z196處理器

z196處理器是一種四核晶片，在512平方毫米的面積上包含了14億個電晶體。這種晶片是IBM在紐約州Poughkeepsie的工程師設計的，由IBM在紐約州 East Fishkil的300毫米晶圓加工廠採用45納米SOI加工工藝生產的。IBM在奧斯汀、德克薩斯州、德國、以色列和印度的實驗室都為z196晶片做出了貢獻

基本介紹

• 中文名：z196處理器
• 類別：四核晶片
• 設計公司：IBM
• 設計者：紐約州Poughkeepsie的工程師

簡介

截止2010年08月最快CPU誕生!IBM z196主頻高達5.2GHz。

Porell說，我們用了15億美元製造這種晶片。在6個國家和22個實驗室的5000人參加了這個晶片的開發工作。

同時，從性能的角度看，IBM最新推出的zEnterprise System是IBM迄今為止功能最強的系統。zEnterprise System中的核心伺服器叫作zEnterprise 196，包含96個全球速度最快的和最強大的處理器，每秒可執行500億條指令，大約是IBM流行的System/360系列伺服器中的91型伺服器在 1970年執行的指令數量的1.7萬倍。 據了解，Z196處理器有14億個電晶體，面積為512.3平方毫米，這使其在電晶體數量和面積上都要大於POWER7晶片。z196晶片採用 了IBM的觸點陳列封裝，被稱為C4的金屬觸點封裝取代了以往的針狀插腳——其觸點數量驚人：8093個電源觸點和1134個信號觸點。

z196晶片每個核心都有64KB的L1指令快取和128KB的L1數據快取，這一點和Z10非常相似。但是z196有100個新指令和超 標量通道允許指令重新排序，這樣Z196通道就比z10的更有效，而且其編輯代碼是不可見的。除此之外，Z196的每個核心都有1.5MB的L2快取。

工作原理

z196引擎的超標量通道可以在每個時鐘周期內解碼3個z/Architecture CISC指令並執行多達5個操作。每個核心有6個執行單元：2個整數單元，1個浮點單元，2個載入/保存單元和1個小數單元。IBM表示，這浮點單元要比 z10晶片中的更好，但是沒有透露它在每個時鐘周期內可以做多少flops。之前的一些z/Architecture CISC指令已經被分割成塊，使其能夠更有效地分散在通道中，讓z196更像是RISC。

與POWER7晶片一樣，z196在晶片中採用嵌入式的DRAM（eDRAM）作為L3快取。這種eDRAM比經常用作快取的靜態DRAM（SRAM）速度更慢，你可以將其指定到一個特定的區域。對很多工作負載來說，讓更多記憶體接近於晶片要比使用高速記憶體更加重要。z196處理器有 24 MB的eDRAM L3快取，被劃分為2個存儲體，並由2個片上L3快取控制器進行管理。

每個z196晶片可以作為一個GX I/O匯流排控制器——這種方法同樣被用於POWER系列晶片中，用於連線主機通道適配器和其他外圍設備，每個插槽分配得到一個與受RAID保護的DDR3 主記憶體相連線的記憶體控制器。此外，z196晶片還有2個加密和壓縮處理器，IBM大型機採用了這種第三代電路設計。

z196晶片採用兩個核心共享其中一個協同處理器方式，且每個核心有16KB的快取空間。最終達到每個z196晶片有一個可連線SMP Hub/共享快取晶片接口。如下圖所示，有2個晶片被集成到一個z196多晶片模組(MCM)上，提供了交叉耦合允許MCM上所有6個插槽通過40GB /s相連線。Z196提供的是交叉耦合訪問方式，在MCM上提供了六個插槽以40GB/s的速度連線到各晶片上,zEnterprise 196 SMP Hub/共享快取。

在IBM大型機中，z196處理引擎相當於中央處理器(CP)，而CP的互連晶片稱為共享快取(SC)。每個SC有6個CP接口相互連線，其中有3個架構接口連線到全載入的z196系統中其他3個MCM。

從上面的架構圖來看，SMP Hub的一個優點就是可以載入到帶有L4快取的組件上，這是大多數伺服器所沒有的——幾年前IBM曾向至強處理器的EXA晶片組上增加了一些L4快取（即採用了eX4架構的IBM X3850M2/3950M2平台，可通過擴展組建升級為16路系統。對應的CPU為Xeon 7400系列）。L4快取之所以重要，其原因在於大型機引擎的主頻要遠高於主記憶體速度，但是如果只通過增加一個快取層來滿足Z196的引擎需求是非常昂貴 的。不管怎樣，這種SMP Hub/共享快取晶片和CP一樣也是採用45nm製程工藝，有15億個電晶體，面積為478.8平方毫米，封裝中有8919個觸點。

每個MCM上部署6個CP和2個SC，MCM是一個邊長96毫米的正方形，功耗1880瓦。每個處理器板有一個MCM，這使得一個完全連線的系 統可以達到96個CP，十幾個控制器可以訪問多達3TB RAID記憶體，32個I/O Hub接口最高可實現288 GB/s的I/O頻寬。頂架式zEnterprise 196 M80設備中的80個CP可用於運行工作負載，其他可以使用Parallel Sysplex集群來耦合系統、管理I/O和熱備份等等。

支持視窗系統

IBM大型機自12月16日起將支持Windows系統

據國外媒體報導，從2011年12月份起，IBM ZEnterprise 196大型機將在Linux、X86系統之外增加Windows系統年12月份起，IBM ZEnterprise 196大型機將在Linux、X86系統之外增加Windows系統。這將跨越許多數據中心的一條大系統分界線。IBM此前曾宣布有意在ZEnterprise 196大型機中運行Windows系統。今年12月16日起，IBM大型機將啟用Windows管理功能。

用戶希望數據中心有新的運行能力。現在有許多基於Windows 、可與大型機進行數據互動的套用，包括IBM製造的許多機器在內。但現在此類套用必須單獨管理。

IBM表示，支持Windows系統將促進大型機企業環境的安全性和速度，也將使用戶得以在專用網路上連線系統，避免其他網路的波動，並實現一體化管理。

IBM Z系統部門業務主管格雷格·洛特科（Greg Lotko）說：“添加Windows系統是IBM真正認識到世界的複雜關聯性。”目前，Z系統平台支持Z/OS、Linux、Unix 和Windows系統。

Clabby Analytics分析師喬·克拉比（Joe Clabby）認為IBM此舉對用戶有利。Z系統以其運行數據傳輸和批處理工作負載的能力聞名，而Linux可以支持Java工作負載。Z系統還將有一項功能，將其管理擴展至zBX 刀片式伺服器，使它更易於整合和處理相關數據。

克拉比說，整合管理能力將減少運行多個作業系統的大型機環境所需的勞動力。而且，單一體系的管理也省錢。

IDC公司的分析師讓·波茲曼（Jean Bozman）表示，支持Windows系統將使Windows 應用程式和大型主機之間的連線速度非常快。大型機的運行性能和點對點管理速度也更快。