IBM POWER

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POWER est une famille de processeurs de type RISC fabriqués par IBM. Le nom est l'acronyme de Performance Optimization With Enhanced RISC. Les processeurs POWER sont utilisés dans des serveurs et stations de travail d'IBM mais aussi dans certains supercalculateurs. L'architecture PowerPC, utilisée essentiellement dans les stations de travail IBM, les ordinateurs Apple (jusqu'en 2005) et les consoles de jeux de dernière génération, dérive de l'architecture POWER.

Descendant directement des processeurs 801, le POWER est membre de la seconde génération de processeurs RISC. Il fut introduit en 1990 dans les stations de travail RS/6000 (RISC System) d'IBM. Contrairement au 801 à architecture particulièrement simple (une seule instruction par cycle, pas d'unité de calcul en virgule flottante ni d'architecture superscalaire), l'architecture POWER est particulièrement complexe avec d'avantage de 100 instructions différentes.

Le POWER2

Lancé en 1993 et commercialisé jusqu'en 1998, le POWER2 intégrait 15 millions de transistors. Il possédait une deuxième unité de calcul en virgule flottante et plus de cache. L'architecture POWER2 intégrait 8 puces par carte mère.

L'implémentation monoprocesseur PSSC du POWER2 fut utilisée pour le super-ordinateur Deep Blue qui battit en 1997 aux échecs le champion du monde Garry Kasparov.

Le POWER3

Le POWER3 fut lancé en 1998. Il intégrait aussi 15 millions de transistors par puce, mais était le premier à mettre en place une architecture 64 bits SMP (Symmetric MultiProcessor). Il était complètement compatible avec le jeu d'instruction du premier POWER. Il était destiné au calcul scientifique comme dans le domaine de l'aérospatiale ou des prévisions météorologiques. Le POWER3-II était deux fois plus puissant que le POWER3.

Le POWER4

Lancé en 2001, le POWER4 possède 174 millions de transistors par processeur. C'est un processeur multi cœur à 64 bits. Il est gravé en technologie SOI (Silicon On Insulator) avec une finesse de 0, 18 micromètres. Il hérite de l'ensemble des caractéristiques du POWER3, surtout la compatibilité avec le jeu d'instructions PowerPC, et s'y ajoute la compatibilité avec le PowerPC AS des AS/400. Chaque processeur intègre deux cores 64 bit cadencés à 1 GHz ou plus, et peut exécuter 200 instructions simultanément. Le POWER4+, ou POWER4-II, est une évolution du POWER4 : il fonctionne à des fréquences plus élevées et consomme moins d'énergie.

Le PowerPC 970 (ou G5), utilisé par Apple dans ses Macintosh dérive du POWER4.

Le POWER5

Lancé en juin 2004, le POWER5 est cadencé jusqu'à 1, 9 GHz. Deux fois plus puissant que le POWER4, il était de loin le processeur le plus rapide à son époque. La version à 1, 9 GHz a obtenu le score le plus élévé jamais réalisé pour une puce monoprocesseur au test SPECfp. C'est une puce dual-core disposant de 276 millions de transistors grâce à une gravure à 130 nanomètres. Il est pourvu d'un cache L2 de 1, 88 Mo et d'un cache L3 off-chip de 36 Mo. Le POWER5+ est une évolution du POWER5 qui consomme moins d'énergie en raison d'une finesse de gravure plus importante : 90 nanomètres. Les fréquences vont de 1, 5 à 2, 3 GHz. Il existe aussi une version Quad-core (2 processeurs dual-core sur un même die).

Le POWER6

Le POWER6 est disponible depuis le 8 juin 2007. Il est gravé en technologie CMOS 65 nm SOI et cadencé entre 3, 5 et 5, 0 GHz, soit un doublement de fréquence comparé au POWER5+, pour une consommation et une dissipation thermique semblables. Il se compose de 790 millions de transistors. Il supporte la mémoire de type DDR2 Bufferisée Nova via un double contrôleur. Il est équipé d'un double cœur, chaque cœur étant pourvu d'une unité vectorielle VMX et d'un cache L2 de 4 Mo. Une évolution du POWER6 est apparue en novembre 2008 sur certains modèles : le POWER6+

