大型主机的cpu

gogopad

IBM Power芯片的发展历史

POWER
POWER 是 Power Optimization With Enhanced RISC 的缩写，是 IBM 的很多服务器、工作站和超级计算机的主要处理器。POWER 芯片起源于 801 CPU，是第二代 RISC 处理器。POWER 芯片在 1990 年被 RS 或 RISC System/6000 UNIX 工作站（现在称为 eServer 和 pSeries）采用，POWER 的产品有 POWER1、POWER2、POWER3，现在最高端的是 POWER4。POWER4 处理器是目前单个芯片中性能最好的芯片。

801 的设计非常简单。但是由于所有的指令都必须在一个时钟周期内完成，因此其浮点运算和超量计算（并行处理）能力很差。POWER 体系结构就着重于解决这个问题。POWER 芯片采用了 100 多条指令，是非常优秀的一个 RISC 体系结构。

POWER1
发布于 1990 年：每个芯片中集成了 800,000 个晶体管。

与当时其他的 RISC 处理器不同，POWER1 进行了功能划分，这为这种功能强大的芯片赋予了超量计算的能力。它还有单独的浮点寄存器，可以适应从低端到高端的 UNIX 工作站。最初的 POWER1 芯片实际上是在一个主板上的几个芯片；后来很快就变成一个 RSC（RISC 单一芯片），其中集成了 100 多万个晶体管。POWER1 微处理器的 RSC 实现被火星探险任务用作中央处理器，它也是后来 PowerPC 产品线的先驱。

POWER2
发布于 1993 年，一直使用到 1998 年：每个芯片中集成了 1500 万个晶体管。

POWER2 芯片中新加了第二个浮点处理单元（FPU）和更多缓存。PSSC 超级芯片是 POWER2 这种 8 芯片体系结构的一种单片实现，使用这种芯片配置的一个 32 节点的 IBM 深蓝超级计算机在 1997 年击败了国际象棋冠军 Garry Kasparov。

POWER3
发布于 1998 年：每个芯片中集成了 1500 万个晶体管。

第一个 64 位对称多处理器（SMP），POWER3 完全兼容原来的 POWER 指令集，也可以与 PowerPC 指令集很好地兼容。POWER3 设计用来从事从太空探测到天气预报方面的科技计算应用。它特有一个数据预取引擎，无阻塞的交叉数据缓存，双浮点执行单元，以及其他一些很好的设计。POWER3-II 使用铜作为连接介质重新实现了 POWER3，这样以相同的价格可以获得两倍的性能。

POWER4
发布于 2001 年：每个芯片中集成了 1 亿 7400 万个晶体管。

采用 0.18 微米的铜和 SoI（绝缘硅）技术，POWER4 是目前市场上单个芯片功能最强大的芯片。POWER4 继承了 POWER3 芯片的所有优点（包括与 PowerPC 指令集的兼容性），但是采用的却是全新的设计。每个处理器都有 2 个 64 位的 1GHz+ 的PowerPC 核心，这是第一个单板上具有多核心设计的服务器处理器（也称为“片上 CMP”或“片上服务器”）。每个处理器都可以并行执行 200 条指令。POWER4 芯片取代了 Star 系列的处理器，是 IBM Regatta 服务器强大的动力之源，也是 PowerPC 970 处理器（也称为 Apple G5）的祖先。POWER4+?（也称为 POWER4-II）功能与之类似，但是主频更高，功耗更低。

POWER5
于2004 年发布。

与 POWER3 和 POWER4 芯片类似，POWER5 是 POWER 和 PowerPC 体系结构的一种综合体。这种芯片具有很多特性，例如通信加速、芯片多处理器、同步多线程，等等，据报告声称其性能超过 POWER4 芯片 50% 到 100%。POWER5 芯片将装备一条新的服务器产品线，这些服务器代号为“Squadron”，将于 2004 年下半年在劳伦斯利物浦发布。

POWER6
计划 2006 年发布。 资料保密中。

[ Last edited by gogopad on 2005-1-31 at 13:33 ]

