zEnterprise 196處理器簡介——處理器單元與存儲(chǔ)單元

我們已經(jīng)知道每個(gè)MCM模塊含有6個(gè)PU和兩個(gè)SC，那么它們具體的設(shè)計(jì)又是怎樣的呢？其實(shí)這才是zEnterprise 196的真正精華所在。

PU的結(jié)構(gòu)圖，它其實(shí)是一顆4核CISC處理器，其中MCU為內(nèi)存控制單位，CoP為協(xié)處理器，共兩個(gè)，用于數(shù)據(jù)壓縮與加密處理，每個(gè)CoP都是一顆雙核處理器。在緩存方面，每個(gè)PU有兩塊L3緩存，各為12MB，共24MB，類型為IBM引以為榮的eDRAM，最高可同時(shí)為每個(gè)核心提供高達(dá)160GB/s的數(shù)據(jù)帶寬

每個(gè)PU核心的結(jié)構(gòu)圖，每個(gè)PU核心 包括一個(gè)指令序列單元（ISU，Instruction Sequence Unit，用于亂序執(zhí)行）、恢復(fù)單元（RU，Recovery unit，它保存一份有關(guān)系統(tǒng)完整狀態(tài)的拷貝，包括所有的寄存器、收集硬件錯(cuò)誤信號(hào)并管理硬件恢復(fù)動(dòng)作）、指令預(yù)取與分支預(yù)測單元 （IFB，Instruction Fetch and Branch）、指令緩存與合并單元（ICM，Instruction Cache & Merge）、指令解碼單元（IDU，Instruction Decode Unit）、整數(shù)單元（FXU，F(xiàn)ixed-point Unit)、 十進(jìn)制單元(DU，Decimal unit，用于整數(shù)和浮點(diǎn)的十進(jìn)制運(yùn)算)、二進(jìn)制浮點(diǎn)單元（BFU，Binary Floating-point Unit，用于所有的二進(jìn)制與16進(jìn)制的浮點(diǎn)和整數(shù)的乘/除法運(yùn)算）、存取單位（LSU，Load-Store Unit）、轉(zhuǎn)換單元（XU，Translation Unit，它擁有大規(guī)模的TLB與動(dòng)態(tài)地址轉(zhuǎn)換功能，用于加速邏輯地址向物理地址的轉(zhuǎn)換）

MCM中的PU采用了名為CMOS 12s的芯片技術(shù)，CMOS 12s是IBM開發(fā)的領(lǐng)先的處理器技術(shù)，其基于13層銅互聯(lián)與硅覆絕緣體技術(shù)，生產(chǎn)工藝為45nm。不過，雖然每個(gè)MCM可以提供了6個(gè)PU，按理應(yīng)該是24個(gè)核心，但這6個(gè)PU中的核并不見得全部用上，要看具體的zEnterprise 196型號(hào)。一般的是采用混合模式，即PU0、PU1、PU2和PU4只開啟三個(gè)核，而PU3和PU5則開啟4個(gè)核，這樣總共只有20個(gè)工作核。所以在zEnterprise 196 M15（一個(gè)處理器庫）中，有20個(gè)工作核，在有兩個(gè)處理器庫的M32則有40個(gè)，M49（三個(gè)處理器庫）有60個(gè)，M66（4個(gè)處理器庫）則就是80個(gè)，到了M80則就把所有的核全打開，這樣就是96個(gè)，為最高水平。

在內(nèi)存方面，MCM采用了內(nèi)存冗余陣列技術(shù)，每個(gè)控制器有5個(gè)內(nèi)存通道，但數(shù)據(jù)通道只有4個(gè)，另一個(gè)專門為校驗(yàn)準(zhǔn)備（即N+1設(shè)計(jì)），當(dāng)然每個(gè)數(shù)據(jù)通道中也將存有校驗(yàn)數(shù)據(jù)，內(nèi)存總?cè)萘靠蛇_(dá)3840GB

