Библиотека Интернет Индустрии I2R.ru

В пятницу на конференции для аналитиков IBM рассказала о своих будущих серверных чипах, на которых Big Blue строит перспективный план борьбы за свержение Sun Microsystems с престола лидера рынка Unix-серверов объемом в 21 млрд $.

IBM планирует наделить свои процессоры Power5 и Power6 функцией Fast Path - способностью брать на себя задачи, которые в настоящее время решаются более медленными программными средствами. По словам главного технолога IBM по семейству процессоров Power Рави Аримилли (Ravi Arimilli), Power5 сможет выполнять такие операции, характерные для операционной системы, как упаковка данных для передачи по сети. А Power6 пойдет еще дальше, взяв на себя и задачи ПО более высокого уровня, такого как СУБД или системы электронной коммерции.

Процессоры Power5 и Power6, которые должны выйти соответственно в 2004 и 2006 годах, придут на смену знаменитому чипу Power4, сердцу Unix-серверов p690 Regatta. IBM надеется, что это поможет ей увеличить свою долю рынка Unix-серверов (20,3%), вторую после Sun (35,2%). Новые возможности процессоров произвели впечатление на аналитиков, и, как они считают, конкуренты будут стараться повторить их. "Power4 - самый совершенный серверный процессор на рынке. Теперь IBM увеличит отрыв еще больше, - сказал старший редактор Microprocessor Report Питер Глазковски (Peter Glaskowsky). - Аппаратное ускорение приложений - это инновационный ответ на вопрос, какие задачи должны решать чипы по мере дальнейшего расширения их возможностей". По словам Аримилли, группа Power6 приступила к работе в декабре. Сейчас она трудится над концепцией развития семейства процессоров вплоть до второй половины десятилетия - ей будут следовать Power6, а затем и Power7.

Sun, однако, не видит в аппаратном ускорении ничего необычного. "Любая архитектура развивается в этом направлении. Вы стараетесь выбрать все самое лучшее и реализовать это в железе", - говорит директор по маркетингу отделения процессоров Sun Сью Кунц (Sue Kunz), добавляя, что Sun уже много лет как переложила на процессор такие операции, как управление медиапотоками.

В ближайшие же два года IBM продолжит совершенствовать процессор Power4. Например, в этом году он будет переупакован в "однокристальные модули" для более дешевых систем с числом процессоров от одного до четырех.

Пить, ходить и говорить - одновременно

Power5, который сначала будет выпускаться на базе 130-нм технологии, сможет работать как двухпроцессорная система благодаря "одновременной многопоточности" (simultaneous multithreading). Версия "гиперпоточной" технологии Intel повышает производительность ненамного - в среднем на 20% в зависимости от выполняемой программы. Многопоточность же Power5, по словам Аримилли, позволит одному процессору полноценно работать за двоих.

Правда, в этом IBM опережает конкурентов незначительно. Intel не только обеспечивает аналогичные средства многопоточности в своем серверном чипе Xeon, но и приобрела команду разработчиков конструкции сошедшего со сцены процессора EV8, в котором многопоточность была очень сильна. "Вероятно, это найдет отражение в Itanium", - отмечает Глазковски, к тому же есть некоторые относительно простые способы ускорения работы многопоточности в семействах чипов Pentium и Xeon.

Power4 содержит по два ЦП (центральных процессора) на каждом кристалле кремния, а в большом корпусе с тысячами высокоскоростных линий передачи данных, называемом мультичипом, размещаются четыре процессора Power4. Таким образом, каждый модуль Power4 содержит восемь ЦП, но с добавлением многопоточности это число удвоится. По числу транзисторов Power5 будет ненамного больше, чем Power4. "Минимизируя дополнительное число элементов и проводников, мы стараемся уменьшить стоимость", - говорит Аримилли. "Одновременной многопоточности" IBM достигает не за счет новых элементов, а благодаря новаторскому подходу к использованию существующих "исполняющих блоков", ответственных за хранение и выполнение инструкций. "Мы не увеличиваем число блоков, но более разумно используем имеющиеся", - пояснил Аримилли. К тому же у нового чипа будут более быстродействующие коммуникационные каналы, не вынуждающие дожидаться данных, и усовершенствованная схема разделения данных в быстродействующей кэш-памяти.

