IBM-tekniker tester selskapets nye z196-prosessorer. (Bilde: IBM)

Lanserer 5 GHz-prosessor

– Verdens raskeste, hevder IBM.

Det er lenge siden klokkehastighet var den avgjørende faktoren for ytelsen til en prosessor. Dette skyldes rett og slett at prosessorleverandørene støtte på en grense for hvor raskt prosessorer kunne klokkes uten at det i for stor grad påvirket stabiliteten og varmeutviklingen. Derfor har de fleste prosessorleverandører de siste årene fokusert på å få prosessorene til å gjøre mest mulig per klokkesyklus, samt å utstyre hver prosessor med stadig flere prosesseringskjerner.

IBM avduket i går med detaljene om en ny prosessor som selskapet hevder er verden raskeste. Det er litt uklart om selskapet da mener klokkehastigheten eller regnekraften, men antagelig er det snakk om begge deler. Det er i alle fall klart at z196-prosessoren blir prosessoren med høyest offisiell klokkehastighet på markedet.

Med sine 5,2 GHz slår ikke den Power7-baserte IBM-prosessoren en rekke overklokkede prosessorer fra både Intel og AMD, men da snakker vi ikke lenger om klokkehastigheter som leverandøren garanterer i et vanlig system.

Nå kan ikke z196-prosessoren helt sammenlignes med pc-prosessorer fra Intel og AMD. Den er beregnet for stormaskiner (mainframes). Systemet zEnterprise 196, som ble varslet tidligere i sommer, vil leveres med inntil 24 z196-prosessorer. Dette systemet skal kunne utføre 50 milliarder instruksjoner i sekundet.

Den nye stormaskinen er konstruert med tanke på å kombinere evnen til å håndtere store mengden transaksjoner med sanntidsberegninger på den pågående transaksjonsstrømmen.

Hensikten er at kundene skal følge med i nøyaktig hva som skjer med deres forretninger, og fange opp alt fra nye tendenser til svindelforsøk i det de skjer.

Dette hensynet preger alt fra konstruksjonen av selve prosessoren, til stormaskinens helhetlige arkitektur, forklarer IBM.

Prosessoren og systemet har det tatt IBM tre år og 1,5 milliarder dollar å utvikle. Utviklingen har engasjert IBM-laboratorier i Poughkeepsie i delstaten New York, i Austin i delstaten Texas, samt i Tyskland, Israel og India. Flere av IBMs viktigste globale kunder er også trukket inn. Produksjonen av prosessoren skjer ved IBMs anlegg i East Fishkill i delstaten New York.

IBM-tekniker tester selskapets nye z196-prosessorer.
IBM-tekniker tester selskapets nye z196-prosessorer. Bilde: IBM

Hver av z196-prosessorene har fire kjerner og består av 1,4 milliarder transistorer som befinner seg på en flate på 512 kvadratmillimeter. Prosessoren er laget ved hjelp av IBMs 45 nanometers SOI-prosessteknologi (Silicon On Insulator). Instruksjonssettet skal være utvidet med hundre nye instruksjoner som skal forbedre effektiviteten til kompilert kode.

Prosessoren støtter OoOE (Out of Order Execution) og støtter cacheminne. Hver kjerne har 64 kilobyte L1 instruksjonscache og 128 kilobyte med datacache. Dessuten har hver kjerne en egen L2-cache på 1,5 megabyte. De fire kjernene deler en L3-cache som består av 24 megabyte eDRAM (embedded DRAM).

Blokkdiagram over IBM z196-prosessoren
Blokkdiagram over IBM z196-prosessoren Bilde: IBM

Det fjerde cacheminnenivået befinner seg i to lagringskontrollere, som deles av seks prosessorbrikker.

Brikkemodul med seks IBM z196-prosessorer (PUx) og to lagringskontrollere (SCx). Det delte L4 cacheminne finnes i SC0 og SC1.
Brikkemodul med seks IBM z196-prosessorer (PUx) og to lagringskontrollere (SCx). Det delte L4 cacheminne finnes i SC0 og SC1. Bilde: IBM

Lagringskontrollerne er laget med samme prosess som z196. Disse betegnet som SC (storage control). SC-prosessoren teller også 1,5 milliarder transistorer, men har en noe mindre overflate, 479 kvadratmillimeter. SC-brikken bidrar til datautveksling både mellom z196-prosessorer i samme maskin, og mellom z196-prosessoren og ekstern minne.

I likhet med tidligere generasjoner av IBM stormaskiner, er zEnterprise bygget opp av flerbrikkemoduler kalt MCM («multi-chip module»). Maksimalt utbygget kan en zEnterprise ha fire MCM. Hver MCM består av seks z196-prosessorer og to SC-prosessorer.

I praksis leveres MCM i to versjoner, én der alle kjerner er aktive, og én der bare 20 kjerner er aktive. IBM har også valgt å forbeholde noen av kjernene til interne funksjoner som overvåking og redundans. Det innebærer at de ulike modellene av zEnterprise betegnes etter hvor mange kjerner kunden faktisk har til disposisjon. I modellene M15 er det for eksempel én MCM av typen med 20 aktive kjerner, hvorav kunden har tilgang til 15. Alle modellene unntatt toppmodellen M80 bruker MCM med 20 aktive kjerner. M80 har fire MCM med 24 aktive kjerner i hver MCM.

Den grunnleggende arkitekturen til z196 er «CISC», altså «complex instruction set computer», i motsetning til RISC eller «reduced instruction set computer». Hver kjerne har seks regneenheter. To av disse håndterer heltall, én er for binære flyttall, mens én regner direkte på desimale flyttall. De to siste er av typen «load-store».

For å verne mot minnefeil – den ferdige maskinen kan konfigureres med opptil 3 terabyte minne – har prosessoren en integrert minnekontroller for DDR3 RAM med støtte for RAIM eller «redundant array of independent memory», som ordner minne med tanke på feiltoleranse ut fra samme prinsipp som RAID for harddisker.

IBM skal begynne å levere systemet den 10. september.

Til toppen