介紹完P(guān)U，我們?cè)賮砜纯碝CM中的那兩個(gè)存儲(chǔ)控制器，它們的芯片技術(shù)與工藝和PU一樣，芯片大小為24.4 x 19.6 mm，由15億個(gè)晶體管組成，它主要由L4緩存組成，類型也是eDARM，共占用10億個(gè)晶體管，為MCM上的6個(gè)PU提供最后一級(jí)的緩存服務(wù)。

存儲(chǔ)控制器（SC）的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，一個(gè)SC共含有96MB的L4緩存

以一個(gè)MCM為單位，總共有192GB的L4緩存為6個(gè)PU最高24個(gè)核心服務(wù)，平均每個(gè)核心分配8MB L4緩存，需要指出的是，每個(gè)SC可為所有的PU服務(wù)

至此，我們可以為zEnterprise 196主機(jī)系統(tǒng)做一總結(jié)了，詳見下表：

表中所指的SAP，就是原來z System中的專門針對(duì)某種應(yīng)用而加入的輔助處理器，另外，還有一系列的邏輯處理器，主要用于虛擬化和z/OS等指定環(huán)境，目前有以下幾種：

IFL（Integrated Facility for Linux，集成Linux設(shè)備）： 用于在z/VM虛擬機(jī)環(huán)境下Linux虛擬機(jī)用的處理器，負(fù)責(zé)處理Linux應(yīng)用
ICF （internal coupling facility，內(nèi)部耦合設(shè)備）：用于耦合設(shè)備控制代碼的處理器
zAAP（Application Assist Processor，應(yīng)用輔助處理器）：主要用來處理z/OS JVM的Java或是z/OS XML系統(tǒng)服務(wù)工作負(fù)載
zIIP（Integrated Information Processor ，集成信息處理器）: 主要用來處理器DB2 DRDA或 z/OS3 Communication Server IPSec工作負(fù)載

zEnterprise BladeCenter Extension簡介

zEnterprise BladeCenter Extension（簡稱zBX）是zEnterprise System的一個(gè)最具革命性的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新，它的出現(xiàn)也讓大型主機(jī)的角色和能力有了悄然的轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步適應(yīng)了當(dāng)前企業(yè)IT架構(gòu)演變的需求。

zEnterprise BladeCenter Extension的擴(kuò)展說明，一臺(tái)zEnterprise 196主機(jī)可最多帶4個(gè)zBX擴(kuò)展機(jī)柜

zBX擴(kuò)展機(jī)柜的內(nèi)部設(shè)計(jì)，架頂（TOR）交換機(jī)用于與zEnterprise 196的互聯(lián)，而每個(gè)擴(kuò)展機(jī)柜最多可配兩個(gè)BladeCenter刀片機(jī)箱

zBX BladeCenter刀片機(jī)箱的后視圖，IBM并沒有標(biāo)明機(jī)箱的型號(hào)，但從其14個(gè)刀片的安裝能力來看，應(yīng)該是從BladeCenter E/H演變而來

zBX刀片擴(kuò)展機(jī)柜使得zEnterprise System具備了System x與POWER刀片的擴(kuò)展能力，這在大型主機(jī)的歷史上是史無前例的，最多4個(gè)機(jī)柜可以提供8個(gè)刀片機(jī)箱共112個(gè)刀片服務(wù)器的擴(kuò)展能力。目前zBX只有一個(gè)型號(hào)，為Model 002。

IBM工程師正在向zBX中安裝一個(gè)新的x86刀片服務(wù)器

zBX的出現(xiàn)，意味著IBM將為大型主機(jī)賦予更多的使命，進(jìn)一步解決傳統(tǒng)企業(yè)IT架構(gòu)中大型主機(jī)與下屬POWER及x86系統(tǒng)的整合問題，因?yàn)椴渴鸫笮椭鳈C(jī)的用戶，肯定還會(huì)采用 POWER或x86系統(tǒng)，而這兩種系統(tǒng)的靈活加入（刀片的混載）則可以為客戶提供靈活的解決方案，進(jìn)一步幫助用戶整合IT基礎(chǔ)架構(gòu)，從而也就進(jìn)一步鞏固了 大型主機(jī)的地位。在另一方面，借助這一架構(gòu)，zBX還為zEnterprise System貢獻(xiàn)了新的處理功能，其中最主要的就是智能分析優(yōu)化系統(tǒng)（SAO，Smart Analytics Optimizer）。

