentes del MareNostrum 4 existe para probar si los nuevos desarrollos podrían ser "adecuados para futuras versiones de MareNostrum". ^[51]

Compatibilidad con sistemas operativos

Al igual que su predecesor, POWER9 es compatible con FreeBSD , ^[52] IBM AIX , IBM i , Linux (ambos ejecutándose con y sin PowerVM) y OpenBSD . ^[53]

La implementación del soporte de POWER9 en el kernel de Linux comenzó con la versión 4.6 en marzo de 2016. ^[54]

Red Hat Enterprise Linux (RHEL), SUSE Linux Enterprise (SLES), Debian Linux , Ubuntu Linux y CentOS son compatibles desde agosto de 2018. ^[actualizar][ ^{55] [56] [57] [58] [59]}

El administrador de paquetes GNU Guix también soporta POWER9, pero el soporte para la distribución del sistema Guix está en Vista previa tecnológica. ^{[60] [61]}

Véase también

• Microprocesadores IBM Power
• OpenBMC

Referencias

1. Big Blue apunta al cielo con potencia9
2. Shah, Agam (23 de agosto de 2016). "El chip Power9 de 24 núcleos de IBM: cinco cosas que debes saber". PCWorld.
3. McCredie, Brad (abril de 2016). "OpenPOWER y la hoja de ruta futura" (presentación) . Fundación OpenPOWER .
4. Morgan, Timothy Prickett (5 de diciembre de 2017). "Power9 para la gente". La próxima plataforma . El chip Nimbus Power9 utilizado en el AC922 es un módulo de chip único que tiene 24 núcleos en la matriz. Las máquinas Summit y Sierra basadas en el AC922 están recibiendo versiones de 22 núcleos de los chips... IBM podría más adelante, a medida que mejoren los rendimientos de Power9, agregar una opción de 24 núcleos.
5. Williams, Chris (7 de abril de 2016). "Power9: Google le da a Intel una migraña por el cambio de chip, IBM intenta atraer a las grandes empresas". The Register.
6. "La 63ª edición de la lista TOP500 (junio de 2024)".
7. "ORNL lanza el superordenador Summit | ORNL". 8 de junio de 2018.
8. Añadir compatibilidad total con binutils Power ISA 3.0/POWER9
9. Las perspectivas de una revolución Power9
10. Controlador de interrupciones POWER9 XIVE
11. IBM Power 9 XIVE ofrece mejoras en el rendimiento de E/S
12. "Los microvatios crecen" - Paul Mackerras (LCA 2021 Online)
13. "El procesador IBM POWER9 Scale Up" (PDF) . AXON a 25,6 GHz frente a DDR4 a 3200 MHz
14. "Raptor Computing Systems::CP9M01 Intro". www.raptorcs.com . Consultado el 17 de noviembre de 2017 .
15. NVLink 2.0 de Nvidia aparecerá por primera vez en los servidores Power9 el próximo año
16. Stuecheli, Jeff (26 de enero de 2017). "Webinar POWER9" (grabación de vídeo/diapositivas) . Grupo de usuarios virtuales de AIX.- Diapositivas _(PDF) - La página AIX VUG tiene enlaces a diapositivas y videos
17. Gangidi, Adi. "Déjame comentar sobre LaGrange POWER9". Twitter .
18. Portal de IBM para OpenPOWER - POWER9 - Módulo Sforza
19. Portal de IBM para OpenPOWER - POWER9 - Módulo Monza
20. Portal de IBM para OpenPOWER - POWER9 - Módulo LaGrange
21. "Guía del usuario de la placa base T2P9D01" (PDF) . Raptor Computing Systems. 2018.
22. Wiki de sistemas informáticos abc Raptor - OpenPOWER
23. "Raptor Computing Systems::CP9M01". www.raptorcs.com . Consultado el 3 de marzo de 2018 .
24. "Raptor Computing Systems::CP9M02". www.raptorcs.com . Consultado el 3 de marzo de 2018 .
25. "Raptor Computing Systems::CP9M06". www.raptorcs.com . Consultado el 3 de marzo de 2018 .
26. "Raptor Computing Systems::CP9M08". www.raptorcs.com . Consultado el 20 de mayo de 2018 .
27. "Raptor Computing Systems::TL2WK2" (descripción del producto) . Raptor Computing Systems .
28. "Raptor Computing Systems::Preguntas frecuentes" www.raptorcs.com . Consultado el 17 de noviembre de 2017 .
29. "Placa base Talos II Lite" . Consultado el 29 de junio de 2018 .
30. "Placa base Blackbird™ (solo placa)" www.raptorcs.com . Consultado el 1 de febrero de 2019 .
31. Zipfel, John; Lippert, Rob. "Presentación de Zaius, el servidor abierto de Google y Rackspace que ejecuta IBM POWER9" (publicación de blog) . Blog de Google Cloud Platform . Google.
32. Lippert, Rob; Sullivan, Aaron; Gangidi, Adi; Yeh, Poly (7 de diciembre de 2016). "Especificación de chasis, placa base y fuente de alimentación Lunchbox de Zaius/Barreleye G2 - Revisión 0.5.3" (PDF) . Github . Proyecto Open Compute.
33. Sullivan, Aaron (8 de marzo de 2017). "Lo último sobre nuestro servidor Open Compute-OpenPOWER Zaius/Barreleye G2" (publicación de blog) . El blog oficial de Rackspace . Rackspace.
34. David Bader - Twitter
35. ¡Cómo puedes impulsar la aceleración con OpenCAPI, hoy mismo!
36. El servidor IBM Power System AC922 (8335-GTG) le ayuda a aprovechar el rendimiento acelerado de IA, HPDA y HPC para obtener información en menos tiempo
37. "IBM Power System AC922 - Detalles - Estados Unidos". IBM Marketplace . 6 de diciembre de 2017.
38. https://www.theregister.co.uk/2018/02/14/ibm_power9_servers/ Big Blue sube de nivel el sexteto de servidores con POWER9 para IBM i, AIX, HANA, Linux
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49. Lawrence Livermore firma contrato con IBM
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Enlaces externos

• IBM Power9
• Portal de IBM para OpenPOWER