पावर8

POWER8

Two IBM POWER8 processors on a dual chip module.
General information
Launched	2014
Designed by	IBM
Performance
Max. CPU clock rate	2.5 GHz to 5 GHz
Cache
L1 cache	64+32 KB per core
L2 cache	512 KB per core
L3 cache	8 MB per chiplet
L4 cache	16 MB per Centaur
Architecture and classification
Technology node	22 nm
Instruction set	Power ISA (Power ISA v.2.07)
Physical specifications
Cores	6 or 12
History
Predecessor	POWER7
Successor	POWER9

File:IBM Power Systems E870.jpg

आइबीएम पावर E870 को 80 पावर8 कोर और 8 टीबी रैम के साथ कॉन्फ़िगर किया जा सकता है।

पावर8, पावर ISA पर आधारित सुपरस्केलर मल्टी कोर माइक्रोप्रोसेसरों का एक समूह है, जिसकी घोषणा अगस्त 2013 में हॉट चिप्स सम्मेलन में की गई थी। प्रारूप ओपनपावर फाउंडेशन के अंतर्गत अनुज्ञप्तििंग के लिए उपलब्ध हैं, जो आईबीएम के सबसे उच्च-स्तरीय प्रोसेसरों के लिए ऐसी उपलब्धता का पहला मौका है।

आइबीएम ने पावर8 पर आधारित सिस्टम को जून 2014 में उपलब्ध कराया। अन्य ओपनपावर सदस्यों द्वारा बनाए गए सिस्टम और पावर8 प्रोसेसर प्रारूप 2015 के प्रारंभ में उपलब्ध थे।

प्रारूपण

पावर8 को एक विशाल मल्टीथ्रेडेड चिप के रूप में प्रारूपित किया गया है, जिसमें प्रत्येक कोर एक साथ आठ हार्डवेयर थ्रेड को संभालने की क्षमता रखता है, जिससे एक 12-कोर चिप पर समय-समय पर कुल मिलाकर 96 थ्रेड एक साथ निष्पादित किए जा सकते हैं। प्रोसेसर बहुत बड़ी मात्रा में ऑन- और ऑफ-चिप ईडीआरएएम कैश का उपयोग करता है, और ऑन-चिप मेमोरी नियंत्रक मेमोरी और सिस्टम आइ/ओ के लिए अति उच्च बैंडविड्थ सक्षम करते हैं। कहा जाता है कि अधिकांश कार्यभार के लिए, चिप अपने पूर्ववर्ती, पावर7 की तुलना में दो से तीन गुना तेज प्रदर्शन करती है।

पावर8 चिप्स 6- या 12-कोर संस्करण में आते हैं; प्रत्येक संस्करण को 15 धातु परतों का उपयोग करके 22 नैनोमीटर सिलिकॉनऑन इन्सुलेटर (एसओआई) प्रक्रिया से निर्मित किया गया है। 12-कोर संस्करण में 4.2 बिलियन ट्रांजिस्टर हैं और 650² मिमी हैबड़ा जबकि 6-कोर संस्करण केवल 362² मिमी बड़ा है।यद्यपि 6- और 12-कोर संस्करण में सभी या बस कुछ कोर सक्रिय हो सकते हैं, इसलिए पावर8 प्रोसेसर 4, 6, 8, 10 या 12 कोर के साथ उपलब्ध हैं।

कैप्स

Main article: कोहीरेंट एक्सेलरेटर प्रोसेसर इंटरफेस

पिछले पावर प्रोसेसर में बाह्य संचार के लिए GX++ बस का उपयोग होता था, परंतु पावर8 में इसे प्रारूप से हटा दिया गया है और इसे सीएपीआइ पोर्ट (कोहीरेंट एक्सेलरेटर प्रोसेसर इंटरफेस) से प्रतिस्थापित कर दिया गया है जो पीसीआइ एक्सप्रेस 3.0 के शीर्ष पर स्तरित होता है। सीएपीआइ पोर्ट का उपयोग ग्राफ़िक्स प्रोसेसिंग युनिट, एप्लिकेशन-विशिष्ट एकीकृत सर्किट और एफपीजीए जैसे सहायक विशेष प्रोसेसर को जोड़ने के लिए किया जाता है। सीएपीआई बस से जुड़ी इकाइयां सीपीयू के समान मेमोरी एड्रेस स्पेस का उपयोग कर सकती हैं, जिससे कंप्यूटिंग पथ की लंबाई कम हो जाती है। 2013 एसीएम/आईईईई सुपरकंप्यूटिंग सम्मेलन में, आइबीएम और एनविडिया ने भविष्य के सुपर कंप्यूटर सिस्टम में पावर8 को एनविडिया जीपीयू के साथ जोड़ने के लिए एक अभियांत्रिकी साझेदारी की घोषणा की, उनमें से पहले की घोषणा पावर सिस्टम्स S824L के रूप में की गई।