SAO是IBM基于x86刀片服務(wù)器而設(shè)計(jì)的，專門為zEnterprise System提供額外的數(shù)據(jù)分析能力的系統(tǒng)，它其實(shí)是一套軟硬件結(jié)合的，基于z/OS平臺(tái)的DB2數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)倉庫與商業(yè)智能平臺(tái)，為z/OS應(yīng)用環(huán)境提供了迄今為止最高的數(shù)據(jù)分析能力，其數(shù)據(jù)分析性能是上一代z10主機(jī)的10倍，其主要組成就是IBM Smart Analytics Optimizer for DB2 for z/OS軟件（目前版本為1.1） 和定制的SAO刀片服務(wù)器。

zBX最多可容納56個(gè)SAO刀片，每個(gè)刀片配置為雙路4核2.93GHz 處理器，12條4GB內(nèi)存（共48GB），一個(gè)32GB的SSD，雙端口10Gb網(wǎng)卡，和8Gb FC CIOv擴(kuò)展卡。有消息稱，zBX只支持HX5刀片（基于X5架構(gòu)），可根據(jù)這一規(guī)格，2.93GHz是HX5刀片不可能達(dá)到的主頻，倒是很像英特爾的至 強(qiáng)X5570（4核）配置，不過至強(qiáng)E5640（32nm，4核）在加入Turbo Boost之后也是2.93GHz，由于至強(qiáng)5500面臨淘汰，所以我們推測SAO刀片可能是基于至強(qiáng)E5640的。

除了SAO外，zBX支持的System x與POWER刀片配置如下：

zBX的System x刀片配置

zBX的POWER刀片配置

從配置上看，zBX的POWER刀片必是POWER7刀片無疑，若以性能角 度分析應(yīng)該就是PS701（單路，雙內(nèi)存控制器），而在System x方面，2.66GHz仍然不是HX5刀片所能達(dá)到的主頻，低功耗方面（80W）也是至強(qiáng)7500和6500所達(dá)不到，而至強(qiáng) E5640（2.66GHz，80W）和至強(qiáng)X5650（2.66GHz，95W）倒是很符合所標(biāo)注的規(guī)格，但是否真如筆者猜測的這樣，還需日后進(jìn)一步證 實(shí)。

現(xiàn)在我們可以清楚的看出，zBX與zEnterprise 196之間是怎么協(xié)同工作的

不過，雖然配備了System x刀片服務(wù)器，但IBM并沒有打算讓它去執(zhí)行Windows應(yīng)用，因?yàn)樗莦Enterprise System處理資源的一部分，最終還是要聽從zEnterprise 196的指揮，而在這方面IBM支持了自家的AIX系統(tǒng)（用于POWER7），但并沒有為Windows打開一扇窗，不過zEnterprise System的計(jì)算力供給控制中心（Capacity Provisioning Control Center）卻是一臺(tái)Windows工作站。

IBM計(jì)劃在2010年底前在zBX平臺(tái)上，提供POWER刀片，而對(duì)System x刀片的支持則在2011年上半年提供。

 zEnterprise System所支持操作系統(tǒng)，雖然有支持System x刀片的zBX，但并不支持Windows

總之，zEnterprise System這次的設(shè)計(jì)很有新意，也讓我們看到了IBM在大型主機(jī)上的用心良苦，不過這種“變形金剛組合”的方式也的確為大型主機(jī)增添了新的活力與能力，讓它從原本封閉的形象開始轉(zhuǎn)向兼容并包，從而也為大型主機(jī)打開了新的未來景象……