Die neuen POWER6-Prozessoren treten die Nachfolge von IBMs aktuellen POWER5+ an. Den POWER5+ fertigt IBM im 90-nm-Prozess in Single- und Dual-Core-Varianten. Die 64-Bit-RISC-CPUs für Highend-Server und HPC-Anwendungen gibt es mit Taktfrequenzen bis 2,3 GHz.
Mit dem POWER6 erhöht IBM die Taktfrequenz radikal. Die ebenfalls mit einer Dual-Core-Technologie ausgestatteten RISC-CPUs will IBM in Versionen von 4,0 bis 5,0 GHz Taktfrequenz ausliefern. Damit geht IBM nicht den Weg vieler Konkurrenten, Taktfrequenz für zugunsten der Verlustleistung zu opfern.
Einer zu hohen Wärmeentwicklung entgegnet der POWER6 laut IBM durch seinen 65-nm-Prozess sowie Core-Spannungen von nur 0,8 V. IBM verwendet bei der Fertigung SOI sowie die Strained Silicon Technologie. Außerdem kommen neue Techniken wie variable Gate-Längen und variable Schwellenspannungen bei den Transistoren zum Einsatz. Damit reizt IBM die maximale Performance pro Watt auf Transistorebene aus.
Allein durch den Schritt von 90 auf 65 nm Fertigungstechnologie erreicht IBM bei unveränderter Leistungsaufnahme eine 30 Prozent höhere Performance. Besonders durch die Dual Stress Liners wird die höhere Performance laut IBM-Fellow Bradley McCredie erreicht.
Zahlreiche Architekturerweiterungen
Die Pipeline-Tiefe des POWER6 bleibt trotz der verdoppelten Taktfrequenz unverändert zum POWER5. Für mehr Performance sorgen neben dem hohen Arbeitstakt zahlreiche Architekturerweiterungen. Beispielsweise verarbeitet der POWER6 nun Fließkomma-Dezimalzahlen in der Hardware statt wie vormals per Software. IBM erweiterte hierzu die POWER-Architektur um 50 neue Instruktionen. In Java-Applikationen erreicht IBM mit dem Decimal Floating Point Accelerator beispielsweise eine bis zu siebenfach höhere Performance. Zusätzlich spendiert IBM dem POWER6 die VMX-Engine Altivec, die aus den PowerPC-Prozessoren bekannt ist.
Jeder Core des POWER6 beherrscht wie bereits beim POWER5 Multithreading. Das 2-Wege-SMT-Verfahren wurde von IBM allerdings verfeinert. Beispielsweise soll der zweite Thread eines Kernes für 55 Prozent mehr Performance bei OLTP-Anwendungen sorgen. Integer-Berechnungen beschleunigt das SMT des POWER6 um 40 Prozent.
Für eine hohe Betriebssicherheit bei POWER6-Systemen soll die neue Recovery-Unit des Prozessors sorgen. Mit diesem RAS-Feature lässt sich beispielsweise der Workload eines POWER6 bei Hardware-Defekten auf einen anderen Prozessor schieben, sollte ein Restart der CPU nichts nützen.
Mehr Cache und höhere Bandbreiten
Bei den Caches weist der POWER6 ebenfalls Änderungen auf. So dimensioniert IBM den L1-Cache nun mit jeweils 64 KByte für Daten und Befehle – pro Core. Damit besitzt der POWER6 die doppelte Daten-Cache-Größe gegenüber den POWER5-Modellen. Kräftig aufgestockt wurde der L2-Cache: Statt 2 MByte stehen dem POWER6 nun 8 MByte zur Verfügung. Jedem Core weist IBM dabei einen 4 MByte „Private L2-Cache“ zu.
Den 32 MByte fassenden L3-Cache legt IBM wieder extern aus. Dabei lässt sich die dritte Pufferstufe wahlweise auf dem POWER6-Modul oder dem System integrieren. Alternativ kann der L3-Cache komplett weggelassen werden. Den POWER5-Prozessoren spendierte IBM noch eine L3-Cache-Größe von 36 MByte, den 90-nm-Modellen POWER5+ sogar bis zu 72 MByte. Die Bandbreite zum L3-Cache beträgt beim POWER6 80 GByte/s. Zum Speicher erlaubt der POWER6 maximale Transferraten von 75 GByte/s.
Neuigkeiten vermeldet IBM beim POWER6 auch bei den Virtualisierungs-Features. Der POWER6 erlaubt jetzt bis zu 1024 Micro-Partitionen. Die Virtual Page Key Protection schützt dabei Datenbereiche vor unautorisierten Zugriffen. Auch der Speicher lässt sich bei POWER6-Systemen in virtuelle Partitionen aufteilen. Ausführliche Details über die Virtualisierung finden Sie bei tecCHANNEL im Artikel Virtualisierung mit IBMs POWER5-Server.
PowerExecutive reguliert den Energiehaushalt
IBM verknüpft seine POWER6-CPU auch erstmals mit einem externen Embedded Controller. Dieser überwacht und reguliert die Spannungs- und Performance-Paramenter des Prozessors abhängig vom eingestellten Powermanagement-Schema. IBM bezeichnet das neue Powermanagement-Verfahren des POWER6 als PowerExecutive. Damit lässt sich neben dynamischen Parametern beispielsweise auch über Nacht statisch der Energiebedarf der Prozessoren senken.
Der im 65-nm-Verfahren gefertigte POWER6 besitzt eine Die-Fläche von 340 mm². Darauf breiten sich insgesamt 750 Millionen Transistoren aus. Das Gros entfällt auf den 8 MByte fassenden L2-Cache.
Der POWER6 soll in Servern mit zwei bis 64 Prozessoren ab Mitte 2007 zum Einsatz kommen. Als typische Anwendungsgebiete für POWER6-Systeme nennt IBM Enterprise-Datenbanken, Transaktionen, Finanzanalysen sowie High-Performance-Computing wie Flugzeug-Design und Crash-Simulationen von Automobilen. Als Konkurrenz für den POWER6 gelten Intels Itanium-2-9000-Prozessoren sowie die Highend-SPARC-Prozessoren von Sun und Fujitsu. (cvi)
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