ما هو التالي لرقائق الخادم؟

في مؤتمر Hot Chips هذا الأسبوع ، كانت الإعلانات الأكثر إثارة للاهتمام حول المعالجات الراقية. هذه مصممة للأنظمة الكبيرة المستندة إلى Unix ، ولكنها توضح مقدار الطاقة التي يمكن أن توفرها الرقاقات الحديثة. إنها ليست أنواع الأنظمة التي يديرها معظمنا في رفوف خوادم الشركات الخاصة بنا أو التي تراها في مراكز بيانات كبيرة الحجم ، ولكنها هي تلك التي تدير تطبيقات مهمة للمهام في الشركات الكبيرة ، أو ربما عالية حالات الحوسبة الأداء.

كل عام Hot Chips هو المكان الذي تحصل فيه هذه الرقائق على مقدمات مفصلة. في العام الماضي ، شاهدنا Power 7+ و IBM ZNext و SPARC64 X من Fujitsu و Oracle SPARC T5 ، وفي هذا العام تعلمنا المزيد من التفاصيل حول z-series و Oracle SPARC M6 بالإضافة إلى الخلفاء في سلسلة IBM Power و Fujitsu SPARC X.

كان أكثرها إمتاعًا هو Power8 الخاص بـ IBM ، والذي سيحتوي على 12 مركزًا ، كل منها قادر على تشغيل ما يصل إلى ثمانية مؤشرات ترابط ، مع 512 كيلوبايت من SRAM المستوى 2 لكل نواة (إجمالي 6 ميجابايت L2) و 96 ميجابايت من DRAM المضمنة المشتركة كذاكرة تخزين مؤقت من المستوى 3. في جزء منه ، ما يجعل النظام غير عادي للغاية هو شريحة ذاكرة مؤقتة جديدة تسمى Centaur ، والتي تحتوي على 16 ميغابايت من ذاكرة الوصول العشوائي المضمنة في ذاكرة التخزين المؤقت L4 ووحدة تحكم في الذاكرة. يمكن أن تتصل كل رقاقة Power8 بثمانية من هذه (ما مجموعه 96 ميجابايت المدمجة خارج DRAM L4). لاحظ أن لكل Centaur أيضًا أربعة منافذ DDR عالية السرعة لسعة ذاكرة إجمالية تبلغ 1 تيرابايت لكل مقبس.

سوف يكون Power8 عبارة عن شريحة كبيرة بسعة 650 مم ² ، يتم إنتاجها من خلال عملية التصنيع الخاصة بشركة IBM التي تبلغ 22nm. (هذا في حد ذاته رائع ، لأن IBM قد تكون الشركة الوحيدة التي تقوم بتسويق هذه العملية.) مقارنةً بالجيل السابق Power 7+ ، الذي تم تصنيعه على 32Im SOI ، يجب أن يكون لدى Power8 أكثر من ضعف عرض نطاق الذاكرة عند 230 جيجابايت في الثانية. تقول شركة IBM إنه يجب أن يكون لكل Power 1.6 أداء Power7 في التطبيقات ذات الترابط المفرد ومضاعفة أداء SMT (متعدد الخيوط المتماثل).

انتقلت IBM من واجهة خاصة إلى دعم PCIe Gen 3 من خلال واجهة معالج التماسك Coherence (CAPI) الخاصة بها ، مما يسمح للمسرعات مثل FPGAs (صفيفات بوابة قابلة للبرمجة بالكامل ، وتستخدم لتسريع تطبيقات محددة) للحصول على تماسك ذاكرة التخزين المؤقت للأجهزة بالكامل. وقد أعلنت أنها ستقوم بترخيص النوى كجزء من كونسورتيوم Open Power Consortium الذي أعلنت عنه مؤخرًا.

قالت الشركة إن عملائها التقليديين لأنظمة الطاقة هم البنوك والعملاء الماليون وكبار تجار التجزئة ، لكنهم تحدثوا عن العمل على توسيع الاستخدامات لتشمل البيانات والتحليلات الضخمة. لم تعلن شركة IBM بعد عن توفر المنتج ، لكن في الحديث قالت إن لديها "معملًا مليئًا بالأنظمة".

قدمت IBM أيضًا مزيدًا من التفاصيل حول النظام الفرعي للمعالج zEC12 ، والذي تم معاينته العام الماضي كـ "zNext". تشتمل بنية النظام ، المصممة للاستخدام في الإطارات الرئيسية من السلسلة z ، على ما يصل إلى 6 شرائح معالج مركزي (CP) ، متصلة بوحدة تحكم النظام (SC) ، وكلها مدمجة على وحدة نمطية متعددة الشرائح لإنشاء عقدة واحدة لل النظام. (يمكن أن يحتوي كل نظام على عقد متعددة.) لكل CP ستة نوى 5.5 جيجاهرتز ، لكل منها ذاكرة التخزين المؤقت L1 و L2 الخاصة بها ، و 48 ميجابايت من ذاكرة التخزين المؤقت المشتركة eDRAM L3 لما مجموعه 2.75 مليار الترانزستورات في قالب يبلغ حجمه 598 مم ² ، تم إنتاجه في 32nm SOI. يحتوي SC على 192Mb من L4 eDRAM بالإضافة إلى واجهات لستة CP ، ويستخدم 3.3 مليار الترانزستورات في يموت الذي يبلغ قياسه 526mm ² ، أنتجت أيضا على 32nm SOI.

