آي بي إم A2
| معماريات POWER و PowerPC و Power ISA |
|---|
| NXP (سابقًا Freescale وMotorola) |
| آي بي إم |
|
| آي بي إم/نينتندو |
| آخر |
| روابط ذات صلة |
| تم الإلغاء باللون الرمادي ، والتاريخي بالخط المائل |
إن IBM A2 عبارة عن معالج Power ISA مفتوح المصدر وقادر على تشغيل العديد من الأنوية والخيوط المتعددة، وقد صممته IBM باستخدام مواصفات Power ISA v.2.06 . تتراوح إصدارات المعالجات المستندة إلى نواة A2 من إصدار 2.3 جيجاهرتز مع 16 نواة تستهلك 65 وات إلى إصدار أقل قوة بأربعة أنوية، يستهلك 20 وات عند 1.4 جيجاهرتز.
تصميم
نواة A2 هي نواة معالج مصممة للتخصيص والاستخدام المدمج في النظام على أجهزة الشريحة، وتم تطويرها وفقًا لتصميمات معالج وحدة تحكم الألعاب الخاصة بشركة IBM، ومعالج Xbox 360 ومعالج Cell لجهاز PlayStation 3. [ 1]
أ2ي
A2I عبارة عن نواة متعددة الخيوط متزامنة بأربعة اتجاهات تنفذ مواصفات منصة Power ISA v.2.06 Book III-E المضمنة 64 بت [2] مع دعم ميزات المشرف الافتراضي المضمن . تم تصميمها للتنفيذات ذات العديد من النوى والتركيز على الإنتاجية العالية والعديد من الخيوط المتزامنة. تمت كتابة A2I بلغة VHDL . [3]
يحتوي النواة على 4 × 32 سجلات للأغراض العامة (GPR) 64 بت مع دعم كامل لترتيب البايتات الصغيرة والكبيرة، وذاكرة تخزين مؤقتة للتعليمات والبيانات بحجم 16 كيلوبايت + 16 كيلوبايت، وهي قادرة على تعدد العمليات في أربعة اتجاهات.
تحتوي على وحدة تنبؤ فرعية دقيقة (BPU) مع ثمانية جداول لتاريخ الفروع تحتوي على 1024 إدخالاً. ذاكرة التخزين المؤقتة L1 عبارة عن ذاكرة تخزين مؤقتة للبيانات ذات 8 اتجاهات و16 كيلوبايت وذاكرة تخزين مؤقتة للتعليمات ذات 4 اتجاهات و16 كيلوبايت. وهي تنفذ خط أنابيب بسيطًا بالترتيب قادرًا على إصدار تعليمتين لكل دورة؛ واحدة إلى وحدة المنطق الحسابي المكونة من 6 مراحل (ALU) والأخرى إلى وحدة التنفيذ المساعدة الاختيارية (AXU).
تتضمن وحدة إدارة الذاكرة ولكنها لا تحتوي على وحدة فاصلة عائمة (FPU). يتم التعامل مع مثل هذه المرافق بواسطة AXU، والتي تدعم أي عدد من وحدات الماكرو القياسية أو المخصصة، مثل وحدات الفاصلة العائمة ووحدات المتجهات ومعالجات الإشارات الرقمية ومسرعات الوسائط والوحدات الأخرى ذات مجموعات التعليمات والسجلات التي لا تشكل جزءًا من Power ISA. يحتوي النواة على وحدة واجهة نظام تستخدم للاتصال بالنوى الأخرى الموجودة على الشريحة، مع واجهة 256 بت لكتابة البيانات وواجهة 128 بت لقراءة التعليمات والبيانات بأقصى سرعة أساسية.
أ2و
A2O هو إصدار أحدث قليلاً، مكتوب بلغة Verilog ، [4] باستخدام Power ISA v.2.07 Book III-E. [5] وهو مُحسَّن لأداء النواة الفردية ومصمم للوصول إلى 3 جيجاهرتز بتقنية معالجة 45 نانومتر. يختلف A2O عن شقيقه في أنه متعدد الخيوط ثنائي الاتجاه فقط، وذاكرة تخزين مؤقتة L1 للبيانات والتعليمات بحجم 32+32 كيلو بايت، وهو قادر على التنفيذ خارج الترتيب .
عندما تم إصدار A2O، لم يتم استخدامه في أي منتجات فعلية.
مفتوح المصدر
في النصف الثاني من عام 2020، أصدرت شركة IBM نوى A2I وA2O بموجب ترخيص Creative Commons ، ونشرت كود VHDL وVerilog على GitHub . [1] [6] وكان القصد من ذلك إضافتها إلى عروض مؤسسة OpenPOWER من نوى المعالج المجانية والمفتوحة. [7] [8] نظرًا لأن A2 تم تصميمه في عام 2010، فإن A2I وA2O غير متوافقين مع Power ISA 3.0 أو 3.1 وهو أمر إلزامي لنوى OpenPOWER. ترغب IBM في تحديث النوى حتى تتوافق مع الإصدار الأحدث من ISA.
