Příznivci alternativních procesorů se teď dočkali novinky, která jim zpestří menu mimo mainstream procesorů Intel a AMD a do mainstreamu se úspěšně prosazujících procesorů Arm. Ale spíše obrazně. Po pěti letech od Power10 je tu nová generace procesorů: IBM Power11. Soustředí se na enterprise servery a systémy a IBM už nemíří na masové servery a pracovní stanice, takže se tento hardware nejspíš nedostane do rukou běžným uživatelům.
IBM formálně odhalilo generaci procesorů Power11 a serverů na nich založených v úterý minulý týden. Je to téměř pět let po prezentace platformy Power10 na Hot Chips v roce 2020 a necelé čtyři roky od chvíle, kdy byly Power10 servery v září 2021 opravdu vydány. Tentokrát ale nejde o žádné papírové odhalení, systémy s procesory Power11 vyráběné přímo IBM mají být globálně dostupné ještě tento měsíc, od 25. července.
Jen šestnáctijádro, ale se 128 vlákny
O samotných procesorech nebylo řečeno mnoho. Předchozí verze Power8 a Power9 poskytovaly jádra buď s SMT4 (čtyřmi vlákny), nebo SMT8 (osmi vlákny), to je však realizováno spřažením dvou jader, takže SMT8 poskytuje jen polovinu jader a celkový počet vláken je stejný. U Power11 jsme zatím nalezli jen zmínky o SMT8 a je možné, že už budou existovat jen tyto osmivláknové verze jádra. I když úplně jasné to není.
Jeden procesor Power11 poskytuje v maximální konfiguraci 128 vláken, což znamená 16 jader s SMT8 – počet vláken by z tohoto řešení papírově dělal konkurenta 64jádrových (SMT2) procesorů Intel Xeon a AMD Epyc, ale není jisté, zda na to výkon jádra bude dost vysoký. Každé jádro má vyhrazenou 2MB L2 cache a všech šestnáct sídlí až 128 MB L3 cache, čili 8 MB L3 na jádro. Cache je složená ze dvou 64MB bloků, ale není jasné, zda ji CPU vidí jako monolit, nebo dva segmenty. Samotný křemík má podle publikovaného snímku či schématu fyzicky 16 jader v jednočipovém modulu.
Schéma procesoru Power11
Existuje ale také dvojčipový modul s 32 jádry. Nebo přesněji asi se 30. Procesory poskytují pro větší spolehlivost systému rezervní jádra (dvě na dvouprocesorový modul. Zdá se). Když je detekováno, že nějaké jádro pracuje chybně, je odstaveno a bez vypnutí systému nahrazeno jádrem z rezervy, zatímco běžící procesy jsou přemigrovány. Dostupnost rezervních jader vyžaduje, aby byly ubrány z maximální konfigurace, takže nemůžete mít na čipu aktivních všech 16 a zároveň mít jádra v rezervě (pokud schéma nelže a není jich na čipu více).
Dvojčipový modul procesoru IBM Power11
Jádro má běžet na taktu 3,8–4,4 GHz proti 3,75–4,15 GHz u Power10. IBM tvrdí, že jádro má až 3× vyšší výkon jádra proti Power9 a 2× vyšší výkon na vlákno, 2× vyšší výkon na procesoru v SIMD výkonu a 4× vyšší výkon v maticových výpočtech AI. Jádro má čtyřikrát více jednotek MMU a kryptografických enginů. Toto vše ale jsou srovnání proti staré generaci Power9 už z roku 2017, takže to nemusí být taková sláva, jak to vypadá.
Procesory používají paměti generace DDR5,a ne ve standardních modulech. Je zřejmě zachována architektura paměti OMI z generace Power10, kdy procesor komunikuje přes abstrahované rozhraní OMI s dalšími čipy, které přejímají úlohu řadiče pro konkrétní technologii pamětí (a jejich náhradou se tak teoreticky dá implementovat kompatibilita s jiným standardem pamětí DRAM).
U Power11 jsou přes rozhraní OMI používány speciální DDR5–4800 moduly značení DDIMM. Dostanete je asi jen u IBM logicky za vyšší cenu než na běžném trhu. Propustnost OMI má u Power11 být dvojnásobná proti Power10. Dokumenty IBM naznačují, že je možný nějaký upgrade Power10 na Power11, protože zákazníci migrující Power10 server prý mohou používat dál paměti DDR4. Jako další konektivitu je možné použít speciální rozhraní PowerAXON nebo PCI Express 5.0. Není podporován PCI Express 6.0.