14 अक्टूबर 2016 को, आईबीएम ने ओपनसीएपीआई के गठन की घोषणा की, जो सीएपीआई के अन्य प्लेटफ़ॉर्मों में अपनाने को फैलाने के लिए एक नई संगठन है। प्राथमिक सदस्यों में गूगल,

एएमडी, ज़ाइलिंक्स, माइक्रोन, और मेलानाक्स सम्मिलित हैं।

ओसीसी

पावर8 में एक तथाकथित ऑन-चिप कंट्रोलर (ओसीसी) भी सम्मिलित है, जो पावरPC 405 प्रोसेसर पर आधारित एक पावर और थर्मल प्रबंधन माइक्रोकंट्रोलर है। इसमें दो सामान्य प्रयोजन ऑफलोड इंजन (जीपीई) और 512 किबिबाइट एम्बेडेड स्थैतिक रैंडम-एक्सेस मेमोरी (एसआरएएम) (1 केबी = 1024 बाइट्स) हैं, साथ ही ओपन-सोर्स फर्मवेयर चलाते समय मुख्य मेमोरी तक सीधे पहुंचने की संभावना है। . OCC प्रोसेसर और मेमोरी दोनों के लिए पावर8 की ऑपरेटिंग आवृत्ति, वोल्टेजमुख्य स्मृति बैंडविड्थ और थर्मल नियंत्रण का प्रबंधन करता है; यह तुरंत 1,764 एकीकृत वोल्टेज नियामकों (आईवीआर) के माध्यम से वोल्टेज को नियंत्रित कर सकता है। इसके अतिरिक्त, OCC को पावर8 प्रोसेसर को ओवरक्लॉकिंग करने, या ऑपरेटिंग आवृत्ति को कम करके इसकी विद्युत की खपत को कम करने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है जो कि कुछ इंटेल और एएमडी प्रोसेसर में पाए जाने वाले कॉन्फ़िगर करने योग्य टीडीपी के समान है।

मेमोरी बफ़र चिप

पावर8 मेमोरी कंट्रोलर के कुछ कार्यों को प्रोसेसर से दूर और मेमोरी के करीब ले जाकर विभाजित करता है। शेड्यूलिंग तर्क, मेमोरी ऊर्जा प्रबंधन, और विश्वसनीयता, उपलब्धता और सेवाक्षमता निर्णय बिंदु को तथाकथित मेमोरी बफर चिप (a.k.a. Centaur) में ले जाया जाता है। मेमोरी बफर चिप में कुछ मेमोरी प्रक्रियाओं को ऑफलोड करने से मेमोरी एक्सेस अनुकूलन, बैंडविड्थ की बचत और मेमोरी संचार के लिए तेज़ प्रोसेसर की अनुमति मिलती है। इसमें प्रति चिप अतिरिक्त 16 मेबिबाइट L4 कैश (प्रति प्रोसेसर 128 एमबी तक) (1 एमबी = 1024 केबी) के लिए कैशिंग संरचनाएं भी सम्मिलित हैं। सिस्टम आर्किटेक्चर के आधार पर मेमोरी बफ़र चिप्स को या तो मेमोरी मॉड्यूल (कस्टम डीआईएमएम/सीडीआईएमएम, उदाहरण के लिए S824 और E880 मॉडल में) या मानक डीआईएमएम रखने वाले मेमोरी राइज़र कार्ड पर (उदाहरण के लिए S822LC मॉडल में) पर रखा जाता है।

