Če bi bile vse stvari enake in bi IBM naredil svoje sisteme tako dostopne, kot to počneta Dell in Hewlett-Packard, bi lahko procesor IBM Power5 pokopal Intelov Itanium 2. Prvič predstavljen lani poleti, je Power5 ena-dva udarec, triumf inženiringa podjetje, ki se odlikuje ne samo v oblikovanju procesorjev, temveč tudi v submikronski znanosti o proizvodnji in pakiranju čipov.
Seveda je Power5 precej hiter. Lahko pa ga obravnavamo tudi kot prvi resni poskus IBM-a, da hitreje zadovolji potrebe kupcev. Power5 ponuja izboljšano energetsko učinkovitost in izjemno razširljivost, podpira ne-IBM-ove operacijske sisteme (vključno z Linuxom in Windowsom) ter ponuja particioniranje in virtualizacijo, ki je neprimerljiva s trenutno Intel tehnologijo.
Power5 tudi napoveduje novo generacijo 64-bitnih delovnih postaj in strežnikov, ki temeljijo na PowerPC, od IBM-ovega dolgoletnega partnerja v Power-u, Apple Computer. In IBM je pred kratkim potegnil nepričakovano potezo za podjetje, ki temelji na patentih, z objavo arhitekture in orodij Power pod odprto licenco.
Obstaja toliko načinov, na katere vpliv Power5 presega IBM-ovo primarno bazo kupcev z dobro peto. Čeprav IBM prodaja tudi strežnike Itanium 2, Opteron in Xeon, se zdi, da namerava podjetje sisteme Power5 dati v roke skrbnikom Linuxa in Windows. Ali bo to smiselno, bodo same odvisno od kupcev, toda sama tehnična moč Power5 in nestalna usoda arhitekture Itanium zahtevata, da se IBM-ov vodilni procesor odpravi pod naš mikroskop.
Skrivnosti moči
IBM nenehno privlači najsvetlejše možgane, takšne inženirje, ki si zaslužijo ime "računalniški znanstvenik". V osemdesetih letih so ti znanstveniki pripravili procesorsko arhitekturo, ki je bila zgrajena za delovanje: IBM 801, prvotni procesor RISC. Zapuščina 801 živi v seriji procesorjev razreda podjetja IBM Power.
Na glavno razliko med procesorjem RISC in procesorjem CISC, kot je Intelov x86, lahko gledamo kot na vlečenje vrvi med programerji in oblikovalci čipov. Procesorji CISC so zasnovani tako, da olajšajo življenje razvijalcev aplikacij z zmanjšanjem običajnih operacij na posamezna, dolgo izvajana izvorna navodila, s čimer CISC slovi kot počasen, a prijazen dizajn. V primerjavi s to lučjo je RISC hiter in neprijazen. Vsako od njegovih preprostih navodil ima zelo ozek namen, se hitro izvrši in izjemno dobro vzpostavi. RISC zahteva potrpežljive, nadarjene programerje in natančno optimizirane prevajalnike; Uspeh RISC priča o obilici obeh.
Najbolj znan atribut Power5 je njegova integracija dveh diskretnih jeder RISC na enem čipu. Objave AMD, Intel in Sun Microsystems glede prihajajočih večjedrnih procesorjev so pozornost usmerile na ta vidik Power5, vendar je bila večjedrnost tudi značilnost njegovih predhodnikov Power4 in Power4 +. Po navedbah IBM-a je Power5 popolnoma združljiv z izvršljivimi datotekami Power4. Čudovitost večjedr je, da prinaša cevne sanje o večji hitrosti v manjši površini brez izrazitega povečanja toplote. A kot boste videli, večjedrje ni le SMP na čipu.
Jedri Power5 imajo zelo hiter predpomnilnik 2. stopnje. Hitrost in količina predpomnilnika sta dejavnik delovanja vseh mikroprocesorjev. (Razvoj x86 kaže, da je Intel popolnoma obseden s predpomnilnikom.) Z enostavnimi navodili, ki tako hitro letijo skozi RISC CPU, postane učinkovitost predpomnilnika pri zmanjšanju števila potovanj v RAM bistvenega pomena za celotno zasnovo.
