开启小型机的新纪元：IBM POWER7降临人间

内存与缓存对于处理器的性能有着重要的作用，基本上第一代新处理器都会在这两点上做文章，而POWER7在这方面的改进也非常大。

IBM对于eDRAM比较偏爱，在IBM看来，eDRAM在性能、带宽、能耗方面达到了一种理想的平衡，它的性能（带宽、延迟）虽然不如SRAM，但所需的晶体管数量也要少很多，所以在能耗与成本方面也更为出色。因此，可以在有限的晶体管数量下，提供更大的缓存容量和更平衡的表现

在POWER7之前，POWER4/5/6也是采用了eDRAM三级缓存，但是在片外的，并不与处理核心融为一体。而随着CPU核心数量的提升，CPU插槽的引脚数量已经很难满足CPU核心与片外的缓存相连，因此这次在POWER7中，将eDRAM三级缓存移到了芯片内部，从而也成为了首个使用片内eDRAM三级缓存的处理器。

POWER7处理器的芯片结构布局，每个核心都有专属L3缓存（Fast L3 Region），容量4MB

POWER7的L3缓存设计，IBM采用了一种被称为Fluid（流动）的混合L3缓存结构

eDRAM的性能介于传统的SRAM缓存与SDRAM内存之间，延迟性能比本地内存低3倍，不过IBM为POWER7的每个核心都划定了自己的专属L3缓存区，即Fast Local L3 Region，这个区域的容量为4MB，8个核心正好是32MB。每个核心访问自己的专属缓存里的延迟比整体的L3缓存延迟还要低5倍，并且L3缓存中的容量可以根据情况迅速的克隆至多个核心的专属区，以方便多核心的共享访问。

POWER7的L3缓存也可以在某种情况下被单个核心所独享

POWER7的三级缓存的另一个特点就是，每个核心虽然有自己的专属缓存区，但当有些核心未使用时，它们所对应的专属缓存区将会共享，如果只有一个核心工作，那就意味着它的L3缓存将达到32MB的容量。当然，访问自有专属缓存区之外的三级缓存的速度将会降低，但容量的增加是不可比拟的。

谈完L3缓存，再来看看L2缓存。与POWER6相比，POWER7的L2缓存的容量只有它的1/16，不过按IBM的说法它非常的快。而且L3缓存本身就在片上，而POWER6的L3缓存在片外，工作主频是POWER6主频的一半，所以里外对比，POWER7的L3缓存的效率显然更高，这也让L2缓存的压力大大降低。

POWER7的整体缓存设计

POWER7中的L2缓存（L2 Turbo Cache）的延迟比每个核心专属的L3缓存还要低3倍，将有效的降低L3缓存的功耗并提高性能，而从总体的缓存设计上，我们能看出来，只有到了POWER7这一代，才真正开始了传统快速SRAM与eDRAM在缓存架构中的平滑结合

POWER7的内存架构设计

 POWER7的内存采用了业界主流的DDR3内存，CPU内置两个内存控制器，不过内存控制器并不是与内存DIMM直接打交道，而是通过一个高级缓冲芯片（ABC，Advanced Buffer Chip）访问DDR3内存，每个控制器有4个ABC通道。这个ABC有点类似于FB-DIMM上的高级内存缓冲器（AMB），与内存控制器之间应该是以串行总线相连，每个通道的数据位宽是16bit，传输率为6.4GT/s，这样8个通道的数据带宽就是102.4GB/s。而ABC也对应着8个DDR3通道，最高规格为DDR3-1600，目前来看，每个DDR3通道可容纳最多4条DIMM，以DDR3-1600计算，8个通道的带宽也正好是102.4GB/s，但是可能是由于ABC的限制，目前只支持到DDR3-1066MHz，总带宽为68.2GB/s。在容量方面，以单DIMM 8GB的容量计算，单颗POWER7的内存容量为256GB，平均每核心32GB。与POWER6相比，POWER7的内存带宽提高了一倍（POWER6最高支持DDR2-800），不过由于POWER7的核心数量提高，所以相对于POWER6每核心最多48GB的内存容量，有所降低。

另外，POWER7的内存架构也支持高级的电源管理和RAS特性，这一点将在下文进一步介绍。