36209907

POWER5的确不错!不知道6怎么样

peter008

P650 有六个CPU, 都是一个个板

rekei

真不知道 已经有这么多代了

webwalker

power6的工程样品已经出来了

gaorf

频率：
pc>>>unix srv >>>mainframe

price:
pc<<<<unix srv <<<mainframe

gogopad

　关于大型机的几个基本概念：

　　什么是大型机(Mainframe)

　　大型机（mainframe）这个词，最初是指装在非常大的带框铁盒子里的大型计算机系统，以用来同小一些的迷你机和微型机有所区别。虽然这个词已经通过不同方式被使用了很多年，大多数时候它却是指system/360 开始的一系列的IBM计算机。这个词也可以用来指由其他厂商，如Amdahl, Hitachi Data Systems (HDS) 制造的兼容的系统。这就是在接下去的系列文章中我们对它的定义。

　　有些人用这个词来指IBM的AS/400 或者iSeries 系统，这种用法是不恰当的；因为即使IBM自己也只把这些系列的机器看作中等型号的服务器，而不是大型机。



zSeries 900大型机


　　什么是I/O通道(Channel)

　　一条大型机通道（channel）某种程度上类似于PCI 总线（bus），它能将一个或多个控制器连接起来，而这些控制器又控制着一个或更多的设备（磁盘驱动器、终端、LAN端口，等等。）大型机通道和PCI总线之间的一个主要区别是大型机通道通过几对大的bus and tag 电缆（并行通道方式），或者通过最近常使用的ESCON（Enterprise System Connection）光导纤维电缆（串行通道方式）以及光纤通道来连接控制器。这些通道在早期是一些外置的盒子（每个约6’X30’’X5’H大小），现在都已经整合到了系统框架内。

　　这些通道的超强I/O处理能力是大型机系统功能如此强大的原因之一。我会在文章的后面部分略微谈一下I/O子系统的功能。

　什么是DASD

　　DASD 是 Direct Access Storage Device（直接存取存储设备）的缩写；IBM创造这个词来指那些可以直接（并随意）设定地址的存储系统，也就是今天我们所说的磁盘驱动器。但在过去，这个词也指磁鼓（drums）和数据单元（datacell）等等。什么是数据单元？ 嗯，在磁盘驱动器变得廉价、快速并普遍使用前，IBM曾经制造过一种设备，基本上就是由一个磁鼓和绕在磁鼓上的许多磁条（单元）中的一个组成，然后读写的资料就被纪录在卷动的磁条的磁道上。这种存取数据的方法和磁盘很类似，但当（磁鼓）搜寻资料的时候需要更换磁带的话，所需的时间显然就得按秒来计算。数据单元设备还有个调皮的习惯，它喜欢在卸下一个单元到存储槽的时候卷成一块，这有时会造成介质的物理损坏。可见，在取得目前的技术进步前，我们已经走了很长一段路了。

　　什么是LPAR

　　一个LPAR（逻辑分区 logic partition）是一种通过PR/SM（Processor Resource/System Manager， 一种最近的大型机都具有的固件fireware特性）来实施的虚拟机。在每个分区上，可以运行一个单独的镜像系统，并提供完全的软件隔离。这和UNIX操作系统上的domains 原理很相似，但IBM的方法更加细致，它允许所有的CPU和I/O子系统可以在逻辑分区间被共享。PR/SM允许在单个系统上运行15个LPAR，每个（LPAR）拥有专有真实存储（dedicated real storage RAM）并且拥有专有或共享的CPU和通道。因为对性能影响最为重要的部分都是在CPU里完成的，所以（这样做）没有多少性能的损失。IBM已经宣称它准备在不久的将来把最高可支持的LPAR数目扩展到超过15个。

　　这一切是怎么开始的？

　　回到60年代早期，IBM制造出一个新系列的电脑来更换他们的各种针对科研和商业用途的电脑。他们有了一个主意：创造一个新电脑系列，这个系列的电脑都采用一个共同整体构架，但是拥有全系列的型号，并都能运行同一种软件。