Predpomnilnik stopnje Power5 na ravni 2 znaša le manj kot 2 MB. S predpomnilnikom v skupni rabi so podatki, ki jih pridobi eno jedro, takoj na voljo drugemu, s čimer se poveča verjetnost, da pridobivanje naslednjega programskega navodila ali bloka podatkov ne bo zahtevalo potovanja v RAM, ki ubija zmogljivost. Toda skupni predpomnilnik tudi povečuje verjetnost, da bodo jedra poskušala hkrati dostopati do predpomnilnika, česar pa ne morejo storiti.
IBM je uvedel zaustavitev med predpomnilnikom in predpomnilnik stopnje 2 razdelil na tri segmente. Ta zasnova omogoča navidezno hkratni dostop do predpomnilnika, če obe jedri zadevata različne segmente predpomnilnika. IBM ima še eno kreativno rešitev za spor glede predpomnilnika 2. stopnje: močan zunanji predpomnilnik 3. stopnje s 36 MB. Vsako jedro ima v lasti izključno svoj predpomnilnik 3. stopnje, zato ni možnosti za konflikt med jedri. Čeprav predpomnilnik nivoja 3 ni skoraj tako hiter kot nivo 2, je nivo 3 veliko hitrejši od glavnega pomnilnika, Power5 pa zaradi zasnove povezave med jedrom in pripadajočim predpomnilnikom nivoja 3 neposredno poveže. IBM-ova predelava zasnove predpomnilnika 3. stopnje se nam zdi ena največjih zmag v Power5.
Še en pomemben dobiček v Power5 so njegovi pomnilniški krmilniki na čipu. Vsako jedro Power5 ima svoj krmilnik in je sposoben upravljati namenski blok glavnega pomnilnika. To ima velik vpliv na splošno zmogljivost, kot smo videli na primer pri primerjanju pomnilnika Opteron in Xeon. In v primeru Power5 se zasnova prilega IBM-ovi strategiji večstopenjske paralelizacije.
Dva ni dovolj
Power5 ni le dvojedrni; implementira Power4-jev SMT (simultano večnitnost), ki vsakemu jedru omogoča, da pod določenimi pogoji istočasno izvaja navodila iz dveh niti. SMT je podoben Intelovemu HTT (Hyper-Threading Technology), vendar z izrazitimi prednostmi, ki širijo "določene pogoje" in dinamično optimizirajo paralelizacijo z analizo in določanjem prioritet niti, da bi bila vzporedna izvedba učinkovitejša - veliko bolj učinkovita, menimo. Čeprav je pri preskušanju težko izolirati, bi moralo izvajanje Power5 preseči največ 30-odstotno spodbudo, ki jo Intel načrtuje za HTT.
Power5 doda dve osnovni, a prepotrebni shemi za določanje prioritet. Dinamično uravnoteženje virov poskuša ohraniti nemoten pretok tokov ukazov z analizo vedenja niti in s stransko postavitvijo kode, ki bi lahko upočasnila tok SMT. Na primer, navodila, ki jih je treba izvesti zaporedno, da dobite natančen rezultat, lahko to nit za nekaj časa zaklenejo v procesorju. Power5 poskuša to predvideti in zagnati preprostejša navodila, dokler ni prostora za izvedbo zaporedja, ne da bi zamašil SMT.
V še enem izjemnem dizajnerskem dobitku nastavljiva prednost niti Power5 omogoča operacijskim sistemom, gonilnikom in aplikacijam, da vsaki niti lahko dodelijo poljubno raven prednosti. Ta prednostno določena nit nit je vključena v izračune dinamičnega uravnavanja virov in se uporablja širše za določanje časa, ko nit ostane aktivna v CPU. Operacijskim sistemom omogoča tudi enostaven nadzor nad varčevanjem z energijo.
Če se izvaja veliko prioritetnih niti, se bo polje zagnalo. Ker pa OS zruši prioritete niti, bo CPU izvajal več prostih ciklov in zato hladnejši. Če vse prioritete niti zrušite na najnižjo raven, preide CPU v način mirovanja z nizko porabo. To je najpreprostejši pristop k upravljanju z energijo, ki si ga lahko predstavljamo.