Srovnání procesorů IBM Power11, Power10 a Power9, pro SMT8 konfigurace
Stále 7nm proces
Procesory Power11 obsahují 30 miliard tranzistorů na ploše 654 mm² a jsou vyráběné 7nm EUV procesem Samsungu, což je zajímavé – jde stále o stejnou technologii, kterou byly vyráběné už procesory Power10. IBM tím pádem bude moci nabídnout jen pokroky dosažené zlepšeními architektury, ne zlepšení vyplývající z modernějšího výrobního procesu. Procesory mají existovat v jednočipovém, ale i v dvoučipovém pouzdru.
Proti Power10 firma slibuje zlepšení v energetické efektivitě okolo 20 % (nebo o 25–28 % při použití nově přidaného režimu zvýšené energetické efektivity), což je po čtyřech letech dost málo. Onen režim zvýšené efektivity není zadarmo, spočítá totiž v podtaktování a podvoltování CPU. IBM uvádí, že stojí asi 10 % výkonu a výměnou za to snižuje spotřebu o 30 %.
Naproti tomu serverové procesory Intelu, AMD a různé Army už mohou těžit z o dvě generace novější 3nm výroby TSMC a příští rok by například Epycy 9006 Venice už měly mít o tři generace novější 2nm křemík. Nárůsty výkonu a energetické efektivity (ve smyslu výkonu na jeden watt spotřeby) u nich za poslední čtyři roky byly nesrovnatelné.
Power11 servery
IBM na procesorech staví servery IBM Power E1180, které spojují čtyři 4S instance, čímž vznikne systém s až 16 sockety zabírající kompletní rack, jehož maximální konfigurace je až 256 jader (16 procesorů, zřejmě s jednočipovými moduly) a 2048 vláken. Do systému lze osadit až 256 paměťových modulů pro celkem 64 TB paměti DDR5 (ale moduly to nejsou standardní, jak bylo řečeno).
O stupeň níže je server IBM Power E1150, což už je jen jeden 4S systém, který má podle IBM poskytovat až 120 jader. Je to proto, že jsou použité ony dvojčipové moduly (DCM) s 16, 24 či 30 jádry. Při osazení čtyř 30jádrových modulů tak máte 960 vláken. Systém lze osadit až 64 moduly s pamětí typu DDIMM a kapacitou maximálně 16 TB. Systém má mimochodem 2300W zdroj s účinností třídy 80+ Titanium.
Nejnižší a nejlevnější verzí jsou systémy IBM Power S1124, což je 4U dvousocketový server, a IBM Power S1122, (2U edge server). Tyto poskytují maximálně 60 jader. Opět je to při použití dvoučipových modulů po 30 jádrech. 2U verze má poloviční počet slotů pro paměti (16 slotů, maximálně 4 TB RAM), 4U verze by měla mít 32 slotů podporujících 8 TB RAM.
Servery platformy IBM Power11
Jako software na těchto serverech může běžet Linux, AIS a IBM i. Jednou z možných aplikací, kterou IBM aktivně propaguje, je SAP HANA či obecně transakční databáze.
Hlavním důrazem, na který IBM láká, je spolehlivost. Servery na bázi Power 11 mají údajně dosahovat uptime 99,9999 %, má jít o nejstabilnější a nejodolnější řešení v historii platformy Power / PowerPC. Běžící systém má běžet s nulovým časem plánovaných odstávek pro potřeby správy a údržby – systém autonomního patchování běžícího softwaru a OS a automatického přesunu běžících aplikací může podle IBM kritický systém udržet v běhu, aniž by kdy musel být vypnutý či přechodně nedostupný.
Technologie IBM Power Cyber Vault má poskytovat ochranu proti napadení ransomwarem pomocí snapshotů a immutable softwaru, který má detekovat do jedné minuty a automaticky proti němu zasahovat. IBM Power11 má také podporovat kryptografii zabezpečenou proti budoucím útokům používajících kvantové počítače.
IBM Spyre
Systémy také mají být připravené na éru AI s vlastními akcelerátory IBM Spyre (ty mají být dostupné Q4 2025). Ale je samozřejmě otázka, jak konkurenceshopné řešení je to v porovnání s Nvidií a jejími nejbližšími protivníky.
Power už nikdy nebude mainstream, cílem jsou existující zákazníci už k platformě přivázaní
Zajímavé je, že marketing okolo odhalení procesorů v podstatě přiznává, že platforma Power je téměř „legacy“ trh a nové procesory nemají ho nějak rozšířit (přes jeho malou škálu), místo toho mají za cíl obsloužit existující zákazníky. To úplně nebudí optimismus okolo dlouhodobé životaschopnosti. Na druhou stranu, tento byznys pořád existuje právě proto, že existující zákazníky má IBM dobře obhospodařované – nebo se jim těžko odchází, i když by třeba chtěli. Podle toho, z kterého úhlu se na to díváte.
