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Power系列处理技术对比
power处理器历史回顾
1990年IBM第一款使用Power(Performance Optimization With Enhanced RISC)处理器的RS/6000推向市场,IBM的POWER处理器真正等上历史舞台。20多年来,IBM Power系列处理器7代架构卓越相承,在商业应用与技术运算应用上占得一席重要地位。
以下简要回顾Power系列处理器发展历程:
1990年,Power1,集成了800,000个晶体管,并被火星探险任务用作中央处理器;
1993年,Power2,集成了1,500万个晶体管,新加了第二个浮点处理单元和更多缓存;
1998年,Power3,第一个64位对称多处理器,以铜作为连接介质,在相同价格下获得两倍的性能;
2001年,Power4,集成了1亿7,400万个晶体管,是第一个单板上具有多核心设计的服务器处理器;
2004年,Power5,引入SMT(Simultaneous Multithreading)同步多线程技术,大幅提升处理器的并行计算能力;
2007年,Power6,第一个内置十进制浮点加速器的处理器;
2010年,Power7,12亿晶体管,8个处理器内核。
由上可以看出,Power系列处理器的发展,前期基本遵循摩尔定律发展,随着晶体管工艺的不断提升,芯片集中晶体管数也越来越多,CPU主频也不断得到提升。但随着主频的不断提高,Cpu的计算性能慢慢地也发展到了一个瓶颈,随后开始以多核、并行技术为主要发展方向,Cpu的性能又得到进一步飞跃。作为商业处理器,Power系列处理器根据市场的需求,不断在性能、能耗、价格、体积等方面探索与发展,在商业领域是一款十分成功的处理器。
Power5.6.7差异
Power5
Power6
Power7
制造工艺
130nm
65nm
45nm
尺寸
389mm2
341mm2
567mm2
晶体管数
276M
790M
1.2B
新
技
术
特
性
Dual Core
Enhanced Scaling
SMT
Memory bandwidth +
Distributed Switch +
Core Parallelism +
FP Performance +
Virtualization
Dual Core
High Frequencies
SMT +
Memory Subsystem +
Altivec
Instruction Retry
Dyn Energy Mgmt
Protection Keys
Virtualization +
Multi Core
On-Chip eDRAM
SMT++
Mem Subsystem ++
Reliability +
VSM VSX (AltiVec)
Protection Keys+
Power Optimized Cores
Power5技术特性
Power5处理器晶体管数比Power4多了将近1亿个,其对性能的提升主要体现在Cache与SMT技术上。
由上图可以看出,Power5的L1 Cache采用4-way associative LRU,大大提升了L1的访问速度;提高了L2、L3缓存的容量,提高了Cache的命中率,提升了cpu到内存的带宽;SMT技术增加了对多线程和微分区的支持。
Power5系统结构上的一个重大改进是提供了从L2缓存到L3缓存控制器再到L3缓存的直接通道,而不像Power4芯片那样通过芯片上的分布式告诉开关访问L3缓存控制器,且增大了的L3缓存也不再和内存使用同一个通道。这将提高芯片的带宽,降低分布式告诉开关冲突。另一个重大改进是将内存控制器集成到Power5芯片中,降低了内存访问延迟,提高了内核访问内存的性能。
SMT技术使得Power6处理器支持2个并发线程,更充分利用内核中的8个执行单元,提高了效率,在操作系统和应用程序看来,一个“双核心、双线程”的Power5芯片可以提供4个逻辑处理器,并且对应用程序没有特别要求。
Power6技术特性
随着生产工艺提升到60nm,Power6处理器最大的特点是超高的主频处理速度,与Power5相比,几乎提到了一倍的主频。与Power5相比,Power6在计算单元上多了VMX和DP2个部件,支持单精度浮点运算,同时也支持十进制浮点运算。
Power6处理器,Cache性能也得到很大提升。L1 Cache提升到64KB,8-way;L2 Cache提高到2×4 MB容量;L3 Cache也提升到16-way,同时L3 Cache集成了目录与控制器芯片。总的来说,Cache访问速度更快、命中率更高,因此访问效率也得到很大提高。
由上图可以看出,Power6的SMT技术在Power5的
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