IBM System z10

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 13:20, 8 июня 2017.
IBM System z10 BC

Шаблон:IBM mainframes

IBM System z10 — современная серия мейнфреймов компании IBM. Анонсирована 26 февраля 2008 года. IBM Z10 имеет 5 конфигурационных моделей : E12, E26, E40, E56, и E64

IBM mainframe Архитектура
700/7000 series разная
System/360
System/370 System/370
S/370-XA
ESA/370
System/390 ESA/390 (ARCHLVL 1)
zSeries z/Architecture 1 (ARCHLVL 2)
System z9
System z10 z/Architecture 2 (ARCHLVL 3)
zEnterprise 196
Шаблон:IBM mainframes


Архитектура

IBM System z10 является первым семейством с новой архитектурой z/Architecture 2 (ARCHLVL 3). Новые операционные системы IBM, первой из которых анонсирована z/VM версии 6.1, ориентируются на z/Architecture 2, то есть не могут работать на компьютерах предыдущих семейств. Мэйнфреймы IBM последнего поколения из линейки System z10 базируются на самых высокочастотных из выпускаемых сегодня 64-разрядных микропроцессорах СISC-архитектуры и являются новейшей разработкой SMP-серверов масштаба предприятия, содержащих до 77 процессоров. У z10 немало уникальных аппаратных особенностей – и в микроархитектуре 64-разрядных CISC-процессоров, достигших наивысшей для CISC-архитектуры тактовой частоты 4,4 ГГц, и в архитектуре SMP (z10 – последняя разработка больших серверов этой архитектуры), и в средствах ввода-вывода – например, Infiniband 12x DDR сегодня делает только IBM. В сочетании с уникальным программным обеспечением операционных систем, в первую очередь z/OS, это обусловливает актуальность анализа аппаратных возможностей z10.

Целью разработки процессоров z10 (микросхемы Central Processor, CP) было существенное увеличение производительности по сравнению с z9. Это связано с расширением класса рабочих нагрузок, характерных для сегодняшних мэйнфреймов. К традиционной рабочей нагрузке мэйнфреймов, требующей кэша большой емкости, добавились приложения новых типов, дающие большую вычислительную нагрузку и меньшие требования к емкости кэша. Еще одна цель создателей z10 – повышение энергоэффективности. CP в z10 являются четырехъядерными, построенными по КМОП-технологии IBM c применением технологии «кремний на изоляторе» и с типоразмером 65 нм. CP содержит 993 млн транзисторов и имеет соответственно большую площадь – 454 кв. мм. Его 64-разрядные процессорные ядра (Processor Unit, PU) уникальны уже потому, что достигли наивысшей в своем классе тактовой частоты (более высокие характеристики только у RISC-процессоров Power6).

Высокая плотность упаковки и надежность работы обеспечиваются благодаря знаменитому конструктиву IBM MCM (Multi-Chip Module), который агрегирует в себе пять микросхем СР, кэш второго уровня и другую электронику. (Младшие модели линейки z10 BC не используют MCM, а из четырех ядер активными, или видимыми пользователю, являются три.)

Повышение производительности процессоров z10 достигнуто в первую очередь благодаря значительному росту тактовой частоты (в поколении z9 оно равнялось 1,7 ГГц) и переработке структуры кэш-памяти. Иерархия кэш-памяти в z10 включает кэш команд первого уровня (I-кэш L1) емкостью 64 Кбайт, кэш данных первого уровня (D-кэш L1) емкостью 128 Кбайт, а также новый уровень кэша для команд и данных (L1.5) для команд и данных емкостью 3 Мбайт; все они являются «собственными» для каждого PU. Кроме того, вне микросхемы СР имеется еще общий кэш второго уровня (L2) емкостью 48 Мбайт.

