O documento apresenta a arquitetura POWER da IBM, incluindo sua história desde 1974 e casos de uso em supercomputadores, consoles de videogame e missões espaciais. Descreve as características do processador POWER7 lançado em 2010, como SMT4 e cache L3 em eDRAM. Discorre sobre o Linux on POWER e o IBM Linux Technology Center.

1. Paulo Ricardo Paz Vital – Software Engineer
14 May 2010
The Penguin's got the POWER
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2. Agenda
■ Arquitetura POWER
■ POWER7
■ Linux on POWER
■ IBM Linux Technology Center
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3. Arquitetura POWER
■ POWER significa Performance Optimization With Enhanced RISC
■ 1974 – Projeto 801
■ PowerPC
■ Simultaneous multithreading (SMP)
■ Virtual vector architecture
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4. ● Arquitetura POWER
■ Casos de Uso: Deep Blue
– 1996: Kasparov 4 x 2 Deep Blue
– 1997: Kasparov 2.5 x 3.5 Deep Blue
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5. Arquitetura POWER
■ Casos de Uso: Mars Exploration Rover Mission e Phoenix Mars Mission
– Spirit: 03/jan/2004
– Opportunity: 25/jan/2004
– Phoenix: 25/mai/2008
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6. Arquitetura POWER
■ Casos de Uso: BlueGene/L - Lawrence Livermore National Laboratory
– supercomputador mais “rápido” do mundo: Nov/2004 a Jun/2008
– utilizado para simulações científicas:
• dinâmica molecular
• fenômenos de turbulência
• choque e instabilidade hidro-dinâmica
– 478 teraFLOPS
– 32 tebibytes de memória total
– 106,496 nós com processadores dual:
• PowerPC 440 700MHz (2.8 Gflops)
• total de 212,992 núcleos
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7. Arquiteura POWER
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8. Arquitetura POWER
■ Casos de Uso: console de video-game
– Nintendo Wii
– Xbox 360
– PlayStation 3
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9. Arquitetura POWER
■ Casos de Uso: Roadrunner – Los Alamos National Laboratory
– 1o supercomputador a quebrar a barreira do petaflop: 1.03 PFlops
– 1o supercomputador a usar arquitetura híbrida:
• AMD Opteron X64 (6,120)
• IBM Cell BE (12,240)
– Total de 122,400 núcleos:
• 6,120 * 2 = 12,240 núcleos Opteron
• 12,240 PPEs
• 97,920 SPEs
– Utilizado para:
• Modelagem da origem do universo
• Criação da maior árvore de evolução do HIV
• Entendimento de física não-linear de lasers de alta-potência
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10. Arquitetura POWER
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11. Arquitetura POWER
POWER8
POWER7
POWER6 45 nm
POWER5 65 nm
POWER4 130 nm
180 nm
Dual Core Multi Core
Dual Core
High Frequencies On-Chip eDRAM
Enhanced Scaling
Dual Core Virtualization + Power Optimized Cores
SMT
Chip Multi Processing Memory Subsystem + Mem Subsystem ++
Distributed Switch + Concept
Distributed Switch Altivec SMT++
Core Parallelism + Phase
Shared L2 Instruction Retry Reliability +
FP Performance +
Dynamic LPARs (32) Dyn Energy Mgmt Enhanced L3 Cache
Memory bandwidth +
SMT + VSM & VSX
Virtualization
Protection Keys Protection Keys+
2001 2004 2007 2010
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12. POWER7
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13. POWER7
■ Sucessor da POWER6
■ Anunciado em 08 de Fevereiro de 2010
■ 8 núcleos por chip:
– 4 threads por núcleo (SMT)
– 256KB L2, 4MB L3
– Intervalo de frequencia: 2.2-3.5GHz (110-230W)
■ 12 unidades de execução:
– 2 integer units
– 2 load-store units
– 4 double-precision floating-point units
– 1 branch unit
– 1 condition register unit
– 1 vector unit
– 1 decimal floating-point unit
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14. POWER7
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15. POWER7
■ Simultaneous multithreading
– Adição do modo SMT4
– Execução simultânea de 4 threads de instrução em cada núcleo
■ Threads inteligentes (Intelligent Threads)
– Sistema seleciona se uma carga de trabalho tem capacidade de dedicar tanto
quanto possível para um único segmento de trabalho, ou se a carga de
trabalho tem capacidade de propagação em 2 ou 4 threads de trabalho.
– Com mais threads, o processador oferece mais capacidade total na medida em
que mais tarefas são realizadas em paralelo.
– Com menos threads, aquelas cargas que precisam de tarefas individuais rápidas
podem obter o desempenho que eles precisam para benefício máximo.
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16. POWER7
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17. POWER7
■ On-chip L3 Cache
– L3 cache implementada em eDRAM e incluida em cada núcleo
– Cada núcleo tem o Fast Local Region da L3 cache (FLR-L3)
– Também tem acesso a outras regiões de L3 cache
■ Razões para o uso de eDRAM no processador:
– Melhora na latência : 6 para 1
– Melhora na largura de banda: 2x
– Nenhum driver ou receptor off-chip: economia de energia
– Espaço físico menor: 1/3 de componentes de SRAM
– Baixo consumo de energia: 20% de SRAM
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18. POWER7
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19. POWER7
■ Casos de uso: Blu BioU
■ Hardware:
– 18 nós IBM POWER 750
– Cada nó:
• 8 núcleos
• 256 GB de RAM
– Total de 576 núcleos
■ Pesquisas em ciências biomédicas e da vida
■ Texas Medical Center.
