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POWER10-Prozessor der nächsten Generation enthüllt

Bildquelle: IBM

Vor kurzem hat IBM die nächste Generation seiner IBM POWER-Prozessoren vorgestellt: Der aus 7-Nanometer-Fertigung stammende IBM POWER10 soll in Sachen Energieeffizienz, Auslastungskapazität und Containerdichte um bis zu dreimal leistungsfähiger als sein POWER9-Vorgänger sein. Bei KI-Algorithmen verspricht IBM sogar eine um die 20-fache Steigerung. Wir haben das Update unter die Lupe genommen und verraten die Highlights.

Fünf Jahre Entwicklungszeit, hunderte neue Patente und über 200 neue Befehle sind Merkmale, die der nächste POWER-Meilenstein in der IBM Roadmap vorzuweisen hat. Bei aller Euphorie bedarf es aber noch Geduld: Der auf der virtuell abgehaltenen Hot-Chips-Konferenz HC32 angekündigte Serverprozessor soll den seit 2017 ausgelieferten POWER9 im zweiten Halbjahr des kommenden Jahres ersetzen. Und dabei eine hochperformante Plattform bieten, die vor allem auf die Anforderungen des Hybrid-Cloud-Computings zugeschnitten ist.

POWER10-Innovationen auf einen Blick:

  • Erste Serverprozessor aus 7-Nanometer-Fertigung
  • Memory Inception-Technologie für bis zu 2 Petabyte RAM
  • Bessere Kryptographieleistung durch TME
  • Bis zu 20-mal bessere Performance für KI-Tasks
  • Bis zu 60 Kerne pro Fassung möglich

Support von Multi-Petabyte-Speicher-Clustern

Eine neue Technik nennt IBM „Memory Inception“. Sie soll die Kapazität und Wirtschaftlichkeit bei speicherlastigen Workloads verbessern. Dafür ist die CPU so konzipiert, dass jedes der IBM POWER10-basierten Systeme via PowerAXON-Verbindung auf den RAM des jeweils anderen zugreifen und diesen gemeinsam nutzen kann. Das soll speicherhungrigen Anwendungen Cluster mit bis zu 2 Petabyte durchgehend adressierbarem RAM zur Verfügung stellen – selbst dann, wenn sie nur auf einem einzigen System ausgeführt werden.

Besonders für Cloud-Anwender und -Provider bietet Memory Inception das Potenzial, Kosten- und Energieeinsparungen zu erzielen. Ganz einfach, weil sie mit weniger Servern mehr Kapazitäten anbieten können, während Nutzer gleichzeitig weniger Ressourcen zur Deckung ihres IT-Bedarfs brauchen. 

Hardware-gestützte Sicherheitsfunktionen

Um die heute führenden Verschlüsselungsstandards wie auch zukünftige Verschlüsselungsprotokolle bestmöglich zu unterstützen, soll die transparente RAM-Verschlüsselung (Transparent Memory Encryption, TME) eine deutlich verbesserte Kryptographieleistung bieten. Im Vergleich zum POWER9 hat der POWER10-Prozessor dazu die vierfache Anzahl von AES-Verschlüsselungs-Engines pro Kern implementiert. Zusätzlich kommen Funktionen zum Schutz von Daten in nichtflüchtigen Speichermodulen (Storage-Class Memory, SCM) sowie zur Abschottung von logischen Partitionen (LPAR) und Containern zum Einsatz.

Schutz- und Isolationsfunktionen für Container

Sollte ein Container kompromittiert werden, kann der POWER10-Prozessor durch seine speziell konzipierte Firmware verhindern, dass andere Container in derselben virtuellen Maschine (VM) vom Vorfall betroffen sind. Für die proaktive Verteidigung soll „Dynamic execution register control“ sorgen, mit der Benutzer Applikationen entwerfen können, die bei minimalem Leistungsverlust widerstandsfähiger gegen Angriffe sind. 

Mehr POWER für Künstliche Intelligenz  

Künstliche Intelligenz und Machine Learning werden vermehrt auch in Geschäftsanwendungen genutzt. Und IBM erwartet, dass der POWER10-Prozessor im Vergleich zum POWER9 eine 10- bis 20-mal bessere Performance für KI-Tasks erreichen wird. Die enorme Leistungssteigerung soll die neue Prozessorkernarchitektur mit einem eingebetteten Matrix-Mathematik-Beschleuniger bewirken, der für eine schnellere AI-Inferenz in FP32-, BFloat16- und INT8-Berechnungen extrapoliert wurde.

Prozessorkonfiguration für bis zu 60 Kerne pro Socket

Auch die Konfiguration der POWER10-Prozessoren ist flexibel gestaltet: In die Fassung (Socket) passen Module mit einem (Single Chip Module, SCM) oder zwei Dies (Dual Chip Module, DCM). Dabei kann jedes Die bis zu 15 Kerne mit Achtfach-Multithreading (SMT8) oder 30 SMT4-Kerne fassen. Und somit sind bis zu 60 Kerne und 240 Threads in einem DCM möglich. Vier davon lassen sich via PowerAXON zu einer 4-Socket-Maschine mit 240 Kernen und 960 Threads verschalten. Kommen SCM-Prozessoren zum Einsatz, lassen sich bis zu 16 Sockets direkt verschalten.  

Anstelle von InfiniBand kann POWERAxon aber auch zur Kopplung von Servern zu einem Cluster genutzt werden. Rein physisch sind beim 15-Kern-Die mit 18 Milliarden Transistoren auf 602 Quadratmillimetern Fläche 16 Kerne vorhanden. Um die Ausbeute (Yield) bei der Halbleiter-Fertigung zu verbessern, nutzt IBM aber höchstens 15.  

Erster Serverprozessor aus 7-Nanometer-Fertigung

Der IBM POWER10 ist der erste Serverprozessor, der im 7-Nanometer-Prozess gefertigt wird. (IBM POWER9 basiert noch auf 14-Nanometer-Fertigung). In der Forschung und Entwicklung arbeitet IBM seit mehr als einem Jahrzehnt mit Samsung zusammen. Bereits 2015 produzierten IBM, Samsung und andere Mitglieder der IBM-Forschungsallianz die ersten Testchips im Rahmen einer F&E-Investition von 3 Milliarden US-Dollar.  

Das finale Ergebnis soll sich sehen lassen: Im Vergleich zu IBM POWER9-basierten Systemen rechnet IBM mit einer bis zu 3-fachen Steigerung in Sachen Energieffizienz, Kapazität und Containerdichte. Bleibt nur noch festzuhalten: Wir bei VEDA Hardware & Services freuen uns auf die nächste IBM POWER-Generation.