疯狂的想法＃542：将IBM i移植到System z14大型机上
如果你不知道它，为什么你会关心，IBM在6月份推出了新的System z14大型机，正在谈论它在8月份使用的新款z14电机，并且刚刚上周推出了LinuxOne“Emperor II”该平台仅支持Linux的大型机。机器一如既往地拥有一些令人印象深刻的工程技术 它让我思考。这总是危险的。
这是一个疯狂的想法。不，这真的很疯狂，不像我的其他一些灵感，当然这些灵感很有道理。也许IBM应该融合Power Systems和System z系列，而不是我们通常考虑它的方式。
多年来，我们花了很多时间讨论IBM应该如何将OS / 400和IBM i移植到一个或另一个硬件平台 - 一些Xeon或Opteron X86架构，或者ARM架构 - 但我们从未考虑过显而易见的事情，以及蓝色巨人在其历史上曾多次试图做到这一点而失败的事情。也许它应该将其硬件和端口IBM i - 以及可能的AIX - 集中到大型机上。如果像IBM所说的那样，大型机是Linux最好，最具扩展性和最安全的平台，那么它可能应该是IBM i和AIX的最佳，最具扩展性和最安全的平台。我们总是试图将操作系统降低到下一个最便宜且通常更令人兴奋的硬件架构，但也许这一次，出于某些原因，
或者，因为在谈到IBM i时我很贪心，也许两者都是。但无论如何。这是我的想法。
新的z14处理器是真正的野兽，正如我看到的规格，它们有点像超频的Power9芯片，我认为这对于几周前的IBM i商店非常有用。事实上，在8月份在硅谷听到热芯片的z14简报让我开始考虑对IBM i机器进行超频。IBM正在推动这里的热限制，就像其他强大的核心电机制造商一样，正在牺牲Power9芯片所体现的巨大核心可扩展性，Power9芯片在其“Nimbus”横向扩展版本中具有24个内核，用于具有一个，两个的机器，“Cumulus”放大版中的四个插座和12个内核，适用于带有四个，八个或十六个插座的机器，并在不熔化服务器的情况下尽可能高地启动时钟。
z14芯片中有许多时髦的新东西，而IBM并没有以任何方式停止使用其大型机处理器进行创新。IBM在System z处理器路线图方面保持了相当不错的步伐，大致与Power系列相当，并没有我们在英特尔Xeon芯片上看到的那么激进。
z11芯片于2010年问世，它们有四个内核以5.2 GHz的最高速度运行; 该芯片采用45纳米工艺实现。单个z11内核提供大约1,200 MIPS的原始计算容量。
z12芯片于2012年夏天问世，它有六个内核，时钟频率为5.5 GHz，每个内核的性能提升约1,600 MIPS; 它是使用32纳米工艺制造的，IBM使用该工艺缩小将时钟速度提高了6％，将核心数量提高了50％。z12芯片具有许多架构增强功能，包括新的无序执行流水线和更大的片上缓存，以进一步提高单线程性能。
z13芯片于2015年1月问世，最多有8个内核，其40亿个晶体管采用22纳米工艺实现。它以5 GHz的最高速度运行，但即使有10％的时钟速度下降，由于核心设计中的其他调整，包括更好的分支预测和更好的内核流水线，每个内核的性能提升10％。z13芯片还具有更大的缓存，IBM认为这是在I / O和处理上繁重的各种工作负载上确保良好性能的最佳方法。确切地说，z13内核具有96 KB的L1指令和120 KB的L1数据高速缓存。最新一代主机芯片上的L2缓存分为数据和指令缓存，在这种情况下，每个都加倍到2 MB。片上L3缓存，与Power7和Power8芯片一样，它在嵌入式DRAM（eDRAM）中实现，在六个内核中共享增加了50％，达到64 MB。而且，停放在System z13机器上的SMP节点控制器芯片上的L4缓存已经提升到480 MB，增加了25％。System z13的主内存为10 TB，是前代zEnterprise EC12机器的三倍。缓存层次结构中的所有这些更改都使系统的SMP可扩展性更加平滑，而高端系统z13的聚合MIPS比两年半前最大的System zEnterprise EC12多出约40％。我估计使用z12处理器的zEnterprise EC12机器总容量达到75,000 MIPS，而System z13达到了110,000 MIPS。在六个核心中共享增加了50％，达到64 MB。而且，停放在System z13机器上的SMP节点控制器芯片上的L4缓存已经提升到480 MB，增加了25％。System z13的主内存为10 TB，是前代zEnterprise EC12机器的三倍。缓存层次结构中的所有这些更改都使系统的SMP可扩展性更加平滑，而高端系统z13的聚合MIPS比两年半前最大的System zEnterprise EC12多出约40％。