मेमोरी बफ़र चिप एक हाई-स्पीड मल्टी-लेन सीरियल लिंक का उपयोग करके प्रोसेसर से जुड़ा होता है। प्रत्येक बफ़र चिप को जोड़ने वाला मेमोरी चैनल एक समय में 2 बाइट्स लिखने और 1 बाइट पढ़ने में सक्षम है। शुरुआती एंट्री मॉडल में यह 8 गीगाबाइट/सेकेंड पर चलता है,बाद में हाई-एंड और एचपीसी मॉडल में 40-एनएस विलंबता के साथ 9.6 जीबी/एस तक वृद्धि हुई, प्रति चैनल क्रमशः 24 जीबी/एस और 28.8 जीबी/सेकेंड की निरंतर बैंडविड्थ के लिए। प्रत्येक प्रोसेसर में चार मेमोरी चैनलों के साथ दो मेमोरी नियंत्रक होते हैं, और अधिकतम प्रोसेसर से मेमोरी बफर बैंडविड्थ 230.4 जीबी/एस प्रति प्रोसेसर है। मॉडल के आधार पर केवल एक नियंत्रक सक्षम किया जा सकता है,या प्रति नियंत्रक केवल दो चैनल उपयोग में हो सकते हैं।बढ़ी हुई उपलब्धता के लिए लिंक ऑन-द-फ्लाई लेन अलगाव और सुधार प्रदान करता है।

प्रत्येक मेमोरी बफ़र चिप में चार इंटरफ़ेस होते हैं जो प्रोसेसर लिंक इंटरफ़ेस में कोई बदलाव किए बिना 1600 मेगाहर्ट्ज पर डीडीआर3 या डीडीआर4 मेमोरी का उपयोग करने की अनुमति देते हैं। प्रति प्रोसेसर परिणामी 32 मेमोरी चैनल मेमोरी बफ़र चिप्स और डीरैम बैंकों के बीच 409.6 GB/s की उच्चतम पहुंच दर की अनुमति प्रदान करते हैं। प्रारंभ में समर्थन 16 जीबी, 32 जीबी और 64 जीबी डीआईएमएम तक सीमित था, जिससे प्रोसेसर द्वारा 1 टीबी तक का उपयोग किया जा सकता था। बाद में 128 जीबी और 256 जीबी डीआईएमएम के लिए समर्थन की घोषणा की गई, प्रति प्रोसेसर 4 टीबी तक की अनुमति प्रदान करते है।

विनिर्देश

पावर8 कोर में लोड-स्टोर यूनिट में 64 KiB L1 डेटा कैश और इंस्ट्रक्शन फ़ेच यूनिट में 32 KB L1 इंस्ट्रक्शन कैश सम्मिलित है, साथ ही एक कसकर एकीकृत 512 KiB L2 कैश भी है। एक चक्र में प्रत्येक कोर अधिकतम आठ निर्देश प्राप्त कर सकता है, आठ निर्देश डिकोड और भेज सकता है, दस निर्देश जारी और निष्पादित कर सकता है और आठ निर्देश प्रतिबद्ध कर सकता है। प्रत्येक पावर8 कोर में मुख्य रूप से निम्नलिखित छह निष्पादन इकाइयाँ सम्मिलित हैं:

• इंस्ट्रक्शन फ़ेच यूनिट (आईएफयू)
• इंस्ट्रक्शन सिक्वेंसिंग यूनिट (आईएसयू)
• लोड-स्टोर यूनिट
• फिक्स्ड-पॉइंट यूनिट (एफएक्सयू)
• वेक्टर और स्केलर यूनिट (वीएसयू)
• दशमलव फ्लोटिंग पॉइंट यूनिट (डीएफयू)

प्रत्येक कोर में सोलह निष्पादन पाइपलाइन होते हैं:

̇̇̽* दो फिक्स्ड-पॉइंट पाइपलाइन

• दो लोड-स्टोर पाइपलाइन
• दो लोड पाइपलाइन
• चार डबल-प्रेसिजन फ़्लोटिंग-पॉइंट पाइपलाइन, जो आठ एकल-प्रेसिजन पाइपलाइन के रूप में भी कार्य कर सकते हैं
• दो पूर्णतः सममित वेक्टर पाइपलाइन जिनमें वीएमएक्स और वीएसएक्स अल्टीवेक निर्देशिकाएं के समर्थन होता है।
• एक गुप्तांकन पाइपलाइन (एईएस, गैलोइस काउंटर मोड, एसएचए-2)
• एक शाखा निष्पादन पाइपलाइन
• एक स्थिति रजिस्टर तार्किक पाइपलाइन
• एक दशमलव फ्लोटिंग-पॉइंट पाइपलाइन

