IBM A2 - IBM A2

Архитектуры POWER , PowerPC и Power ISA
NXP (ранее Freescale и Motorola)
IBM
  • Серия RS64 (1996 г.)
IBM / Nintendo
Другой
Ссылки по теме
Отменено серым цветом , историческое - курсивом

IBM А2 является открытым исходным кодом в широком масштабе многоядерного способный и многопоточном 64-битное питание ISA - ядро процессора разработанного IBM , используя мощность ISA v.2.06 спецификации. Версии процессоров на базе ядра A2 варьируются от версии 2,3 ГГц с 16 ядрами, потребляющими 65 Вт, до менее мощной, четырехъядерной версии, потребляющей 20 Вт на частоте 1,4 ГГц.

Дизайн

Ядро A2 - это процессорное ядро, предназначенное для настройки и встроенного использования в системе на устройствах-микросхемах, оно было разработано в соответствии с процессорами IBM для игровых консолей, процессором Xbox 360  и процессором Cell для PlayStation 3 .

A2I

A2I - это 4-стороннее одновременное многопоточное ядро, которое реализует спецификацию встроенной платформы 64-разрядной Power ISA v.2.06 Book III-E с поддержкой функций встроенного гипервизора . Он был разработан для реализаций с большим количеством ядер и ориентирован на высокую пропускную способность и множество одновременных потоков. A2I был написан на VHDL .

Ядро имеет 4 × 32 64-разрядных регистра общего назначения (GPR) с полной поддержкой порядка байтов с прямым и обратным порядком байтов, 16 + 16 КБ инструкций и кэша данных и способно к четырехсторонней многопоточности.

Он имеет блок точного предсказания переходов (BPU) с восемью таблицами истории переходов на 1024 записи. Кэш-память L1 представляет собой 8-позиционный кэш-память с ассоциативным набором данных размером 16 Кбайт и четырехсторонний кэш-память инструкций с ассоциативным набором размером 16 Кбайт. Он выполняет простой конвейер по порядку, способный выдавать две инструкции за цикл; один к 6-ступенчатому арифметико-логическому устройству (ALU) и один к дополнительному вспомогательному исполнительному устройству (AXU).

Он включает в себя блок управления памятью, но не включает блок с плавающей запятой (FPU). Такие возможности обрабатываются AXU, который поддерживает любое количество стандартизованных или настраиваемых макросов, таких как модули с плавающей запятой, векторные модули, DSP, медиа-ускорители и другие модули с наборами инструкций и регистрами, не являющимися частью Power ISA. Ядро имеет блок системного интерфейса, используемый для подключения к другим встроенным ядрам, с 256-битным интерфейсом для записи данных и 128-битным интерфейсом для чтения инструкций и данных на полной скорости ядра.

A2O

A2o является немного более современной версией, написанной в Verilog , используя мощность ISA v.2.07 Book III-E. Он оптимизирован для одноядерной производительности и рассчитан на частоту до 3 ГГц при техпроцессе 45 нм. A2O отличается от своего брата тем, что он является только двусторонним многопоточным, имеет кеширование данных и инструкций L1 размером 32 + 32 КБ, а также способно к выполнению вне очереди.

Когда был выпущен A2O, никакие реальные продукты его не использовали.

Открытый исходный код

Во второй половине 2020 года IBM выпустила ядра A2I и A2O по лицензии Creative Commons и опубликовала код VHDL и Verilog на GitHub . Намерение состояло в том, чтобы добавить их к предложениям OpenPOWER Foundation, касающимся бесплатных и открытых процессорных ядер. Поскольку A2 был разработан в 2010 году, A2I и A2O не совместимы с Power ISA 3.0 или 3.1, которые являются обязательными для ядер OpenPOWER. IBM желает, чтобы ядра были обновлены, чтобы они соответствовали более новой версии ISA.

Продукты

PowerEN

PowerEN (Power Edge Сети), или « проводная скорость процессор», разработан как гибрид между очередными процессорами сети , делая переключение и маршрутизацию и типичный процессор сервера, который манипулирует и упаковки данных. Об этом стало известно 8 февраля 2010 года на ISSCC 2010 .

Каждый чип использует ядро ​​A2I и имеет 8 МБ кэш-памяти, а также множество механизмов для конкретных задач, помимо универсальных процессоров, таких как XML , криптография , сжатие и ускорители регулярных выражений, каждый со своими MMU, четыре 10 Gigabit Ethernet порты и две линии PCIe . В систему SMP можно подключить до четырех микросхем без каких-либо дополнительных микросхем. По словам Чарли Джонсона, главного архитектора IBM, чипы являются чрезвычайно сложными и используют 1,43 миллиарда транзисторов на кристалле размером 428 мм², изготовленном по 45-нм техпроцессу.

Синий Джин / Q

Процессор Blue Gene / Q представляет собой 18-ядерный чип, использующий ядро ​​A2I, работающее на частоте 1,6 ГГц, со специальными функциями для быстрого переключения контекста потоков, четырехъядерный модуль с плавающей запятой SIMD , 5D torus-сеть между кристаллами и 2 ГБ / с внешнего ввода-вывода. О. Ядра связаны перекрестным переключателем на половинной скорости ядра с 32 МБ кэш-памяти eDRAM L2 . Кэш L2 является многоверсионным и поддерживает транзакционную память и спекулятивное выполнение . Чип Blue Gene / Q имеет два контроллера памяти DDR3, работающих на частоте 1,33 ГГц, поддерживающих до 16 ГБ ОЗУ.

Он использует 16 ядер для вычислений и одно ядро ​​для служб операционной системы. Это 17-е ядро ​​будет заботиться о прерываниях , асинхронном вводе-выводе , управлении потоком MPI и функциональности RAS . 18-я жила используется в качестве запасной на случай, если одна из других жил необратимо повреждена (например, при производстве), но отключается в рабочем режиме. Чип Blue Gene / Q изготовлен по медному процессу SOI IBM на длине волны 45 нм, обеспечивает максимальную производительность 204,8 Гфлопс на частоте 1,6 ГГц и потребляет около 55 Вт. Чип имеет размер кристалла 19 × 19 мм (359,5 мм²) и использует 1,47 миллиарда транзисторов.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б IBM (2020-06-27). "a2i на GitHub" . IBM.
  2. ^ A2I Explored - Билл Флинн, IBM
  3. ^ Исходный код A2I VHDL
  4. ^ Исходный код A2O verilog
  5. ^ IBM открывает исходные коды A2O Core - Билл Флин, IBM
  6. ^ IBM (2020-09-15). "a2o на GitHub" . IBM.
  7. ^ OpenPOWER Foundation (30 июня 2020 г.). «Ядро процессора A2I POWER внесло свой вклад в сообщество OpenPOWER для развития совместной работы над оборудованием» . Фонд OpenPOWER.
  8. ^ InsideHPC (2020-09-15). «OpenPOWER Foundation представляет аппаратное и программное обеспечение IBM на саммите OpenPOWER» . ВнутриHPC.
  9. ^ IBM родила процессор, работающий со скоростью проводной сети.
  10. ↑ Джоаб Джексон (08.02.2011). «США вводят в эксплуатацию мощный суперкомпьютер IBM» . Служба новостей IDG.
  11. ^ Тимоти Прикетт Морган (2011-08-26). «Суперчип IBM BlueGene / Q становится 18-м ядром» . insideHPC.com . Проверено 18 ноября 2013 .