قالت الشركة إن هذه الشريحة مُحسّنة للبيئات الافتراضية للغاية ، وأعباء العمل الكبيرة أحادية الصورة ومشاركة عالية للبيانات عبر المعالجات. لاحظت IBM أن الحواسب الرئيسية تظل هي قلب معظم أجهزة الصراف الآلي وبطاقات الائتمان وأنظمة متاجر البقالة الكبيرة.

بالنسبة لأنظمة Unix ، تواجه Power عادة ضد Itanium من Intel ، والذي لم يتم تمثيله في معرض هذا العام ، وضد التصميمات المستندة إلى SPARC من Oracle (استنادًا إلى اقتناء Sun) وفوجيتسو.

استعرضت شركة أوراكل SPARC M6 الخاصة بها ، والتي تستخدم نفس مجموعة S3 مثل M5 السابقة ، والتي كانت عبارة عن تصميم ذو ستة خانات / 48 مؤشرًا مع ما يصل إلى 32 مآخذ توصيل ، ولكن ينبغي توسيع نطاقها إلى تصميمات أكبر. سيحتوي M6 على 12 نواة / 96 مؤشر ترابط مع ذاكرة التخزين المؤقت L3 48 ميجابايت ، وهو مصمم لتوسيع نطاق يصل إلى 96 مآخذ ، باستخدام شريحة تسمى Bixby ، والتي تعمل بمثابة رقاقة جسر للسماح بشكل أفضل بتماسك الذاكرة بين مآخذ توصيل متعددة. (للتحجيم "غلويليس" ، فإنه يمكن توسيع نطاق يصل إلى ثمانية مآخذ بدون سفينة خاصة.) على سبيل المثال ، يتضمن نظام M5-32 الحالي 32 معالجات SPARC M5 و 12 رقاقة Bixby. سيتم تصنيع M6 ، الذي يحتوي على 4.27 مليار الترانزستورات ، أيضًا وفقًا لمعايير CMOS قياسية نسبتها 28nm.

وقال أوراكل إن M6 تم ضبطه لبرنامج أوراكل ، بما في ذلك البرمجيات الأساسية ومكدس قاعدة البيانات ، وكذلك قواعد البيانات والتطبيقات في الذاكرة.

عرضت Fujitsu SPARC64X + ، خلفها لـ SPARC64 X. مرة أخرى ، هذا أيضًا لا يبدو أنه تغيير كبير ؛ مثل سابقتها ، فهي تحتوي على 16 قلبًا مع خيطين لكل منهما ، وذاكرة تخزين مؤقت من المستوى 2 مشتركة تبلغ 24 ميغابايت ، ولديها حوالي ثلاثة مليارات الترانزستورات على قالب يبلغ قياسه حوالي 600 مم ². لكنه يوفر أداءً أعلى ، يصل إلى 3.5 جيجا هرتز ، وأعلى أداء أعلى بكثير ، حيث حصلت فوجيتسو على 448 جيجابت و 102 جيجابت في الثانية من سعة الذاكرة. إنه مقياس يصل إلى 64 مآخذ ، وذلك باستخدام لبنات مكونة من أربعة وحدات معالجة مركزية وشريحتين متقاطعتين (يطلق عليها XBs). كل مقبس يمكن أن يدعم ما يصل إلى 1 تيرابايت من DRAM. تغيير كبير واحد هو أن الترابط بين الرقائق أصبح الآن أسرع بكثير.

كما وصفت شركة Fujitsu ما وصفته بمحركات "البرامج على الرقاقة" المصممة لتسريع تطبيقات محددة بما في ذلك التشفير ، ومكتبات الأرقام العشرية ومعالجة قاعدة البيانات.

تحدث كل من Fujitsu و Sun عن سنوات الخبرة التي اكتسبها في تصميم رقائق SPARC وتعهدوا بإجراء مزيد من التحسينات في المستقبل.

تهدف كل هذه المعالجات إلى شرائح صغيرة نسبيًا من سوق الخوادم. لكن فكر في التقنية الأساسية: دعم 64 أو 96 مآخذ ، مع تيرابايت من الذاكرة لكل مقبس ، مع أشياء مثل DRAM مضمن ، وتوصيلات أسرع ، وتماسك أفضل. كل شيء مدهش للغاية وقوية بشكل لا يصدق.