Jednoduchost, rychlost, spolehlivost – to jsou procesory RISC a zejména IBM Power. Procesory RISC byly navrženy tak, aby pracovaly rychle, a proto jednoduše. IBM dnes zůstává jedním ze dvou výrobců, kteří s nimi svoje systémy dodávají, a to dominantním.
Historie RISCů
Procesory RISC (Reduced Instruction Set Code) stále svým výkonem převyšují procesory CISC (Complex Instruction Set Code), které sice co do tržního „výtlaku“ převládají, avšak stále ještě svým výkonem RISCy nepřekonaly. Proto RISCy na trhu zůstávají, a také ještě dlouho budou. Kromě IBM Power na trhu přetrvává platforma SPARC od dnes již zaniklé společnosti Sun Microsystems. Málokdo ví, že RISCové procesory tradičně vyrábí také Intel, které dodává například výrobcům tiskáren – jde o „embedded“ (zabudované) procesory i960, které byly opět navrženy tak, aby prováděly jednoduché úlohy jednoduchým způsobem a – rychle. Dokonce je dohledatelný zdroj, který „usvědčuje“ Intel z faktu, že skutečným jádrem jeho současných procesorů (od verze Pentium 4) jsou RISCová jádra, přinejmenším jejich část, která vykonává jednoduché RISCové instrukce
Milníky platformy IBM Power
Stále rychleji se také rodily nové verze procesorů IBM Power. První procesor Power1 byl uveden v roce 1990, Power2 v roce 1993, Power2 Super Chip P2SC následoval v roce 1996 a Power3 PowerPC 630 v roce 1998 (jako PowerPC byly tehdy označovány procesory pro stanice – včetně Apple, jako Power pak procesory pro servery).
Power4 Dual Core vyráběným 180nm technologií v roce 2001 nakrátko zamotal hlavu čistě softwarovým výrobcům, zejména databázovým, kteří licencují podle počtu procesorů. Power5 SMT pak spatřil světlo světa v roce 2004, Power6 Ultra High Frequency v roce 2006, Power7 multi-core eDRAM v roce 2010, Power7 vyráběný 32nm technologií v roce 2012 a zatím poslední Power8 22nm v roce 2014. Pokračováním P8 je P9 s vylepšením NVlink a je vyráběna 14nm technologií. Další generace P10, která se připravuje, už má být bude doslova na atomární bázi 7 nm, viz dále.
Další milníky technologií Power, předznamenávající umělou inteligenci
V roce 1994 přišla IBM s technologií SMP (Simultaneous Multi Processing), v roce 1995 s prováděním instrukcí „mimo pořadí“ – Out of Order Execution. Princip je v tom, že procesor počítá složitější úlohu ve více výpočetních frontách a pokud jeho paralelní algoritmus zjistí, že lze zpracovat s právě dostupnými vstupními daty z předchozích výpočtů rychleji, opustí tuto výpočetní frontu a přenechá její výpočet vedlejšímu, čekajícímu algoritmu. Blíží se to práci lidského mozku, až intuici, ale o tom až o Watsonu.
V roce 1996 přišla IBM s 64bitovou technologií a v roce 1997 s hardwarovým multi-threadingem. Rok 2001 u IBM neznamenal jen 180nm technologii a dvě jádra na procesor (CISCová konkurence se v té době sotva přehoupla přes dvojnásobek šířky přechodu P-N) ale i sdílené cache a díky tomu i podporu škálovatelnosti rozsáhlých systémů. Odpovědí měl být procesor s kódovým označením Merced, později Itanium. Vývoj a výroba procesorů jsou tak náročné, že sama IBM tehdy uvažovala, že na tuto platformu z čistě ekonomických důvodů přejde.
Mikrokód podle údajů blízkých různým firemním zdrojům měly vyvíjet společnosti Intel a HP, tehdy vyrábějící vlastní RISCové procesory PA-RISC, ale naděje se kvůli průtahům při vývoji nenaplnily, což platformu IBM Power dále posílilo a samotné Itanium dnes patří minulosti. Zde malá poznámka k procesoru a procesoru – procesor Intel Atom, který pohání notebook, na němž je psán tento článek je možná rychlejší než IBM Power1.
Pravděpodobně by však nesnesl srovnání s jeho zabudovanými bezpečnostními mechanismy, chránícími proti výpadku systému, nehledě na schopnost práce v multiprocesorovém systému.