منتجات
باورEN
تم تصميم PowerEN ( Power Edge of Network)، أو " معالج السرعة السلكية "، ليكون هجينًا بين معالجات الشبكات العادية ، التي تقوم بالتبديل والتوجيه ومعالج الخادم النموذجي، الذي يقوم بمعالجة البيانات وتعبئتها. تم الكشف عنه في 8 فبراير 2010، في مؤتمر ISSCC 2010 .
تستخدم كل شريحة نواة A2I ولديها 8 ميجا بايت من ذاكرة التخزين المؤقت بالإضافة إلى العديد من المحركات المخصصة للمهام إلى جانب المعالجات العامة، مثل XML والتشفير والضغط ومسرعات التعبير العادي ، كل منها مع وحدات MMU خاصة بها، وأربعة منافذ إيثرنت بسرعة 10 جيجابت ومساران PCIe . يمكن ربط ما يصل إلى أربع شرائح في نظام SMP بدون أي شرائح دعم إضافية. يقال إن الشرائح معقدة للغاية وفقًا لتشارلي جونسون، كبير المهندسين المعماريين في IBM، [9] وتستخدم 1.43 مليار ترانزستور على حجم قالب 428 مم 2 مصنوع باستخدام عملية 45 نانومتر .
الجين الأزرق/كيو
معالج Blue Gene/Q عبارة عن شريحة مكونة من 18 نواة تستخدم نواة A2I تعمل بسرعة 1.6 جيجاهرتز مع ميزات خاصة للتبديل السريع لسياق الخيط، ووحدة فاصلة عائمة رباعية SIMD ، وشبكة شريحة إلى شريحة على شكل حلقة خماسية الأبعاد وإدخال/إخراج خارجي بسرعة 2 جيجابايت/ثانية. ترتبط النوى بواسطة مفتاح عرضي بسرعة نصف سرعة النواة بذاكرة تخزين مؤقتة eDRAM L2 سعة 32 ميجابايت . ذاكرة التخزين المؤقت L2 متعددة الإصدارات وتدعم الذاكرة المعاملاتية والتنفيذ المضاربي . تحتوي شريحة Blue Gene/Q على وحدتي تحكم في ذاكرة DDR3 تعملان بسرعة 1.33 جيجاهرتز، وتدعمان ذاكرة وصول عشوائي تصل إلى 16 جيجابايت. [10] [11]
يستخدم 16 نواة للحوسبة ونواة واحدة لخدمات نظام التشغيل. ستتولى هذه النواة السابعة عشر مهمة المقاطعات ، وعمليات الإدخال والإخراج غير المتزامنة ، والتحكم في تدفق MPI ، ووظائف RAS . تُستخدم النواة الثامنة عشر كنسخة احتياطية في حالة تلف أحد النوى الأخرى بشكل دائم (على سبيل المثال أثناء التصنيع) ولكن يتم إيقاف تشغيلها أثناء التشغيل الوظيفي. يتم تصنيع شريحة Blue Gene/Q على عملية IBM SOI النحاسية عند 45 نانومتر، وستوفر أداءً أقصى يبلغ 204.8 GFLOPS عند 1.6 جيجاهرتز وتستهلك حوالي 55 وات. يبلغ حجم الشريحة 19 × 19 مم (359.5 مم 2 ) وتستخدم 1.47 مليار ترانزستور.
انظر أيضا
مراجع
- ^ ab IBM (2020-06-27). "a2i على GitHub". IBM.
- ^ تم استكشاف A2I - بيل فلين، IBM
- ^ كود مصدر A2I VHDL
- ^ كود مصدر A2O verilog
- ^ IBM تفتح مصادر A2O Core - بيل فلين، IBM
- ^ IBM (2020-09-15). "a2o على GitHub". IBM.
- ^ مؤسسة OpenPOWER (2020-06-30). "مساهمة A2I POWER Processor Core في مجتمع OpenPOWER لتعزيز التعاون في مجال الأجهزة المفتوحة". مؤسسة OpenPOWER. مؤرشف من الأصل في 2020-06-30 . تم الاسترجاع في 2020-06-30 .
- ^ InsideHPC (2020-09-15). "مؤسسة OpenPOWER تكشف عن مساهمات IBM في الأجهزة/البرامج في قمة OpenPOWER". InsideHPC.
- ^ IBM تلد معالجًا "سريعًا سلكيًا"
- ^ جوب جاكسون (2011-02-08). "الولايات المتحدة تفوض IBM ببناء حاسوب عملاق ضخم". خدمة أخبار IDG. مؤرشف من الأصل في 2012-11-10 . تم استرجاعه في 2011-02-08 .
- ^ تيموثي بريكيت مورجان (2011-08-26). "شريحة BlueGene/Q Super Chip من IBM تنمو إلى 18 نواة". insideHPC.com . تم الاسترجاع في 2013-11-18 .
- دليل مستخدم المعالج A2 - IBM
- معالج طاقة سريع السلك: 2.3 جيجاهرتز 45nm SOI مع 16 نواة و64 خيطًا - عرض تقديمي، IBM
- معالج طاقة سريع للغاية: 2.3 جيجاهرتز بتقنية 45 نانومتر SOI مع 16 نواة و64 خيطًا – ورقة بيضاء، IBM
- ISSCC: IBM تعود إلى لعبة معالجات الشبكات - EE Times