IBM планирует ввести в чип еще несколько новых функций:

Система контроля и коррекции ошибок будет не только обнаруживать ошибки при передаче данных, но и исправлять их - до сих пор эта возможность поддерживалась лишь в мейнфреймах. Это часть инициативы IBM eLiza по созданию самовосстанавливающихся серверов.

"В Power4 мы обнаружили много ошибок и исправили большинство из них. В Power5 мы тоже обнаружили ошибки и исправили почти все. По технологии чипов мы приблизились к мейнфреймам процентов, наверное, на 95-97", - сказал Аримилли.

Если Power4 нацелен на мощные Unix-серверы, то у Power5 более широкое назначение. IBM планирует использовать этот процессор также в blade-серверах, которые устанавливаются вплотную друг к другу, как книги на полке. Глазковски считает, что для этого IBM придется ограничить довольно значительную потребляемую мощность Power4, которому требуется 125 Вт, тогда как у процессоров blade-серверов этот параметр должен находиться в пределах 25-40 Вт.

Будет усовершенствована функция "секционирования" - возможность разделять один большой сервер на несколько мелких. Power4 позволяет создавать минимум однопроцессорные секции, тогда как в системах Power5 будет возможность деления на сотни секций.

Аппаратные усовершенствования согласуются с будущими версиями AIX - 5.2 (конец 2002 года) и 5.3 (2003 год), - которые упростят перераспределение аппаратных ресурсов между разными секциями.

Скоростная полоса

Самым впечатляющим новшеством, по мнению Глазковски, является функция ускорения Fast Path. "От Intel мы ничего не слышали о средствах ускорения проблемно-ориентированных операций в Itanium, однако теперь у нас есть возможность заглянуть в 2004-2005 годы", - сказал он, добавив, что Sun не может позволить себе таких расходов на разработку конструкции чипов, как IBM и Intel, а Unix-процессоры SGI и Hewlett-Packard постепенно вообще сойдут со сцены.

По словам Аримилли, процессор обычно расходует львиную долю времени на выполнение относительно небольшого числа программных задач. Эти задачи и возьмет на себя аппаратура Fast Path. IBM выбрала только зрелые программные процессы, которые часто не меняются, - чтобы их исполнение в кремнии не вызывало проблем. Будет ускорено выполнение нескольких коммуникационных задач, в том числе обработка протокола TCP/IP. По словам Глазковски, в этом есть прямой смысл: ПО для обслуживания одного сетевого соединения с пропускной способностью 1 Гбит/с забирает весь ресурс производительности процессора UltraSparc в сервере Sun. Правда, эту задачу могут решать другие чипы, а такие компании, как Alacritech и Adaptec, работают над специальными чипами для этой цели.

Power5 будет ускорять и другие коммуникационные процессы, включая обработку протокола Message Passing Interface (MPI), применяемого для объединения кластеров компьютеров в единый суперкомпьютер. Чип ускорит и работу подсистемы виртуальной памяти, часто используемой функции операционной системы, которая управляет процессом расширения обычной оперативной памяти за счет более медленной, но вместительной памяти на жестких дисках.

Sun предупреждает, что с ускорением программных задач могут возникнуть проблемы. "Создание специальных чипов имеет смысл лишь тогда, когда требуется решать особые задачи. Компьютеры же пока считаются устройствами общего назначения", - говорит Кунц. А неудачная конструкция процессора - например, аппаратная поддержка тех операций, которые используются не часто, - ведет к бесполезной трате места на кристалле, что сделает чип слишком дорогим и энергоемким. Глазковски считает, что искусно сконструированный чип мог бы перехватывать запросы к операционной системе, выявляя те задачи, которые он способен ускорить, но для ПО более высокого уровня подобная автоматизация затруднительна.

Аримилли сказал, что Power5 и Power6 будут работать быстрее с любым ПО, но, чтобы задействовать аппаратное ускорение, потребуется поддержка со стороны производителей программ. По мнению Глазковски, это не сильно усложнит им задачу.

Первой операционной системой, способной использовать средства ускорения новых чипов, по словам Аримилли, станет AIX - версия Unix от IBM. Компания сотрудничает также с разработчиками Linux, так что и в этот вариант Unix будет встроена поддержка аппаратного ускорения. "Мы сделали интерфейсы к кремниевым ускорителям открытыми, чтобы Linux-сообщество могло пользоваться этим преимуществом", - заявил Аримилли.