इसमें एक बड़ा इश्यू क्यू है जिसमें 4×16 प्रविष्टियाँ होती हैं, सुधारित शाखा पूर्वानुमानकर्ता होते हैं और यह दोगुनी संख्या में कैश मिसेज को संभाल सकता है। प्रत्येक कोर आठ-पथ हार्डवेयर मल्टीस्रोत होता है और डायनेमिक और स्वचालित रूप से विभाजित किया जा सकता है ताकि एक, दो, चार या सभी आठ स्रोत सक्रिय हो सकें।पावर8 ने हार्डवेयर ट्रांजैक्शनल मेमोरी के लिए समर्थन भी जोड़ा। आईबीएम का अनुमान है कि सिंगल-थ्रेडेड ऑपरेशन में प्रत्येक कोर पावर7 से 1.6 गुना तेज़ है।

पावर8 प्रोसेसर एक 6- या 12-चिपलेट प्रारूप है जिसमें 4, 6, 8, 10 या 12 सक्रिय चिपलेट के संस्करण होते हैं, जिसमें एक चिपलेट में एक प्रोसेसिंग कोर, 512 KB स्टेटिक रैंडम-एक्सेस मेमोरी L2 कैश होता है 64-बाइट चौड़ी बस (जो अपने पूर्ववर्ती से दोगुनी चौड़ी है), और 8 एमबी एल3 ईडीआरएएम कैश प्रति चिपलेट सभी चिपलेट्स के बीच साझा करने योग्य है। इस प्रकार, छह-चिपलेट प्रोसेसर में 48 एमबी एल3 ईडीआरएएम कैश होगा, जबकि 12-चिपलेट प्रोसेसर में कुल 96 एमबी एल3 ईडीआरएएम कैश होगा। चिप सेंटौर साथी चिप्स का उपयोग करके 128 एमबी तक के ऑफ-चिप eDRAM L4 कैश का भी उपयोग कर सकता है। ऑन-चिप मेमोरी कंट्रोलर 1 टीबी रैम और 230 जीबी/एस निरंतर मेमोरी बैंडविड्थ को संभाल सकते हैं। ऑन-बोर्ड पीसीआई एक्सप्रेस नियंत्रक सिस्टम के अन्य भागों में 48 जीबी/एस आई/ओ को संभाल सकते हैं। कोर को 2.5 और 5 गीगाहर्ट्ज के बीच घड़ी की दर पर संचालित करने के लिए प्रारूप किया गया है।

छह-कोर चिप्स को आईबीएम के आईबीएम पावर सिस्टम्स में डुअल-चिप मॉड्यूल (डीसीएम) पर जोड़े में लगाया गया है। अधिकांश कॉन्फ़िगरेशन में सभी कोर सक्रिय नहीं होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न कॉन्फ़िगरेशन होते हैं जहां वास्तविक कोर गणना भिन्न होती है। 12-कोर संस्करण का उपयोग हाई-एंड E880 और E880C मॉडल में किया जाता है।

आइबीएम के सिंगल-चिप पावर8 मॉड्यूल को टूरिस्मो कहा जाता है और डुअल-चिप संस्करण को मुरानो कहा जाता है। पॉवरकोर के संशोधित संस्करण को CP1 कहा जाता है।

पावर8 के साथ एनवीलिंक

यह आइबीएम के मूल 12-कोर पावर8 का संशोधित संस्करण है, और इसे पावर8+ कहा जाता था। इसमे मुख्य नई विशेषता यह है कि इसमें एनवीडिया की बस तकनीक एनवीलिंक के लिए समर्थन प्रदान करता है, जो चार एनवीलिंक उपकरणों को सीधे चिप से जोड़ता है। आईबीएम ने अन्य पावर8 सॉकेट के लिए एसएमपी संयोजन के लिए A बस और पीसीआइ इंटरफेस को हटा दिया और उन्हें एनवीलिंकइंटरफेस से बदल दिया। दूसरे सीपीयू सॉकेट से संयोजन अब एक्स बस के माध्यम से प्रदान किया जाता है। इसके अतिरिक्त, आकार में मामूली वृद्धि होकर 659² मिमी हो गया है, इस प्रकार इस संस्करण में पिछले पावर8 प्रोसेसर की तुलना में अंतर, न्यूनतम प्रतीत होता है।