我估计使用z12处理器的zEnterprise EC12机器总容量达到75,000 MIPS，而System z13达到了110,000 MIPS。在六个核心中共享增加了50％，达到64 MB。而且，停放在System z13机器上的SMP节点控制器芯片上的L4缓存已经提升到480 MB，增加了25％。System z13的主内存为10 TB，是前代zEnterprise EC12机器的三倍。缓存层次结构中的所有这些更改都使系统的SMP可扩展性更加平滑，而高端系统z13的聚合MIPS比两年半前最大的System zEnterprise EC12多出约40％。我估计使用z12处理器的zEnterprise EC12机器总容量达到75,000 MIPS，而System z13达到了110,000 MIPS。而且，停放在System z13机器上的SMP节点控制器芯片上的L4缓存已经提升到480 MB，增加了25％。System z13的主内存为10 TB，是前代zEnterprise EC12机器的三倍。缓存层次结构中的所有这些更改都使系统的SMP可扩展性更加平滑，而高端系统z13的聚合MIPS比两年半前最大的System zEnterprise EC12多出约40％。我估计使用z12处理器的zEnterprise EC12机器总容量达到75,000 MIPS，而System z13达到了110,000 MIPS。而且，停放在System z13机器上的SMP节点控制器芯片上的L4缓存已经提升到480 MB，增加了25％。System z13的主内存为10 TB，是前代zEnterprise EC12机器的三倍。缓存层次结构中的所有这些更改都使系统的SMP可扩展性更加平滑，而高端系统z13的聚合MIPS比两年半前最大的System zEnterprise EC12多出约40％。我估计使用z12处理器的zEnterprise EC12机器总容量达到75,000 MIPS，而System z13达到了110,000 MIPS。缓存层次结构中的所有这些更改都使系统的SMP可扩展性更加平滑，而高端系统z13的聚合MIPS比两年半前最大的System zEnterprise EC12多出约40％。我估计使用z12处理器的zEnterprise EC12机器总容量达到75,000 MIPS，而System z13达到了110,000 MIPS。缓存层次结构中的所有这些更改都使系统的SMP可扩展性更加平滑，而高端系统z13的聚合MIPS比两年半前最大的System zEnterprise EC12多出约40％。我估计使用z12处理器的zEnterprise EC12机器总容量达到75,000 MIPS，而System z13达到了110,000 MIPS。
z14芯片拥有61亿个晶体管，使用Globalfoundries的最新14纳米技术进行蚀刻，该技术三年前收购了IBM微电子部门，并签订了生产Power和z电机的合同，直到2020年.Z14芯片有十个核心，增加了25％，其中一些芯片缩小也让IBM将时钟速度提高了4％，以获得额外的功能，并且仍然保持在z14中央处理器发出的400瓦至500瓦的峰值热量范围内; 根据IBM的System z处理器开发的杰出工程师和首席架构师Christian Jacobi的说法，它通常更像是300瓦到350瓦，他们在Hot Chips会议上公布了z14。
使用z14芯片，IBM已经使用优化的第二代双线程同时多线程（SMT）调整了z核心管道，并且没有将其推送到每个核心的四个甚至八个线程，这在过去几个已经成为常态几代Power芯片。芯片上的浮点单元具有两倍的存储器带宽，并且分支预测器和指令缓冲器都具有性能改进。芯片的内部有大量的改进，z14内核上的L1数据和指令缓存现在每个128 KB，L2数据缓存再次翻倍，每个核心4 MB，L2指令缓存每个内核加倍到2 MB，跨越所有十个内核的裸片上的共享嵌入式DRAM（eDRAM）也增加了一倍，达到128 MB。有趣的是，z14芯片具有单精度和四精度矢量数学单元以及支持无间隙垃圾收集的电路，这有助于中间件，如Java和PHP服务器。z14内核中还内置了数据加密，散列和数据压缩功能。
这就是计算复杂性。System z架构还包括一个独立的系统控制或SC芯片，其中包括NUMA电路，用于在单个抽屉内聚集六个CP芯片，在一个系统映像中最多可容纳四个抽屉，最多可容纳24个插槽可以播放高达32 TB的主存储器。这是SC芯片的尺寸与696毫米见方的CP芯片完全相同，如下所示：
