IBM在商用計算機(jī)中植入交互式存儲器

在花費(fèi)多年時間進(jìn)行研究后，IBM已成為首家在商用處理器中搭載交換式存儲器(transactional memory)的公司。

IBM 為 Lawrence Livemore 國家實驗室所開發(fā)的 Sequoia 超級計算機(jī)，將采用搭載這項全新功能的 BlueGene/Q 處理器 。IBM稍早前在 Hot Chips 大會中披露了這項消息。預(yù)計于2012年問世的 Sequoia 估計運(yùn)算效能可達(dá)20 petaflops。

一旦開發(fā)完成，這款超級計算機(jī)可能會成為全球最強(qiáng)大的系統(tǒng)之一。該系統(tǒng)較早期的版本已名列最節(jié)能的超級計算機(jī)。

交換式存儲器主要是用來將相關(guān)任務(wù)加以組織，使其成為一項大型工作，以實現(xiàn)更有效率的處理。它可取代目前系統(tǒng)中去鎖定相關(guān)資料，直到所有作業(yè)均完成的作法，因為這種方法將會拖累其他計算機(jī)的運(yùn)作速度。

前Sun Microsystems ──現(xiàn)在是甲骨文(Oracle)的一部分──曾在其Rock微處理器中采用交換式存儲器，Rock微處理器主要針對大型料庫計算機(jī)，然而，Rock處理器卻從未曾真正出貨，因為這個項目在甲骨文收購Sun的時候被取消了。

一位前Rock工程師表示，經(jīng)過測試，Sun發(fā)現(xiàn)其技術(shù)在某些應(yīng)用中具有很大優(yōu)勢，但在其他領(lǐng)域所能提供的助益卻很有限。不過，它幾乎不需要特殊的硬件，這位工程師表示。

英特爾(Intel)和微軟(Microsoft)的研究人員也花費(fèi)數(shù)年時間在交換式存儲器的研發(fā)上。

IBM僅在單顆芯片中，運(yùn)用標(biāo)簽方法(tagging scheme)在芯片的第二層快取存儲器上建置交換式存儲器。這種標(biāo)簽是當(dāng)資料被用在所謂的計算機(jī)排程原子級交易(atomic transaction)時，用來檢測任何可能產(chǎn)生的負(fù)載/儲存沖突。

如果沒有發(fā)現(xiàn)沖突，便可順利處理作業(yè)。一旦出現(xiàn)沖突，芯片會便要求系統(tǒng)軟件來解決這些問題。

由于使用了快速芯片上存儲器，因此，即使在高度資料競用條件下，與傳統(tǒng)的鎖定方案相比，IBM的方法仍可進(jìn)一步降低延遲，IBM資深工程師Ruud Haring表示。

IBM使用其嵌入式DRAM制程打造該芯片的32MB L2快取。存儲器組(memorybank)使用了“許多種簡潔的技巧”來建立多版本的快取，Haring說。

工程師們對他們的成果所能呈現(xiàn)的效能相當(dāng)樂觀，但他們?nèi)匀辉谖⒄{(diào)超級計算機(jī)的編譯器，因此目前仍缺乏性能資料。不過，“感覺還不錯，”Haring說。

業(yè)界觀察家表示，IBM的研究很全面，但仍無法廣泛地被其他設(shè)計師采用。他們指出，一種更有用的方法，是在由復(fù)雜的快取一致性協(xié)議所連接的更廣泛處理器組合之中建置交換式存儲器。

在全球各地使用IBM超級計算機(jī)的程序設(shè)計師們，也同時是高度復(fù)雜的軟件的編程人員，只有他們在使用一些很有限的應(yīng)用程序。因此，他們是測試交換式存儲器的最佳人選，一些工程師在Hot Chip會議上表示。

IBM的芯片內(nèi)含18個核心，其中一個僅用于處理作業(yè)系統(tǒng)任務(wù)，其他則作為備用裝置。這些核心是以IBM通訊芯片的PowerEN核心為基礎(chǔ)所開發(fā)的定制電路。

BlueGene/Q處理器的其他部份則是以ASIC制程進(jìn)行設(shè)計。這個超級計算機(jī)可使用超過100,000顆芯片。這些芯片時脈速度為1.6GHz，在55W下可提供204Gflops效能，包含14.7億顆晶體管，尺寸為19 x 19mm。

BlueGene/Q使用了18個PowerEN核心。