V roce 2003 přišla IBM s řadičem paměti přímo na čipu procesoru. „Ultra vysoká frekvence“ v roce 2006 nebyla jediným milníkem technologiích, spíše však správa Dual Scope Coherence Management, která znamená, že víceprocesorové systémy řízené softwarově mohou sledovat paměť systému na základě chování souvislostí událostí díky přidání jednoho nebo více „krokových“ registrů, které určují, zda sledovací jednotka bude pracovat v normálním, nebo v krokovacím režimu. Kromě toho přinesla IBM práci s pohyblivou desetinnou čárkou a zotavení z přetížení na základě šetření s výkonem. V roce 2009 přišlo vyvažování výkonu procesorů s více jádry a eDRAM na čipu, v roce 2012 zrychlení díky velké paměti Cache L3.
Výhled na 7nm technologii
Vzhledem k tomu, že IBM patří mezi několik málo firem, které mají nejlepší laboratoře základního výzkumu na světě (historicky se vždy hovořilo o společnosti IBM, Xerox a AT&T – Bell Labs, později Alcatel-Lucent), proslýchá se, že IBM už pracuje na 7nm technologii a má první uzly s funkčními tranzistory (http://www.theregister.co.uk/2015/08/11/ibmpower10roadmap/). Dá se to brát za bernou minci, protože ten, kdo už před pár lety viděl video, jak v laboratořích IBM stěhují jednotlivé atomy v krystalické mřížce kovu – https://www.youtube.com/watch?v=oSCX78-8-q0, tomu prostě musí uvěřit, protože laboratoře, které zvládají práci s materiálem nikoliv na molekulární, ale přímo na atomární úrovni, musejí být schopny polovodičový přechod přes „dálnici“ o šířce 7 nm prostě zvládnout.
Další vývoj a otevřenost platformy
Nejrozšířenějším procesorem na světě je dnes sice ARM, který je šířen na základě otevřené platformy a široce používán v mobilních zařízeních. Avšak nejen ten – existuje totiž také platforma OpenPOWER, k níž se hlásí řada světových firem, mezi něž paří zejména firmy, které se hlásí k open source – z důvodu šetření celkových nákladů kvůli licenčním poplatkům za software. Mezi zde známých jde o Google, Nvidia, Samsung, Ubuntu, Hitachi, Emulex, ale i rada dalších. Na základě otevřené specifikace OpenPower si tedy může každý další výrobce, který má zájem, vyrobit vlastní zařízení s procesory Power, které mohou pohánět třeba mobilní telefony. Google, Mellanox a výrobce serverů Tyan už začali. Jde o stejný obchodní model, jaký používá ARM – licencování technologie OpenPower výrobcům systémů a dodavatelům čipů jako alternativy k platformě ARM a x86, kterou vyrábějí AMD a Intel. IBM se přitom rozhodně neplánuje vzdát se výroby vlastních serverových čipů Power…
Mimochodem – procesory PowerPC dříve vyvíjelo konsorcium firem IBM, Motorola a Apple zejména pro – Apple. Tato firma však měla spíše „herní“ nároky než serverové, a proto platformu PowerPC opustila, aby se k IBM vrátila přes – software kategorie enterprise. Obě firmy dnes už velmi úzce spolupracují na propojení masově rozšířených produktů Apple na front-endu s back-endem od „Made in IBM“. Pochopily, že jednoduché ovládání s robustními podnikovými aplikacemi, například v oblastech bankovnictví, pojišťovnictví, realitami apod., může jejich uživatele oslovit, aneb „BYOD v bezinfekčním balení“.
Kuriozity
Procesory IBM Power se objevily už i na Marsu – v roce 2004 to byl Power1 v „lunochodu“ Opportunity a v roce 2012 zase Curiosity se systémem PowerPC 750. Čipy od IBM, určené pro kosmické lety, jsou například speciálně upravené a testované na odolnost proti kosmickému záření, které může být radioaktivní, které způsobuje jejich vyřazení z funkce – polovodič, tj. přechody P-N, základ každé diody, tranzistoru, klopného – logického obvodu, se stávají dobře vodivými. Proto jsou také RISCové procesory díky tomuto testování jediné, které mohou do vesmíru a NASA zatím bere jen
Power a konkurenční Sparc – to pro další zvýšení pravděpodobnosti, že systém bude ve vesmíru fungovat.
Traduje se také výrok z přelomu padesátých a šedesátých let ministra těžkého strojírenství socialistického Československa, pod něhož elektrotechnický průmysl spadal: „Nebudeme vyrábět polovodiče, počkáme si až na celovodiče“. IBM (a nejen ona) nečekala…
Podíl na trhu
Po ohlédnutí do historie ještě něco o tom, jak se vlastně platformě Power daří na trhu. Podle podle posledního průzkumu IDC má IBM v segmentu high-end serverů 87% podíl s meziročním růstem +2%. S trochu humoru a cimrmanovské nadsázky – když budeme tento trend extrapolovat, pak za pár let by IBM mohla mít přes 100 % tohoto trhu.
Mohlo by vás zajímat:
