Prosesor IBM Power5 layak untuk dilihat kedua

Jika semua hal sama dan IBM membuat sistemnya dapat diakses seperti Dell dan Hewlett-Packard melakukan pekerjaan mereka, prosesor IBM Power5 dapat mengubur Itanium 2. Intel Pertama kali diperkenalkan musim panas lalu, Power5 adalah satu-dua pukulan, kemenangan teknik dari sebuah perusahaan yang tidak hanya unggul dalam desain prosesor tetapi juga dalam ilmu submikron dalam pembuatan dan pengemasan chip.

Power5 sangat cepat, tentu saja. Tetapi ini juga dapat dilihat sebagai upaya serius pertama IBM untuk memenuhi kebutuhan pelanggan melebihi kecepatan. Power5 menawarkan efisiensi daya yang ditingkatkan dan skalabilitas hebat, mendukung sistem operasi non-IBM (termasuk Linux dan Windows), dan memberikan partisi dan virtualisasi yang tidak tertandingi oleh teknologi Intel saat ini.

Power5 juga menunjukkan generasi baru 64-bit, workstation dan server berbasis PowerPC dari mitra lama IBM di Power, Apple Computer. Dan baru-baru ini IBM menarik langkah tak terduga untuk perusahaan yang dibangun di atas paten dengan menerbitkan arsitektur dan alat Power di bawah lisensi terbuka.

Ada begitu banyak cara di mana pengaruh Power5 menjangkau di luar basis utama IBM pelanggan kaya. Meskipun IBM juga menjual server Itanium 2, Opteron, dan Xeon, perusahaan tampaknya jelas bermaksud untuk meletakkan sistem Power5 di tangan administrator Linux dan Windows. Apakah itu masuk akal akan terserah pelanggan, tetapi kekuatan teknis Power5 dan kekayaan arsitektur Itanium yang goyah menuntut prosesor andalan IBM melakukan perjalanan di bawah mikroskop kami.

Rahasia kekuatan

IBM secara konsisten menarik orang-orang terpintar, jenis insinyur yang pantas dijuluki "ilmuwan komputer". Pada 1980-an, para ilmuwan ini membuat arsitektur prosesor yang dibangun untuk kinerja: IBM 801, prosesor RISC asli. Warisan 801 tetap hidup dalam rangkaian prosesor kelas perusahaan IBM Power.

Perbedaan utama antara prosesor RISC dan prosesor CISC, seperti Intel x86, dapat dilihat sebagai tarik menarik antara programmer dan desainer chip. Prosesor CISC dirancang untuk membuat hidup pengembang aplikasi lebih mudah dengan mengurangi operasi umum menjadi instruksi asli tunggal yang berjalan lama, memberi CISC reputasi sebagai desain yang lambat namun ramah. Dibandingkan dalam hal ini, RISC cepat dan tidak ramah. Setiap instruksi sederhananya memiliki tujuan yang sangat sempit, dijalankan dengan cepat, dan diparalelkan dengan sangat baik. RISC membutuhkan pemrogram yang sabar, berbakat, dan kompiler yang dioptimalkan dengan cermat; Keberhasilan RISC membuktikan banyaknya keduanya.

Atribut Power5 yang paling terkenal adalah integrasi dua inti RISC diskrit pada satu chip. Pengumuman dari AMD, Intel, dan Sun Microsystems mengenai prosesor multicore yang akan datang memusatkan perhatian pada aspek Power5 ini, tetapi multicore juga merupakan fitur dari pendahulunya, Power4 dan Power4 +. Menurut IBM, Power5 sepenuhnya kompatibel dengan Power4 yang dapat dieksekusi. Keajaiban multicore adalah memberikan kecepatan lebih pada pipa impian dalam ruang yang lebih sedikit tanpa peningkatan panas yang nyata. Tetapi seperti yang akan Anda lihat, multicore bukan sekadar SMP pada sebuah chip.

Untuk satu hal, inti Power5 berbagi cache Level 2 yang sangat cepat. Kecepatan dan kuantitas cache merupakan faktor dalam kinerja semua mikroprosesor. (Evolusi x86 menunjukkan Intel benar-benar terobsesi dengan cache.) Dengan instruksi sederhana yang terbang melalui CPU RISC begitu cepat, efisiensi cache dalam mengurangi jumlah perjalanan ke RAM menjadi kunci dari keseluruhan desain.

