IBM Power8: Mit 96 Threads pro Sockel gegen Intels Übermacht

IBM hat offiziell die Verfügbarkeit von Power8-Systemen in wenigen Monaten angekündigt. Der Power8-Prozessor wird in 22 nm gefertigt und bietet auf einem Sockel 12 Kerne, die jeweils 8 Threads bewältigen können. Im Vergleich zum Vorgänger Power7+ kann IBM statt 32 (8 x 4 Threads) nun 96 Threads abarbeiten. Der Prozessor bietet große Caches: Pro Kern stehen zwar nur 512 KByte L2-Cache (SRAM) bereit, der ganze Prozessor teilt sich aber noch 96 MByte L3-Cache (eDRAM). Außerdem liegen abseits des Prozessors 128 MByte L4-Cache. Vor allem bei der Verwaltung großer Datenmengen verspricht IBM deutliche Leistungssteigerungen. Damit will IBM eine Alternative zu Intel-basierten Servern anbieten.

Die Power8-Architektur bietet einige Neuheiten. So wird die dritte Generation von PCI Express nun direkt unterstützt, die nötige Logik befindet sich direkt auf dem Die des Prozessors. Durch die von 32 auf 22 Nanometer gegenüber dem Power 7+ geschrumpfte Strukturbreite konnte IBM sowohl die Caches wie die Zahl der Cores erhöhen. Diese Kerne arbeiten zudem mit mehreren Threads, und zwar 8 statt vorher 4. Das geht weit über Intels Hyperthreading hinaus, das auf einem Core nur zwei Threads verarbeiten kann. Die größten Power8 mit 12 physikalischen Kernen können so 96 Threads parallel abwickeln.

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Die und Funktionen des Power8 im Überblick (Folien: IBM)

Solche auf extreme Parallelisierung ausgelegten Prozessoren brauchen ähnlich wie GPUs eine hohe Bandbreite nach außen, damit die Rechenwerke stets mit genügend Befehlen und Daten versorgt werden. Daher hat IBM die maximale Bandbreite für den Speicher von 100 auf 230 GByte pro Sekunde mehr als verdoppelt, die I/O-Bereiche - zu denen auch das neue PCIe-Gen3 gehört, kommen in der Spitze auf 96 GByte/s.

Damit lassen sich alle Arten von Beschleuniger-Bausteinen anbinden, was unter anderem GPUs, FPGA-Bausteine und ASICs umfasst. Diese können über ein "Coherent Accelerator Processor Interface" mit voller Cache-Kohärenz auf die gleichen Adressräume wie der Power8 selbst zugreifen. Die Abkürzung dafür, CAPI, ist unglücklich gewählt, hat sie doch nichts mit der gleichnamigen Softwareschnittstelle für ISDN zu tun.

IBM wird den neuen Prozessor zunächst in fünf eigenen Power Systemen anbieten: Geplant sind die Systeme S812L, S822L, S822, S814 und S824. Die erste Ziffer gibt die Architektur an, die zweite die Anzahl der Sockel und die dritte die notwendigen Höheneinheiten im Rack. Das L steht für Linux. Das S814-System kann auch als Tower aufgestellt werden.

Sie verfügen über bis zu 512 GByte Arbeitsspeicher je Sockel und zwischen 6 und 11 PCIe-Slots der dritten Generation, die alle Hotplug-fähig sind. Der Power8-Prozessor wird nicht nur mit 12 Kernen eingesetzt. Es gibt die S812L/S822L auch mit 1 x 10 oder 2 x 10 Kernen. Das S822-System wird mit insgesamt 6 bis 20 Kernen angeboten.

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Die ersten Rack-Varianten für ein oder zwei Power8 (Folien: IBM)

Die für den Einstieg gedachten Power Systems S812L und 822L, die IBM lieber Scale-Out-Systeme nennt, werden zu Preisen ab etwa 7.000 US-Dollar angeboten. Die Power-Systeme können allerdings sehr teuer werden: In der Vollausstattung können sie bis zu 150.000 Dollar kosten. Geplant ist die Verfügbarkeit ab Juni 2014.

Neben IBM werden später auch andere Unternehmen die Möglichkeit haben, Power8-Systeme zu produzieren. Gerade im Hinblick auf den NSA-Skandal bestehe hier ein verstärktes Interesse, so IBM. Dies wird durch die Openpower-Foundation möglich. Unter anderem arbeitet in der Foundation Nvidia an der Integration der eigenen GPUs in Power-Designs.