IBM Power8 CPU详细解读

在斯坦福大学举行的Hot Chip 25届半导体大会上，IBM宣布了新一代服务器处理器“Power8”，规格强大得令人瞠目结舌，堪称蓝色巨人实力的最佳体现。接下来我们通过一组官方幻灯片，详细看看这个怪物。

Hot Chip学术研讨会现场。

IBM Power系列进化图：基本上每三年推出全新的一代，除了去年的过渡版Power7+。无论架构、工艺、核心数量、多线程能力、缓存容量、内存带宽、峰值I/O，每次都会有巨大的进步。对比九年前的Power4，如今核心数量6倍、多线程能力4倍、片上缓存50多倍、片外缓存3.5倍、内存带宽15倍、峰值I/O 16倍。

Power8采用了最先进的IBM 22nm SOI工艺制造(AMD跪求)，核心面积达650平方毫米，但未透露集体晶体管数量。核心数量达12个，而且每个核心都支持八线程，总线程因此多达96个。
架构方面，它采用了8分派、10发射、16流水线的设计，并增强了预取能力。缓存拥有一级数据64KB、一级指令32KB、二级4MB(每核心512KB)、三级96MB eDRAM(所有核心共享)、片外四级最大128MB eDRAM。双通道内存控制器，带宽最大230GB/s。
Power8整合了多种加速器，包括加密、内存扩展、事务性内存、VMM(虚拟机管理器)助手、数据转移和虚拟机移动性，总线方面则支持PCI-E 3.0、SMP互联CAPI(一致性加速处理器接口)。
电源管理方面有片上功耗管理微控制器、每核心整合VRM、关键路径监视器等等，但是具体功耗没有披露。

核心构成分布图：除了刚才提到的

作为对比，这是Power7的核心分布。

缓存支持NUCA(非对称缓存架构)，带宽和延迟很灵活，而每个缓存区块的单向互联带宽高达150GB/s。

带宽：假设频率为4GHz(这是惟一一次提到频率规格但强调说实际产品会不一样)，那么二三级缓存的总带宽会分别有4TB/s、2TB/s。

内存管理：支持最多8个通道、32个DDR端口、1TB容量。

Power8还可以搭配独特的内存缓冲芯片(22nm SOI工艺/15个金属层)，以及16MB缓存，带宽9.6GB/s，支持丰富的内存和数据管理特性，可以大大增强性能。

内存条造型示例。大型服务器和企业中心用的，颗粒很密集。

原生支持PCI-E 3.0，淘汰之前的GX总线和I/O桥接，结构更简单，延迟更低。

CAPI(一致性关联处理器接口)：新引入的一个特性，配合PCI-E 3.0总线，直连外部的定制硬件应用单元(FPGA/ASIC)，支持特定的软件、中间件、用户程序。

类似Intel Haswell，Power8也在内部整合了VRM供电控制单元，但具体细节没有披露，只知道是堆叠在CPU上。

Power8：强大的线程/核心/系统性能、虚拟机密度和效率优化、自助系统优化极大增强、出色的大数据分析能力。

Power8：领先性能、系统创新、开放系统创新。