Total cache Power5's Level 2 hanya kurang dari 2MB. Dengan cache bersama, data yang diambil oleh satu inti segera tersedia untuk inti lainnya, meningkatkan kemungkinan bahwa mengambil instruksi program atau blok data berikutnya tidak memerlukan perjalanan ke RAM yang mematikan kinerja. Tetapi cache bersama juga membuatnya lebih mungkin bahwa inti akan mencoba mengakses cache pada saat yang sama, yang tidak dapat mereka lakukan.

IBM mengimplementasikan stopgap pertentangan cache, membagi cache Tingkat 2 menjadi tiga segmen. Desain ini mengizinkan akses semi-simultan ke cache selama kedua inti mencapai segmen cache yang berbeda. IBM memiliki solusi kreatif lain untuk masalah pertengkaran cache Tingkat 2: cache Tingkat 3 eksternal 36MB yang berat. Setiap inti memiliki cache Level 3 secara eksklusif, jadi tidak ada kemungkinan konflik antar inti. Meskipun cache Level 3 tidak secepat Level 2, Level 3 jauh lebih cepat daripada memori utama, dan desain Power5 membuat koneksi antara inti dan cache Level 3 yang terkait menjadi tautan langsung. Kami menganggap pengerjaan ulang desain cache Level 3 oleh IBM menjadi salah satu kemenangan desain teratas di Power5.

Keuntungan Power5 substansial lainnya adalah pengontrol memori on-chipnya. Setiap inti Power5 memiliki pengontrolnya sendiri dan mampu mengelola blok memori utama khusus. Ini berdampak besar pada kinerja secara keseluruhan, seperti yang telah kita lihat dalam membandingkan throughput memori Opteron dan Xeon, misalnya. Dan dalam kasus Power5, desainnya sesuai dengan strategi paralelisasi multilevel IBM.

Dua saja tidak cukup

Power5 bukan hanya dual-core; itu mengimplementasikan fasilitas Power4's SMT (Simultan Multi-Threading), yang memberikan setiap inti kemampuan untuk mengeksekusi instruksi dari dua utas secara bersamaan, dalam kondisi tertentu. SMT mirip dengan HTT (Hyper-Threading Technology) Intel tetapi dengan keunggulan berbeda yang membuat "kondisi tertentu" lebih luas dan yang secara dinamis mengoptimalkan paralelisasi dengan menganalisis dan memprioritaskan utas untuk membuat eksekusi paralel lebih efisien - jauh lebih efisien, menurut kami. Meskipun sulit untuk diisolasi dalam pengujian, implementasi Power5 harus melebihi peningkatan maksimum 30 persen yang diproyeksikan Intel untuk HTT.

Power5 menambahkan dua skema prioritas thread dasar, tetapi sangat dibutuhkan. Penyeimbangan Sumber Daya Dinamis berupaya untuk menjaga aliran instruksi mengalir dengan lancar dengan menganalisis perilaku utas dan dengan mengesampingkan kode yang dapat memperlambat aliran SMT. Misalnya, instruksi yang harus dijalankan secara berurutan untuk mendapatkan hasil yang akurat dapat mengunci utas tersebut di prosesor untuk sementara waktu. Power5 mencoba memprediksi ini dan menjalankan instruksi yang lebih sederhana hingga ada ruang untuk menjalankan urutan tanpa menyumbat SMT.

Dalam perolehan desain luar biasa lainnya, prioritas utas yang dapat disesuaikan dari Power5 memberi OS, driver, dan aplikasi kemampuan untuk menetapkan tingkat prioritas sewenang-wenang ke setiap utas. Prioritas thread yang ditentukan aplikasi ini diperhitungkan dalam penghitungan Dynamic Resource Balancing dan digunakan secara lebih luas untuk menentukan lamanya waktu thread tetap aktif di CPU. Ini juga memberi sistem operasi cara mudah untuk mengontrol konservasi daya.

Jika Anda menjalankan banyak utas prioritas tinggi, kotak akan menjadi panas. Tetapi saat OS menghentikan prioritas thread, CPU akan menjalankan lebih banyak siklus idle dan karenanya bekerja lebih dingin. Jika Anda menjatuhkan semua prioritas utas ke level terendah, CPU masuk ke mode daya rendah seperti tidur. Itulah pendekatan paling sederhana untuk manajemen daya yang dapat kami bayangkan.

Terakhir, Power5 menggunakan apa yang diketahuinya tentang fasilitas yang dibutuhkan oleh setiap instruksi RISC untuk, pada dasarnya, mematikan bagian chip yang tidak diperlukan pada saat itu. Ini berpotensi menempatkan putaran baru pada masalah daya dan panas Power yang terkenal itu. Ini jelas terlihat lebih sederhana daripada skema manajemen daya berbasis OS seperti yang digunakan oleh prosesor x86.