1956年 RAMAC 305 5 MB磁盘驱动器

　　他们把这个新的产品线叫做 System/360。虽然这些系统的具体实施细节有很大不同，（这个系列的）工业标准结构（ISA）从始至终都是连贯如一的，除了一些具体的特性（在某些型号上，聚集十进制(packed decimal)和浮点运算指令构架(floating point instructions)是可选的，这取决于你是否要从事科研和商业工作。）当然，那些最初的系统的处理能力和现在电子表的相当，（我们现在都知道电子表有多精巧。）

　　从那时开始，IBM在随后的产品线中发布了更多型号的大型机系统，（这些系统）都建立在同样的基本系统构架上，但性能和扩展能力有了巨大的提高。其结果就是一个60年代写出来的装载模块（可执行文件）仍然能在当代的大型机上执行，并得出一个同样的结果，除了执行所需时间不同之外。

　让我们快速地总结一下最近40年最为显著的系统构架上的变化，我会在以后更加详细地来介绍这些特性：

　　Sysetm/360 拥有32位通用寄存器（general register），24位存储器编址（memory addressing），以及最大7个（并行）I/O 通道。

　　System/370增加了更多复杂的I/O通道功能和虚拟存储编址virtual storage addressing（在某些型号上）。

　　Sysem/370-XA（eXtended Architecture）将编址能力扩展到31位，并保留了24位模式来与维持向前的兼容，还有一个完全改进了的I/O子系统，这个子系统能够使用最多256个独立的通道。

　　System/370-ESA 增加了构架上的新特性，以使应用程序能够同时读取多个31位地址空间（address space）。

　　System/390-ESA增加了高速串行（光导纤维fiber optic）I/O通道。

　　Z架构, 最新的，也是拥有最多改进的（型号），将通用寄存器和真实/虚拟编址能力扩展到了64位，并保留了对24/31位应用程序的向后兼容。

　　所以今天在64位硬件上以24位编址模式（addressing mode）运行32位应用程序是完全可行的。

　　是什么让这些大型机系统如此特别？

　　大型机系统得以长盛不衰的主要原因（特点）是：RAS，I/O处理能力以及ISA。

　　RAS

　　RAS（Reliability, Availability, Serviceability 高可靠性、高可用性、高服务性）是一个IBM常用来描绘它的大型机的词。到70年代早期为止，IBM已经认识到商业用途系统市场远比科研计算机系统市场有利可图。他们也知道IBM商用系统的一个重要的卖点就是高可靠性。如果他们的商业客户准备采用IBM计算机来开展极其重要的商业业务，客户就得确认他们可以在任何时间都可以正常使用（IBM的机器）。所以，最近30多年来，IBM致力于使每一个新系列的系统比前一代更加可靠。这就导致了今天的系统变得如此可靠，以至于几乎没听说过有任何因为硬件问题导致的系统灾难。这些大型机系统内集成了相当高程度的冗余和错误检查（技术），这样就能防止系统发生灾难性的问题。每个CPU die装有2个完全的执行管道（execution pipelines）来同时执行每一条指令。如果这两条管道得出的结果不相同，CPU的状态就会复原，然后这条指令被重新执行。如果重新执行后结果还是不一致，最初的CPU状态就被记录下来，然后一个空闲的CPU被激活并装入存储的状态数据。这颗CPU继续做最初那颗CPU的工作。记忆芯片、内存总线、I/O通道、电源等等，都要么有冗余的设计，或者有相应的备用品并可以随时投入使用。这些（设备的）小错误可能会导致性能的一些小损失，但他们决不会导致系统中任何任务的失败。



zSeries 800 大型机


当很罕见地出现错误的时候，高服务性就用得上了。许多组件都可以在系统运行的同时被更换（热插拔）；甚至微码（microcode）的升级也可以在系统运行的同时进行。对于那些不能被同时更换的部件，如CPU，备用品的存在就保证了能够客户方便的时候安排系统停机。

