全球最快CPU 解析IBM大型机z196处理器

周二的Hot Chips 2010大会上，IBM开始讨论起z该产品最早于7月29日发布，出货日期为9月，IBM作为系统的核心，新四核处理器的技术和性能信息不多，但新主机的处理器主频为5.2GHz， 是世界上最快的微处理器。这是真的——如果你只看原始主频。然而，除了高主频，还有更多的关系z196处理器信息。

四核z196处理器与4.4GHz的四核z10处理器有某些相似之处。z196处理器采用45nm制程工艺(z10芯片采用655芯片nm)，这 意味着IBM一切都可以集成到这个芯片上，事实上，IBM就像它在今年2月宣布8核一样POWER7点所说的。

据了解，Z196处理器有14亿个晶体管，面积512.3平方毫米，使晶体管的数量和面积大于POWER7芯片。z196芯片采用 了IBM触点显示包装，称为C4.金属触点包装取代了以往的针状插头——它的触点数量惊人:8093个电源触点和1134个信号触点。

z196芯片每个核心都有64个KB的L1指令缓存和128KB的L1数据缓存，此和Z非常相似z196有100个新指令 允许标量通道重新排序指令Z196通道就比z10更有效，其编辑代码不可见。Z196的每个核心都有1.5MB的L2缓存。

z196发动机的超标码196发动机的超标量通道z/Architecture CISC多达5个操作。每个核心有6个执行单元：2个整数单元、1个浮点单元、2个加载/保存单元和1个小数单元。IBM表示浮点单元比 z10芯片更好，但没有透露每个时钟周期能做多少flops。之前的一些z/Architecture CISC指令已经被分割成块，使其能够更有效地分散在通道中，让z196更像是RISC。

与POWER7芯片一样，z196在芯片中采用嵌入式DRAM(eDRAM)作为L3缓存。这种eDRAM静态比常用作缓存 DRAM(SRAM)速度更慢，可以指定到特定区域。使更多的内存接近芯片比使用高速内存更重要。z196处理器有 24 MB的eDRAM L3缓存，分为两个存储器和两个片L3管理缓存控制器。

每个z196芯片可用作GX I/O该方法也用于总线控制器POWER在连接主机通道适配器等外围设备的系列芯片中，每个插槽分配一个和接收RAID保护的DDR3 连接主内存的内存控制器。z196芯片还有两个加密和压缩处理器，IBM采用这种第三代电路设计的大型机器。

z196芯片采用两个核心共享一个协同处理器，每个核心有16个KB缓存空间。最终达到每一个z196芯片可连接SMP Hub/共享缓存芯片接口。如下图所示，两个芯片集成到一个z196多芯片模块(MCM)上，提供交叉耦合允许MCM6个插槽通过400个GB /s相连接。Z196提供交叉耦合访问模式MCM六个插槽提供40个GB/s速度连接到每个芯片，zEnterprise 196 SMP Hub/共享缓存.

在IBM大型机中，z196处理引擎相当于中央处理器(CP)，而CP互联芯片称为共享缓存(SC)。每个SC有6个CP接口相互连接，三个架构接口连接到全加载。z其他三个196系统MCM。

从上面的架构图来看，SMP Hub一个优点是可以加载到带L大多数服务器都没有缓存组件——几年前IBM曾向至强处理器的EXA增加了一些芯片组L4缓存(即 采用了eX4架构的IBM X3850M2/3950M通过扩展，可以将平台升级为16路系统。对应的CPU为Xeon 7400系列)。L缓存很重要，因为大型发动机的主频率远高于主内存速度，但如果只增加缓存层来满足Z196发动机需求非常昂贵 的。不管怎样，这个SMP Hub/共享缓存芯片和CP也是45nm工艺工艺，晶体管15亿，面积478.8平方毫米，包装有8919个触点。

每个MCM上部署6个CP和2个SC，MCM是一个边长96毫米的正方形，功耗1880瓦。每个处理器板都有一个MCM，这使得一个完全连接的系统 可达96个CP，十几个控制器可以访问多达3个TB RAID内存，32个I/O Hub最高接口为288 GB/s的I/O带宽。顶架式zEnterprise 196 M80设备中的80个CP可用于运行工作负荷，其他可用Parallel Sysplex集群来耦合系统的管理I/O和热备份等