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20. POWER7
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21. Linux on POWER
■ Termo usado para se referir as linhas de produtos IBM baseadas na arquitetura POWER e
que possuem Linux como sistema operacional:
– IBM System p™
– IBM System i™
– IBM Open Power™
– IBM BladeCenter™ JS20 e JS21
■ Projeto percursor de Linux na IBM:
– suportar o funcionamento de um ótimo SO nos servidores que dão lucro.
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22. Linux on POWER
■ Virtualização
– IBM Virtualization Engine:
• gerenciadores de partições
• Logical partitioning (LPAR)
• Micro-partitioning
• Dynamic logical partitioning (Dynamic LPAR)
• Shared Processor Pool
• Virtual storage
• Virtual disk
• CD-ROM, Tape, e DVD-ROM
• Virtual Ethernet (VLAN)
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23. Linux on POWER
■ POWER VM
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24. Linux on POWER
■ POWER VM Lx86
PowerVM
x86 Install and Run
x86 Linux x86
x86 Linux  No Porting Linux
App
Linux App App
 No Recompile Linux on
App AIX IBM i
Power
Linux  Application Application
No changes PowerVM Application
Linux
Linux Lx86
x86 Platforms Linux AIX IBM i
x86 Platforms
x86 Platforms
Power Systems Platform
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25. Linux on POWER
■ IBM Installation Toolit for Linux on POWER
– conjunto de utilitarios e ferramentas que facilitam a instalação de Linux em
servidores IBM com arquitetura POWER:
• Live DVD
• Suporta instalações de RHEL® 4 e 5 e SLES® 10 e 11
• Suporta instalações via DVD e rede
• Fonte para várias ferramentas Linux on POWER
• Suporta todas as recentes máquinas POWER™
– IBM System p™ servers
– IBM System i™ servers
– IBM BladeCenter®
– IBM IntelliStation® POWER™
• Ferramenta para criar e gerenciar facilmente reposi-tórios de rede
contendo pacotes Linux e IBM
• Interface para upgrade de FW
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26. Linux on POWER
■ LoP para POWER7
– Installation Toolkit
– Tolchain
• GCC
• GDB
– Distribuições: SLES 11 e RHEL 5
– Desempenho
– Virtualização
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27. IBM Linux Technology Center
■ IBM Linux Technology Center (LTC) é o “braço armado” da iniciativa IBM para com o
software livre
■ Time de desenvolvedores de softwere que trabalham em cooperação com a comunidade
Open Source
■ É o centro de competência técnica para Linux na IBM
■ Time de desenvolvimento em Linux para:
– todas as plataformas eServer
– todos os softwares eServer
– outras iniciativas chaves
■ Provê competência técnica para IBM Servers, Software, Storage, serviços e outras grupos
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28. IBM Linux Technology Center
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29. IBM Linux Technology Center
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30. IBM Linux Technology Center
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31. IBM Linux Technology Center
■ LTC WW tem +600 desenvolvedores, +30 localidades e +100 projetos
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32. IBM Linux Technology Center
■ LTC Brasil localizado em Hortolândia, SP (RMC, ~100km de São Paulo)
■ 55 engenheiros
■ 4 estagiários
■ 1 professor universitário (consultor)
■ 10 projetos principais
IBM Hortolandia Site
LTC Unicamp Lab
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33. IBM Linux Technology Center
2009: Tamanho do
2003: IBM assina um 2005: Lab criado na time cresce de 40
acordo com a Unicamp IBM Hortolandia para 58
LTC lab com 10 10 engenheiros 1o projeto de P&D em
estudantes e um
parceria com a
professor.
Unicamp
2004: Estudantes são 2006: Tamanho do
contratados como time cresce de 10
estagiários, lab é criado na para 40
Unicamp, atividades do 1o
Sala de Servidores
projeto começam: portar
construido em
Linux Client for E-Business
Hortolandia
para processador POWER.
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34. IBM Linux Technology Center
■ Áreas de Desenvolvimento ■ Produtos IBM
– Escalabilidade – Linux on System x
– RAS – Linux on System z
– Kernel – Linux on System p
– Device drivers
– Networking
■ Novas áreas
– Gerenciamento de sistemas – Real-time
– Segurança – Digital media
– Samba – Hypervisor/Xen
– Desempenho – Cloud computing
– Toolchain
– Teste & Qualidade
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35. Repositório – Onde encontrar mais informações?
■ IBM
– http://www.ibm.com
■ POWER Architecture
– http://www.power.org
– http://www.ibm.com/power
■ Linux on POWER
– http://www-03.ibm.com/systems/linux/power
■ IBM Installation Toolkit for Linux on POWER
– http://www14.software.ibm.com/webapp/set2/sas/f/lopdiags/installtools/
■ YouTube – IBM POWER Systems Channel
– http://www.youtube.com/user/ibmpowersystems
■ IBM Linux Technology Center
– http://www-03.ibm.com/linux/ltc/index.html
■ IBM developerWorks
– http://www.ibm.com/developerworks
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36. Perguntas ???
Paulo Ricardo Paz Vital, Software Engineer
IBM Linux Technology Center
pvital@br.ibm.com
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