　　除了系统设计中的固有可靠性，IBM也创立了一个紧密联结的集群技术，叫做Parallel Sysplex，这项技术支持由最多32个系统作为一个系统镜像运行。在一个合理部署的Parallel Sysplex系统上，即使一个独立系统遭受了毁灭性损失，整个系统也不会受太大影响，而且不会导致任何工作的损失。任何在那台遭受损失的系统的上进行的工作，都可以自动地在剩下的系统上重新开始。另一个Parallel Sysplex的优势是一台（或多台）系统可以从整个系统中移出以进行硬件或软件的维护工作（例如在非工作时间），而其余的单独系统可以继续处理工作。当维护工作完成后，系统又回归加入Sysplex系统中继续工作。充分利用这一特点就可以升级整个Sysplex系统软件（一次一个单独的系统），而不会导致任何应用程序的暂停使用。

　　正因为拥有所有这些功能，真正100%的系统可用性是非常实用的，并且已经在许多地方开始实施。

　　I/O 吞吐量（I/O Throughput）

　　这些通道实际上就是I/O处理器，他们执行通道程序。这些程序包含了成串的I/O指令，其中就包含有最原始的分流功能。这些通道极大地降低了CPU在I/O操作中的工作量，使得CPU可以更加高效地工作。每一个通道都能同时处理许多I/O操作和控制上千个设备。

　　在360和370系列构架上，操作系统会创建一个通道程序并在一个已连接到所需设备的通道上执行这个程序。如果这个通道或控制单元十分忙碌，起始I/O指令就会失败，然后操作系统就会尝试在另一个已连接到不同控制单元的通道上重新开始通道程序。如果所有的道路都是繁忙的，操作系统就会把这个请求列入队列留在以后再试。XA系列里面出现的一个显著的改进就是创立了通道子系统的概念，这个子系统可以协调并安排系统里所有通道的活动。现在操作系统只需要创立通道程序，然后把程序转交给通道子系统，通道子系统就会处理所有的通道/控制单元以及队列问题。这样就使大型机具有了更加强大的I/O吞吐量并使CPU能更有效地工作，因为只有在所有的I/O操作都完成的时候才需要CPU的介入。

　　目前z900大型机的I/O吞吐能力是最低每秒24GB（这是字节数，不是“位”数。）虽然我没有亲自测试这些最新系统的机会，但即使理论上的数字可能不太准确，如果说z900大型机达到了每秒100，000 次I/O，我也不会感到太吃惊。

　　The ISA （IBM System Architecture）

　　这些年虽然IBM大型机的整体指令集有了显著改进，IBM保持了惊人的对应用程序的向后兼容。许多最为显著的构架上的变化已经影响了一些只能直接被操作系统调用，而不能被应用程序调用的设备（如I/O子系统）。IBM已经花费了巨大的努力来保证它的客户们不必重写或重编译他们的程序来在新系统上运行。这样，客户要采用新的硬件就更为容易，客户只需要拔下旧系统，换上新系统，而不需要做额外的软件测试工作。对于只有拥有一台大型机的公司来说，只需要花几个小时就可以对旧系统进行升级，而不需要在投入正式使用前对新系统进行测试。这特别适合那些在升级前后使用同一种操作系统的客户，他们只需要将操作系统升级到所需要的版本就行了。例如，客户可以在新安装的z900系统上仍然运行31位的操作系统，然后在一个单独的LPAR上安装并测试一个64位的操作系统，然后再把全部运行的业务转移到64位的操作系统上。

　　目前为止，（要说的）就是这些

IBM_600

QUOTE:

Originally posted by peter008 at 2005-2-3 09:07 PM:
P650 有六个CPU, 都是一个个板

7029-6m2(650)
最多可以 放4个扳子
一个扳子上 可以放多个cpu 另外 内存和cpu是一起插在这个扳子上的



另外 这里说的 risc and power 的cpu 并不是大型主机的cpu
是小型机

大型机和小型机 不是按照 大小 来区分的

zhaoxiaoting

上个老的服务器CPU看看：

IBM_600

sun的机器的cpu处理能力 实在不敢恭维。。。

oracle和sun和合作关系 和sun的cpu处理能力 有很大关系。。。
（同级别的机器sun用8个cpu ibm用4个 oracle是一个cpu一个lisence 的）

lcsxue7

好像离我们很远

saysoo

已经很不错了。