Ještě v generaci Power9 se IBM snažilo platformu rozšířit a získat nové trhy včetně podílu na trhu tradičních serverů. Z tohoto důvodu vedle klasických „big iron“ verzí Power9 pro tzv. scale-up nasazení existovala i levná platforma „Sforza“ pro scale-out nasazení, podobná x86 serverům (používala například běžné DIMM moduly pro paměti místo pro IBM typického systému s bufferovými OMI čipy a proprietárními moduly). Stejný cíl mělo i určité otevření platformy v rámci organizace OpenPower, které ale nepřilákalo širší zájem dalších firem.
Nové Talosy s Power11 spíše nebudou
Snaha o „scale-out“ prosazení v mainstreamu evidentně nezabralo a platforma Power jednoduše proti x86 a Arm serverům nenabízela nic dost zajímavého. „Na internetu“ měly ohlas „open-source“ systémy Talos II a Blackbird od firmy Raptor Computing Systems, která na nich lákala na otevřenost všeho firmwaru (a někdy k tomu přidávala poměrně dost „FUDu“ varujícího před velikými nebezpečími, která vám údajně hrozí, když máte běžný neotevřený počítač s procesorem Intel nebo AMD).
Tyto desky a stanice byly ale založené jen na starší platformě IBM Power9 (ona scale-out platforma Sforza, její referenční design byl jejich základem). Na Power10 nikdy nepřešly kvůli tomu, že jejich řadiče pamětí a PCIe vyžadovaly uzavřený binární firmware. Výrobce oznámil plány na alternativu s procesorem Solid Silicon S1, což snad měla být modifikace Power10 s open source paměťovým řadičem.
Ale zda z nich něco bude, zůstává dva roky od oznámení nejisté, Raptor Computing Systems od té doby nic nového nesdělila. Firma Solid Silicon letos odstranila zmínky o procesoru S1 ze svého webu, takže není vyloučeno, že zůstal jen na papíře. Ani na vydání procesorů Power11 zatím Raptor Computing Systems nereagovala, takže pokračování stanic Talos s těmito CPU zatím neočekáváme. IBM samo nikde nenaznačuje, že by procesory byly přizpůsobené dost striktním požadavkům hnutí okolo „libre hardware“.
Deska Raptor Computing Systems Talos II pro procesory IBM Power9
Prodeje těchto na open source ekosystém zaměřených (z pohledu IBM lowendových, byť stále poměrně drahých) stanic a serverů ale si nebyly nijak velké, každopádně aby Power nějak víc prorazil, potřeboval víc než to. Zpětně viděno to asi ani jinak skončit nemohlo. Nějaký větší úspěch na trhu běžných serverů byl dost nepravděpodobný, protože všichni ostatní konkurenti včetně trápícího se Intelu měli ve stejné době větší dynamiku. Nové generace jsou schopní chrlit častěji než jednou za čtyři roky a ostrá konkurence znamená větší zlepšení mezi nimi. U Power10 a Power11 už zdá se IBM podobné pokusy o rozšíření ekosystému Power do mainstreamu vzdalo. Nová generace je hlavně scale-up řešení.
Linie nekončí, v přípravě je Power12
Těmi existujícími klienty, na které se IBM soustředí, jsou například banky, pojišťovny, zdravotnictví a státní kontrakty. Jde v nich o relativně malé počty systémů, ale za vysoké ceny a také asi s poměrně drahými balíky podpory a služeb (asi přesně podle rčení, že pokud se ptáte na cenu, nejste potenciální zákazník). A ty jsou asi i důvod, proč platforma IBM dokáže žít dál přes své okrajové rozšíření na běžném trhu serverových platforem. Je to tedy analogická situace jako u mainframů od IBM.
Otázka je, zda stejně jako ony bude platforma Power schopná jít podobnou vlastní cestou s velmi malým počtem uživatelů, ale vázaných ve velmi důležitých a výnosných sektorech, a přežít tak třeba i další dekády. IBM teoreticky může Power zahodit a sjednotit obě asi dost příbuzné skupiny zákazníků jen na mainframech, nebo mohou obě platformy procesorů a serverů přímo splynout dohromady.
Asi lze uzavřít tím, že stejně jako už se nedá vyhlížet nějaké opětovné rozšíření procesorů Power na „normálnější“ trhy, ani úplný konec IBM v oboru vlastních procesorů a hardwaru není nic, na co se dalo v nejbližších letech sázet. IBM má v plánu a údajně už i ve vývoji minimálně jednu další generaci, tedy asi Power12. Z pohledu nadšence do alternativních CPU to ale jako Power11 asi bude zajímavost, na kterou si osobně nesáhnout.