Nazadnje Power5 uporablja tisto, kar ve o zmogljivostih, ki jih potrebujejo posamezna navodila RISC, da v bistvu izklopi dele čipa, ki v tem trenutku niso potrebni. To bi lahko povzročilo nov zagon zloglasnim težavam z elektriko in toploto. Vsekakor se zdi bolj preprosto kot sheme za upravljanje porabe, ki jih poganjajo OS, kot so tiste, ki jih uporabljajo procesorji x86.
Morda ne boste nikoli opazili
Samo s tehnologijo lahko Power5 vlada. Toda neverjetno, kot se zdi številnim dvomljivcem Itanium 2, ki delijo svoja mnenja , je večina opazovalcev že razpisala tekmovanje Itanium 2 / Power5 v Intelovo korist.
To je čudno, ker v tem primeru IBM vleče Intel na Intel. RISC je lastnik trga Unix, Unix je lastnik srednjega in visokega trga, Intel pa ne RISC. Na tisoče dolarjev vrednih naročil za veliko železo je na mrazu. Intel je dejansko zaklenjen, razen če lahko prepriča kupce, da Itanium 2 zastareva RISC. Bo Intel lahko prodrl? Menimo, da bodo potrebna leta, da bo Itanium potisnil RISC na stran, in medtem ko se vdira, se bosta Power in Sparc še naprej razvijala.
Težko je poklicati to, da si IBM želi Intelov trg tako kot Intel želi IBM-ov. IBM prodaja strežnike Power5 za 5000 dolarjev z vnaprej nameščenim Linuxom. Vrnite se navzgor in optično preberite očala, da boste razumeli, zakaj bi bilo dobro imeti strežnik Power5 za 5000 dolarjev.
Analitiki, ki pišejo nagrobnike za Power, ugotavljajo, da IBM-ovo poslovanje s čipi ne zasluži. Toda njeno sistemsko poslovanje je in zdaj sta ti dve enoti eno. To je pametna poteza: naredite čipe za sisteme, ki jih prodajate; gradite sisteme okoli čipov, ki jih izdelujete. Pametno je tudi objavljanje zasnove in orodij za javnost. Vsak odprt imetnik licence je potencialna proizvodna stranka, neobremenjena intelektualna lastnina pa bo prihajala od genijev, ki niso na IBM-ovem plačnem spisku.
To so dobre strategije za prijetnost do vstopnega trga. Ko le IBM ne bi imel opravka s kupci. Big Blue nikoli ni mogel predstaviti spodnjega dela kataloga, laka in zaupanja strank, ki ga imata Dell in HP v pikah. Veliko delo, ki so ga opravili IBM-ovi inženirji, zaznamuje slabo trženje podjetja. Če zdaj ne uporabljate IBM-ove opreme, ne boste nikoli gledali strežnika Power5, ne glede na ceno.
IBM je na začetku namerno uspeh Power5 povezal z Linuxom. A iz programske opreme, za katero javnost verjame, da jo je mogoče prenesti brezplačno, je težko izvleči dodano vrednost, Linux pa je operacijski sistem, za katerega kupci običajno ne kupujejo nove strojne opreme. Z drugimi besedami, Linux ne bo prodal vstopnih strežnikov Power5. IBM-ov najcenejši strežnik Power5 s 5000 do 6000 dolarji ni dovolj poceni v primerjavi s poceni poceni strežnikom Opteron ali Xeon EM64T (Extended Memory 64 Technology) z Linuxom.
Po drugi strani se veliko železo Unix prodaja samo in stranke bodo vedno kupile več tistega, kar že uporabljajo. Kupili bodo tisto, kar svetujejo njihovi svetovalci rešitev. IBM presega vse druge s svojo zmožnostjo, da nadzira glavne račune. Stranke ne morete odvrniti od IBM-ove strojne opreme srednje in višje. Tako bo splošno sporočilo o Power5 omalovaženo novinarjem in širši javnosti, vendar obleke na terenu zaobidejo IBM-ovo trženje. V odnosih z IBM-om do kupca ne morete premagati IBM-a.
Power5 ima skoraj vse: hitrost, preprostost, inovativnost, brezhibno združljivost za nazaj, zrel nabor orodij za razvoj in podporo tehnološkega velikana. Gre za neverjeten inženirski dosežek, ki so ga ustvarili morda najpametnejši inženirji na svetu. Če se IBM-ovo trženje kdaj ujema z inteligenco njegovega inženiringa, bodite pozorni, Intel.