В z10, как и в Power6, не применяется внеочередное спекулятивное выполнение, характерное для большинства других современных микропроцессоров. Минусом последнего подхода является повышение задержек и возможность останова конвейера из-за взаимозависимостей между командами. В Power6 (и в меньшей степени в z10) старались взаимозависимости минимизировать. В результате достигнутая тактовая частота в z10 при данной технологии изготовления лишь немногим уступает Power6 (4,7 ГГц). Общая длина «основного» конвейера (по аналогии с процессорами архитектур 86 и RISC будем считать таковым целочисленный конвейер) в z10 составляет 19 тактов, что всего на несколько стадий больше, чем в самых высокочастотных процессорах Intel Xeon c микроархитектурой Core, но в полтора раза ниже, чем в суперконвейерной архитектуре Intel NetBurst. В случае сбоя в PU к этим стадиям добавляется еще пять стадий контрольной точки/восстановления для автоматического аппаратного восстановления при сбое. Всего можно выделить пять групп стадий конвейера z10: выборка команд; декодирование и выдача на выполнение; доступ в память (в D-кэш); выполнение (команды с фиксированной и плавающей запятой имеют разные участки конвейера); обработка сбоев.

В связи с большой длиной конвейера в z10 используется агрессивное предсказание переходов, в первую очередь с применением 5-канального наборно-ассоциативного буфера BTB (Branch Target Buffer) емкостью 10К строк с полем истории на восемь состояний. Кроме того, для переходов, у которых точность предсказания оказывается низкой, применяется специальная таблица PHT емкостью 512 строк. Еще одна структура, используемая в PU параллельно c BTB, – MTBTB (Multiple Target Branch Target Buffer) емкостью 2К строк, использующая хеш-функцию от истории произошедших переходов (детальнее логика предсказания переходов описана в [1]). За стадии декодирования и выдачи команд на выполнение отвечает блок IDU (Instruction Decoding Unit), которому отвечает суперскалярный конвейер шириной в две инструкции и глубиной в шесть стадий.

Особенности

IBM System z10 Enterprise Class

  • Преобразование данных для понимания бизнеса с помощью решений, оптимизированных под задачи бизнес-аналитики (BI).
  • Лидерство в области виртуализации обеспечивает практически неограниченные возможности для широкомасштабной консолидации и упрощения.
  • Улучшения в FICON обеспечивают более быстрый доступ к данным.
  • Сопроцессор Crypto Express3 удовлетворяет самым высоким требованиям безопасности.
  • Интегрированные специализированные процессоры обеспечивают вычислительные мощности для выполнения новых приложений по привлекательной цене.
  • Широкий набор решений Solution Editions обеспечивает общую экономичность решения для новых бизнес-приложений.

IBM System z10 Business Class

  • Лидирующие в отрасли технологии виртуализации, безопасности и надежности, представленные в рамках экономически выгодного корпоративного решения в среднем ценовом диапазоне.
  • Преобразование данных в аналитические отчеты с помощью нового решения, оптимизированного под бизнес-аналитику (BI).
  • Сопроцессор Crypto Express3 удовлетворяет высоким требованиям безопасности.
  • Повышение производительности до 50 процентов за вдвое меньшую цену для приложений, работающих в среде Linux®.
  • Интегрированные специализированные процессоры обеспечивают вычислительные мощности для выполнения новых рабочих нагрузок по привлекательной цене.
  • Широкое портфолио Solution Editions обеспечивает общую экономичность решения для новых бизнес-приложений.

Сравнение с System Z9

По оценкам специалистов Z10 по совокупности показателей превосходит предыдущую модель Z9 в 1.7 раза.

  • Объём доступной основной памяти увеличен с 512 GB до 1.5 TB.
  • Максимальное количество процессоров увеличено с 64 до 77.
  • Пропускная способность канала ввода-вывода выросла с 172.8 до 288 GB/сек.
  • Энергопотребление снижено на 14 %.

Конструкция сервера Z10

Сервер Z10 имеет 2 фрейма — A-фрейм и Z-фрейм.

A-фрейм имеет два каркаса — верхний каркас, с процессорными слотами и слотами памяти, и нижний каркас, со слотом ввода-вывода.

Z-фрейм также состоит из двух каркасов которые содержат два элемента поддержки, два слота ввода-вывода, источник питания, батареи (необязательно) и элементы охлаждения.

Ссылки

Шаблон:Compu-hardware-stub