Anda mungkin tidak pernah menyadarinya

Pada teknologi saja, Power5 diposisikan untuk menguasai. Tapi sulit dipercaya karena mungkin tampak oleh banyak skeptis Itanium 2 yang berbagi pendapat mereka, mayoritas pengamat telah menyebut kontes Itanium 2 / Power5 untuk mendukung Intel.

Itu penilaian yang aneh karena, dalam kasus ini, IBM menarik Intel pada Intel. RISC memiliki pasar Unix, Unix memiliki pasar midrange hingga high-end, dan Intel tidak melakukan RISC. Itu keluar dalam dingin pada jutaan dolar, pesanan pembelian besi besar. Intel secara efektif dikunci kecuali dapat meyakinkan pembeli bahwa Itanium 2 obsoletes RISC. Akankah Intel dapat masuk? Kami pikir akan butuh waktu bertahun-tahun bagi Itanium untuk menyingkirkan RISC, dan sementara itu membobol, Power dan Sparc akan terus berkembang.

Apa yang membuat ini sulit untuk disebut adalah bahwa IBM menginginkan pasar Intel sama seperti Intel menginginkan pasar IBM. IBM menjual server Power5 seharga $ 5.000 dengan Linux yang telah diinstal sebelumnya. Kembali ke atas dan pindai spesifikasi untuk memahami mengapa server Power5 $ 5.000 mungkin menyenangkan untuk dimiliki.

Analis yang mengukir batu nisan untuk Power mencatat bahwa bisnis chip IBM tidak menghasilkan uang. Tetapi bisnis sistemnya adalah, dan sekarang kedua unit itu menjadi satu. Itu langkah cerdas: Buat chip untuk sistem yang Anda jual; membangun sistem di sekitar chip yang Anda buat. Meluncurkan desain dan alat ke publik juga merupakan hal yang cerdas. Setiap penerima lisensi terbuka adalah calon pelanggan manufaktur, dan kekayaan intelektual yang tidak terbebani akan mengalir dari para jenius, bukan dalam daftar gaji IBM.

Ini adalah strategi bagus untuk menyesuaikan diri dengan pasar pemula. Andai saja IBM tidak harus berurusan dengan pelanggan. Big Blue tidak pernah mampu memberikan polesan merek dan kepercayaan pelanggan yang sangat disukai Dell dan HP dalam katalognya yang paling rendah. Pekerjaan hebat yang telah dilakukan para insinyur IBM dilindungi oleh pemasaran perusahaan yang buruk. Kemungkinan besar, jika Anda tidak menjalankan perlengkapan IBM sekarang, Anda tidak akan pernah melihat server Power5 berapa pun harganya.

IBM dengan sengaja memasang kesuksesan Power5 ke Linux di level pemula. Tetapi sulit untuk mengekstrak nilai tambah dari perangkat lunak yang diyakini publik dapat diunduh secara gratis, dan Linux adalah OS yang pembeli cenderung tidak membeli perangkat keras baru untuk dijalankan. Dengan kata lain, Linux tidak akan menjual server entri Power5. Dengan harga $ 5.000 hingga $ 6.000, server IBM Power5 yang paling murah tidak cukup murah dibandingkan dengan server Opteron atau Xeon EM64T (Extended Memory 64 Technology) yang sangat murah yang menjalankan Linux.

Di sisi lain, besi Unix yang besar menjual dirinya sendiri, dan pelanggan akan selalu membeli lebih banyak dari apa yang sudah mereka gunakan. Mereka akan membeli apa yang disarankan oleh konsultan solusi mereka. IBM melebihi semua yang lain dalam kemampuannya untuk memperdaya akun-akun utama. Anda tidak dapat melepaskan pelanggan dari perangkat keras IBM di kelas menengah ke atas. Jadi, keseluruhan pesan di Power5 akan membingungkan pers dan publik pada umumnya, tetapi setelan di lapangan melewati pemasaran IBM. Dalam hubungan IBM-ke-pelanggan, Anda tidak bisa mengalahkan IBM.

Power5 memiliki hampir segalanya: kecepatan, kesederhanaan, inovasi, kompatibilitas mundur tanpa batas, perangkat pengembangan yang matang, dan dukungan dari raksasa teknologi. Ini adalah pencapaian teknik yang tak tertandingi, diciptakan oleh apa yang mungkin merupakan insinyur paling cerdas di dunia. Jika pemasaran IBM pernah cocok dengan kecerdasan tekniknya, hati-hati, Intel.