A ce jour, les processeurs POWER6 et POWER6+ sont disponibles sur la gamme de serveurs IBM :

• IBM Blade Servers : JS12 - JS22 - JS23 - JS43
• IBM Power Servers : Power 520 - Power 550 - Power 560 - Power 570 - Power 575 - Power 595
• System p : 520 - 550 - 570 - 575
• System i : 570

Correspondance modèles et fréquences processeur POWER6

Fréquence (GHz) POWER6	JS12 / JS22	520 / Power 520	550 / Power 550	570 / Power 570	575 / Power 575	Power 595
3, 5			X	X
3, 8	X
4, 0	X
4, 2		X	X	X		X
4, 7				X	X
5, 0						X

Correspondance modèles et fréquences processeur POWER6+

Fréquence (GHz) POWER6+	JS23 / JS43	Power 520	Power 550	Power 560	Power 570
3, 6				X
4, 2	X
4, 2 QCM					X
4, 4					X
4, 7		X
5, 0			X		X

Quelques caractéristiques :

• Technologie 65 nm
• Double cœur + double thread
• 2 x 64 Ko de cache L1D
• 2 x 4 Mo de cache L2
• 32 Mo de cache L3
• Bande passante totale de 300 Go/s
• Support hardware du binary-coded decimal (BCD)
• Support Altivec
• Topologie du bus dispositif perfectionnée
• Correction d'erreurs d'un niveau inégalé
• Package MCM qui groupe 4 processeurs POWER6 sur un seul socket (8 cœurs)

Le POWER7

Le successeur du POWER6 a été annoncé le 9 février 2010 avec une date de disponibilité au 19 février 2010 pour les premiers modèles. Il est gravé avec une technologie CMOS 45 nm. Il a été choisi par la DARPA comme un processeur potentiel pour être utilisé dans leurs supercalculateurs Peta-Flops. Au début des années 2000, IBM a présenté ce projet et a reçu 53 millions de dollars de la DARPA pour continuer à participer au défi et en 2006, IBM a reçu 244 millions de dollars pour construire un ordinateur Peta-Flops pour la DARPA.

Le POWER7 se compose de 1, 2 milliard de transistors. Le processeur intègre 4, 6 ou 8 cœurs par chip et peut exécuter jusqu'à 32 taches simultanément car chaque cœur dispose de 4 threads. Il équipe les serveurs IBM Power 750, Power 755, Power 770 et Power 780 qui possèdent jusqu'à 64 cœurs (256 threads). Une déclaration d'intention d'IBM annonce un modèle 256 cœurs (1024 threads) dans le courant de l'année 2010. La fréquence du processeur est comprise entre 3, 00 et 4, 14 GHz. Il supporte la mémoire DDR-3 SuperNova. Le processeur POWER7 a une surface de 567 mm2 à comparer au 341 mm2 du POWER6.

Correspondance modèles et fréquences processeur POWER7

Fréquence (GHz) POWER7 (cœurs par chip)	Power 750	Power 755	Power 770	Power 780
3, 00 (8 cœurs)	X
3, 10 (8 cœurs)			X
3, 30 (6 cœurs)	X
3, 30 (8 cœurs)	X	X
3, 50 (6 cœurs)			X
3, 55 (8 cœurs)	X
3, 86 (8 cœurs)				X
4, 14 (4 cœurs)				X

Principales caractéristiques du POWER7 :

• fréquence comprise entre 3, 0 et 4, 14 GHz
• lithographie cuivre et Silicon On Insulator (SOI) en 45 nm
• 4, 6 ou 8 cœurs par chip
• jusqu'à 4 threads par cœur
• 1, 2 milliard de transistors (équivalent de 2, 7 milliards de transistors dans les technologies concurrentes)
• 32 Ko de cache L1 en instructions et 32 Ko de cache L1 en données par cœur
• 256 Ko de cache L2 par cœur
• 4 Mo de cache L3 par cœur
• 567 mm2
• 2 contrôleurs mémoire
• jusqu'à 10 partitions par cœur
• mémoire DDR-3 SuperNova à 1066 MHz

Liens externes

• (en) Power. org, le consortium créé par IBM pour promouvoir l'architecture Power
• (en) Preview du POWER6 sur RWT

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