用于z14处理器的SC芯片上总共有672 MB的L4缓存，它被分为四个块。（放大NUMA盒中使用的Power8和Power9芯片将L4缓存放入“Centaur”内存缓冲芯片中，NUMA互连分布在每个CPU芯片上。）z14芯片上有两个PCI-Express 3.0控制器每个CP，总共48个控制器，其中最多40个可以有x16适配器，可以扇出到I / O抽屉，支持多达320个不同的外围卡。
以下是System z14抽屉的堆叠方式：
如您所见，基座z14系统抽屉有六个CP，它们使用冷板进行水冷，另一个SC采用风冷。每个抽屉可容纳8 TB的主存储器，每个CP有8个存储器插槽，每个抽屉总共48个插槽。IBM在内存上具有RAID数据保护功能，而Big Blue正在使用192 GB内存条将9 TB的物理内存放入盒中，然后对其进行条带化和保护，以将其降低到8 TB的可用空间。客户可以将RAID内存与内存上的数据压缩相结合，并进一步提高可用容量，但这取决于工作负载。顶级z14系统的可用容量为32 TB，其主存储容量是最大z13的三倍以上，可达到10 TB。有趣的是，使用z14，LPAR可以跨越16 TB。
IBM表示，经过所有调整后，z14内核可提供约1,832 MIPS，比单个z13电机可提供的1,695 MIPS高出约8.1％。根据IBM的大型系统公司的说法，一个完整的24插槽System z14，最多有170个内核专用于处理（某些CP内核分配给处理I / O）可以提供大约148,000 MIPS的总容量。性能参考。
现在，我并不是建议典型的IBM i商店需要像满载的z14这样的东西，尽管可能有一些运行IBM i的公司在这个问题上引起了人们的注意。。。。不，我想的是如果你有一个单独的CP和SC芯片的抽屉可能会发生什么，并在具有该RAID保护的1.3 TB主内存中占据内存。
正如我在两年多前对z13芯片的分析所指出的那样，IBM自己的性能文档来自Power4一代假设要计算IBM i工作负载的粗略等效性能，请采用MIPS并乘以7，这将为您提供IBM用于OS / 400和IBM i数据库和事务的商业性能工作负载（CPW）测试的大致排名加工工作。这意味着一个高端系统z13-NE1型号，其中141个核心处于活动状态，CP工作的评级为约735,000个CPW，而高端系统z14-M05只需略微超过100万个CPW，所有170个核心正在进行以最高容量工作。低端z14-M01有33个CP启动进行计算工作，最大内存为8 TB，但我们正在谈论可能有八个运行CP工作的内核和两个运行I / O的内核。这将是大约12,300个可用的MIPS，或者单个插槽机器上大约86,000个CPW的oomph。
这是一些观点。采用4 GHz Power7芯片的256核Power 795拥有约160万个CPW，而运行速度为4.02 GHz的192个Power8核心的Power E880C可提供2,069,000个CPW。粗略地说，Power E880每个核心提供12,000个CPW，而新的System z13-NE1每个核心提供大约6,000个CPW，至少基于我的MIPS估计和MIPS到CPW比率。一切都归结为案例，重要的是Power8和z13系统都提供了大量的容量。（IBM拥有复杂的Parallel Sysplex集群，可以将多个System z计算机集成到一个计算引擎中，而且IBM还没有真正谈论过它的DB2 for i Multisystem集群大约15年。但正如我多次说过的那样，它应该如此。
为了将其与真正的入门机进行比较，具有四个运行在4.15 GHz的内核的Power S822可提供52,700个CPW，而具有四个运行在3.02 GHz的内核的Power S814可提供39,500个CPW。
这是重点。配备各种内置数据压缩和加密功能的5.2 GHz z14引擎可能会成为一个更好的IBM i平台，具有疯狂的单线程和批量性能，甚至比Power9更好。很大程度上取决于IBM将IBM i和AIX的紧密联系起来。我们知道Linux在Power和z架构上运行良好，因此IBM有能力帮助IBM i，也许AIX在System z iron上运行良好。很久以前，在IBM拥有Power RISC处理器之前，AIX确实在大型机上运行，甚至还有RPG编译器。也许IBM需要再次使用统一的系统平台，也许，为了有趣的思考和可能的实施，可能在某些情况下，z电机可能是真正的IBM i工作负载比Power9电机更好的主机，它针对的是超大规模数据中心和HPC客户，
这是一个想法，IBM创始人TJ Watson告诫我们所有人都要思考。
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