На конференции Hot Chips Conference компания IBM рассказала о новом поколении процессоров и по совместительству новой микроархитектуре — Power8. Забегая вперёд, отметим, остаётся неизвестным, когда начнётся выпуск и поставки новинки. В отрыве от этой неизвестности нельзя не признать, что у IBM получилась настоящая бомба: 22-нм кристалл площадью 650 кв.мм на SOI-подложке. Компания GlobalFoundries так и не рискнула внедрить 28-нм техпроцесс, используя кремний на изоляторе, а IBM смогла это сделать, что обещает заметно повысить энергоэффективность нового решения. Да, это также позволило поднять тактовые частоты, но детальной информации об этом нет.

Что касается структуры процессора IBM Power8, то она представляет собой сочетание из 12 вычислительных ядер, каждое из которых может обрабатывать по 8 потоков (одновременная обработка 96 вычислительных потоков), массу разноплановой кэш-памяти и пакет скоростных интерфейсов. Каждое ядро адресуется к персональной кэш-памяти L2 объёмом 512 Кбайт (всего 6 Мбайт, пропускная способность 4 Тбайт/с). Разделяемая память L3 выполнена в виде встроенной в кристалл процессора eDRAM ёмкостью 96 Мбайт. Формально кэш-память L3 разделена между всеми ядрами по 8 Мбайт на ядро (пропускная способность 3 Тбайт/с), однако IBM реализовала механизмы, позволяющие гибко перераспределять ресурсы L3 — это некая технология по имени "NUCA" (Non-Uniform Cache Architecture). Надо сказать, что по сравнению с Power7 ёмкость встроенной eDRAM увеличилась незначительно — всего на 16 Мбайт. Развернуться больше компании IBM не позволил сравнительно мелкий шаг от одного техпроцесса к другому. Зато в случае внешнего кристалла eDRAM компания обещает стараться себя не ограничивать. Так, навесной кристалл eDRAM с кэш-памятью L4 объёмом уже до 128 Мбайт.

Чуть ниже мы поместим изображение отдельного ядра Power8. Мы не будем сейчас влезать в дебри его строения, отметим лишь, что производительность вычислений в случае одного потока по сравнению с ядром Power7 выросла примерно в 1,6 раза, а в многопоточных задачах — двукратно. Поскольку предыдущий герой ряда американских ток-шоу — суперкомпьютер IBM Watson — опирался на процессоры Power7, новая реинкарнация "Ватсона" может оказаться в два раза сообразительнее своего предшественника. Или это будет Sherlock?

Идём дальше. Подсистема памяти, а адресоваться IBM Power8 может одновременно аж к 1 Тбайт DRAM-памяти, организована довольно хитрым образом. Контроллер памяти процессора обращается не напрямую к планками памяти (буферизированной или нет), а к внешнему буферу, названному Centaur. Каждый буфер может работать с микросхемами DRAM, организованными в четыре канала. Кроме этого буфер имеет свою собственную кэш-память ёмкостью 16 Мбайт.

Конструкция вышла довольно громоздкая и явно с большими задержками. Зато через неё можно качнуть данные со скоростью 230 Гбайт/с. Фактически компания говорит о 32-канальном доступе к оперативной памяти. Отметим, всё это сильно напоминает работу DDR4. Будет забавно, если IBM всё это придумала, чтобы оставить без денег компанию Rambus.

А на выходе получились вот такие модули памяти, за которые уже сама компания IBM может попросить производителей платить ей лицензионные отчисления. Страшненькие, правда?

На этом сюрпризы не закончились. Интеграцией в процессор контроллера PCI Express нас не удивить, но то, как это реализовала компания IBM достойно отдельной темы. В процессор Power8 компания встроила новую шину — CAPI (Coherence Attach Processor Interface). Интерфейс CAPI через сервисный уровень работает с потоком, в который инкапсулируется протокол PCI Express 3.0. Это даёт возможность подключать к процессору как обычную PCIe-периферию, так и заказные БИС и FPGA-матрицы (через те же разъёмы PCI Express).

Фишка в том, что CAPI доступно для работы с устройствами третьих компаний. Иными словами, к процессору Power8 напрямую можно будет подключить любой сторонний ускоритель. Есть, например, сообщения, что IBM уже лицензировала CAPI компаниям NVIDIA и Google в рамках сотрудничества в консорциуме OpenPower. Более того, по слухам, IBM готова передать или уже передала компаниям NVIDIA и Google лицензию на использование архитектуры Power8. Пока это кажется невероятным и речь, скорее всего, идёт о выпуске спецускорителей для подключения Power8 по шине CAPI. Но если та же NVIDIA, к примеру, получит лицензию на Power8, то, какими будут приставки после Xbox One и PlayStation 4 — это очень и очень большой вопрос!

Наконец, компания IBM сообщила также о переносе регулятора напряжения в состав процессора, что чуть раньше сделала компания Intel. Но об этом нам ничего не рассказали.