अनुज्ञप्ति

19 जनवरी 2014 को, सूज़ौ पावरकोर टेक्नोलॉजी कंपनी ने घोषणा की कि वे ओपनपावर फाउंडेशन में सम्मिलित होंगे और बिग डाटा और क्लाउड कम्प्यूटिंग अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए कस्टम-निर्मित प्रोसेसर डिजाइन करने के लिए पावर8 कोर को अनुज्ञप्ति प्रदान करेगे।

संस्करण

• आईबीएम मुरानो – एक 12-कोर प्रोसेसर है जिसमें दो छह-कोर चिप्स होते हैं। यह स्केल-आउट प्रोसेसर है जिसमें विकसित कॉन्फ़िगरेशन में कुछ कोर अक्षम किए जा सकते हैं।
• आईबीएम टूरिस्मो – एक-चिप 12-कोर प्रोसेसर है जो सिंगल-चिप 12-कोर प्रोसेसर के रूप में उपलब्ध है। स्केल-अप प्रोसेसर वाणिज्यिक रूप से अनुज्ञप्ति और खरीद के लिए विकसित कॉन्फ़िगरेशन में उपलब्ध हैं, जिसमें कुछ कोर अक्षम किए गए हो सकते हैं।
• पावरकोर CP1 – संयुक्त राज्य अमेरिका और चीन के बीच निर्यात प्रतिबंधों के कारण संशोधित सुरक्षा सुविधाओं के साथ एक पावर8 संस्करण जिसका निर्माण ईस्ट फिशकिल, न्यूयॉर्क में ग्लोबलफाउंड्रीज़ (पूर्व में आईबीएम का प्लांट) कारखाने में किया जाएगा।

सिस्टम

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E870 का पिछला दृश्य, जिसमें सिस्टम नियंत्रण इकाई शीर्ष पर है और सिस्टम नोड मध्य में है।

; आईबीएम

आईबीएम पावर सिस्टम्स, दो छह-कोर पावर8 प्रोसेसर के साथ एक डुअल-चिप मॉड्यूल वाले एक या दो सॉकेट का समर्थन करता है। वे या तो रैक इकाई फॉर्म फैक्टर और एक टावर कॉन्फ़िगरेशन में आते हैं। L संस्करण केवल लिनक्स चलाते हैं, जबकि अन्य आइबीएम एआइएक्स, आइबीएम i और लिनक्स चलाते हैं। LC संस्करण ओपनपावर भागीदारों द्वारा बनाए गए हैं।

• पावर सिस्टम S812L – 1× पावर8 डीसीएम (4, 6 या 8 कोर), 2यू
• पावर सिस्टम S814 – 1× पावर8 डीसीएम (6 या 8 कोर), 4यू या टावर
• पावर सिस्टम S822 और S822L – 1× या 2× पावर8 डीसीएम (6, 10, 12 या 20 कोर), 2यू
• पावर सिस्टम S824 और S824L – 1× या 2× पावर8 डीसीएम (6, 8, 12, 16 या 24 कोर), 4यू
• पावर सिस्टम S821LC स्ट्रैटन – 2× पावर8 सिंगल चिप मॉड्यूल (8 या 10 कोर), 1यू। 512 जीबी तक डीडीआर4 रैम चार सेंटूर एल4 चिप्स द्वारा बफर्ड है। सुपरमाइक्रो द्वारा निर्मित.
• बिग डेटा ब्रिग्स के लिए पावर सिस्टम S822LC – 2× पावर 8 सीएम (8 या 10 कोर), 2यू। 512 जीबी तक डीडीआर4 रैम चार सेंटूर एल4 चिप्स द्वारा बफर्ड है। सुपरमाइक्रो द्वारा निर्मित.: आईबीएम पावर सिस्टम्स, अधिकतम 16 सॉकेट, 128 कोर और 16 टीबी रैम के लिए चार सॉकेट वाले नोड्स का समर्थन करता है, जिनमें से प्रत्येक में 8-, 10- या 12-कोर मॉड्यूल होते हैं। ये मशीनें आइबीएम एआइआइएक्स, आइबीएम i, या लिनक्स चला सकती हैं।:* पावर सिस्टम्स E850 – 2×, 3× या 4× पावर8 डीसीएम (8, 10 या 12 कोर), 4यू
• पावर सिस्टम्स E870 – 1× या 2× 5U नोड्स, प्रत्येक में 8- या 10-कोर पावर8 सिंगल-चिप मॉड्यूल के साथ चार सॉकेट, कुल 80 कोर तक
• पावर सिस्टम्स E880 – 1x, 2x, 3x या 4x 5U नोड्स, प्रत्येक में कुल 192 कोर तक के लिए 8- या 12-कोर पावर8 सिंगल-चिप मॉड्यूल वाले चार सॉकेट हैं

उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग:

• पावर सिस्टम S812LC – 1× पावर8 एससीएम (8 या 10 कोर), 2यू। त्यान द्वारा निर्मित।
• पावर सिस्टम S822LC फायरस्टोन – 2× पावर8 एससीएम (8 या 10 कोर), 2यू। दो एनवीडिया केप्लर (माइक्रोआर्किटेक्चर) जीपीयू और 1 टीबी तक कमोडिटी डीडीआर3 रैम। अजगर द्वारा निर्मित।
• एचपीसी मिन्स्की के लिए पावर सिस्टम S822LC – 2× पावर8+ एससीएम (8 या 10 कोर), 2यू। चार एनवीलिंक्ड एनवीडिया पास्कल तक और 1 टीबी तक कमोडिटी डीडीआर4 रैम। विस्ट्रॉन द्वारा निर्मित।

हार्डवेयर प्रबंधन कंसोल

• 7063-सीआर1 एचएमसी – 1× पावर8 एससीएम (6 कोर), 1यू। सुपरमाइक्रो स्ट्रैटन प्रारूप पर आधारित।

त्यान

• एक सिंगल-चिप पावर8 सॉकेट वाला ATX जिसे SP010GM2NR कहा जाता है।:* पाल्मेटो GN70-BP010, ओपनपावर संदर्भ प्रणाली। 2यू सर्वर, एक चार-कोर पावर8 एससीएम, चार रैम सॉकेट के साथ, जो टायन के मदरबोर्ड पर आधारित है।
• हबानेरो टीएन-71-बीपी012। 2यू, एक 8 कोर पावर8 एससीएम, 32 रैम सॉकेट के साथ:* GT75-BP012. 1यू, एकल 8- या 10-कोर पावर8 एससीएम और रैम मॉड्यूल के लिए 32 सॉकेट के साथ

गूगल

गूगल ने दो सॉकेट वाला एक मदरबोर्ड दिखाया है, जो केवल आंतरिक उपयोग के लिए है।

स्टैक वेलोसिटी

स्टैकवेलोसिटी ने एक उच्च-प्रदर्शन संदर्भ प्लेटफ़ॉर्म, सबा प्रारूप किया है।

इंसपुर

इंसपुर ने पावर8 और संबंधित प्रौद्योगिकियों पर आधारित सर्वर हार्डवेयर विकसित करने के लिए आइबीएम के साथ एक समझौता किया है।

• 4U सर्वर, दो पावर8 सॉकेट।

वेरारी तकनीक

RM4950 – 4यू, 4-कोर पावर8 एससीएम चार एनवीडिया टेस्ला के40 एक्सेलेरेटर के साथ। टायन के मदरबोर्ड पर आधारित।

ज़ूम नेटकॉम

रेडपावर C210 और C220 दो यूनिट और चार यूनिट सर्वर हैं, जिनमें दो POWER8 सॉकेट्स और 64 सॉकेट्स वाले रैम मॉड्यूलों के लिए स्थान होता है।;

OP-1X  – 1यू, सिंगल सॉकेट, 32 रैम स्लॉट।