深度解析：OpenPOWER与POWER8将会开启怎样的未来？

ZDNet至顶网服务器频道 05月01日原创（文/赵效民）： 2014年4月28日，IBM POWER8如期而至，在北京举行了盛大的发布仪式，而在此之前的4月25日，与POWER8密切相关的OpenPOWER基金会也在中国正式亮相，6名来自中国的基金会新成员，在发布会上正式签约。可以说，这是自IBM于2014年1月出售x86服务器以及相关业务之后，最重要的一系列发布，它也让我们对POWER8、OpenPOWER的细节有了一个新的认识。当然，未来的演化最终会怎样，可能众说纷纭，而本文也将从几个方面入手，来尝试分析一下POWER服务器平台的未来可能的发展，谨供大家参考。

IBM POWER8处理器浅析

在我早前的文章《激战：展望IBM POWER8与至强E7v2王者之争》中，已经对POWER8的基本情况进行了一个简要的介绍，不过今天我也不准备过多深入POWER8的技术细节，毕竟大多数人并不关心，但为了本文的完整起见，有必要再做进行总体的梳理和补充。

POWER8相对于以往POWER处理器的主要变化

即将于4月28日正式发布的POWER8处理器，相较于其前辈POWER7/7+有着明显的进步，生产工艺从32nm进化至22nm，每核心的线程数则由POWER7/7+的4个，提升至8个。所以按线程数量来划分，POWER8将达到96线程（至强E5v2是24线程，E7v2是30线程）。同时，在POWER5与POWER6时代具备，而在POWER7/7+时代消失的片外缓存重新回归，并且达到了128MB的容量。

 POWER8的内存控制架构，满配内存容量是POWER7/7+的4倍，采用32GB DIMM时每CPU插槽内存容量为1TB，未来 还会进一步提高（适配64GB DIMM时），从此内存事务处理不再是x86平台的一个优势，必将成为POWER平台的一个主流

POWER8内存缓冲芯片（代号半人马座）设计细节

半人马座内存缓冲芯片可以做在服务器主板，也可以做在DIMM上（即Centaur Memory DIMM）以应对特殊的系统设计，而这种定制化的DIMM，在容量上将有更大的优势

与CPU性能息息相关是内存带宽，它将决定每个CPU核心是否能被充分的“喂饱”，否则更多的CPU核心与线程数量也只是纸上谈兵。虽然POWER8仍然是两个主内存控制器与8个内存通道，并且仍然由内存缓冲芯片做中介与内存DIMM相连，不过具体的能力已经 大不相同。缓冲芯片与处理器之间的总线频率由POWER7/7+的6.4Gb/s提升至9.6Gb/s，总线位宽由16bit提升至24bit，因此每个缓冲芯片与CPU之间的数据带宽是28.8GB/s（8通道 总合230GB/s），而缓冲芯片又是4通道的设计，并内置16MB的内存缓存，可支持DDR3-1600的内存，所以缓冲芯片到内存间的带宽最高可达51.2GB/s（4通道），8颗内存缓冲芯片到内存的总带宽最高为410GB/s，而POWER7/7+的内存带宽峰值为136GB/s（DDR3-1066），持续内存带宽（缓冲芯片至CPU）为100GB/s。所以，相较POWER7/7+，POWER8的CPU核心数量提升了50%，线程数量提升了200%，内存持续带宽提升了130%，内存峰值带宽提升了200%。内存的升级与CPU核心的升级基本保持了同步。

POWER8处理器内部的整体架构设计

在CPU内部的整体设计中，POWER8虽然在整体的布局上与POWER7/7+很相似，但实际的组成已经有了明显不同，其中变化最大的要数总线接口，比如集成了PCIe 3.0接口（x16），以及IBM独有的CAPI总线（Coherent Accelerator Processor Interface，一致性加速器接口），其中CAPI可以看作是POWER8开放的一个重要标志（具体信息见下文）。另外，在芯片间的互联与数据路由方面，POWER8也有重大的改进，如果系统优化得当，将明显提高多路系统的性能表现。

POWER8的双环路互联架构，一环为横向连接，另一环为纵向连接，横向连接的单路带宽为38.4GB/s，纵向连接单路12.8GB/s，在设计时，4颗POWER8一组，先保证横向连接用满，再通过纵向连接扩展至第二组，每颗POWER8有三路横向连接和三路纵向连接通道，可以做到同一组POWER8点对点连接，也可以做到4组之内的单列纵向点对点连接

POWER7/7+的互联架构，每颗POWER7/7+总共有4个互联通道，但用于纵向连接的只有1个，它可以保证横向的一组点对点互联，但无法做到纵向的单列点对点互联，不过其通道带宽统一为20GB/s

在16路配置下，由于POWER8可以做到横向一组与纵向一列的点对点互联，所以，当两颗相距最远的CPU要进行数据路由沟通时，可以用到的通路数量将大大增加，理论上讲可以用满纵向连接通道（由于纵向连接带宽小于横向连接，所以只计算纵向带宽的总合即可），即12条12.8GB/s的纵向连接通道，总共可达153.6GB/s，而POWER7/7+仍然为20GB/s，只有POWER8的约1/8， 即使是纵向相邻的两颗CPU沟通，也可以通过这咱多通道间接路由的方式大幅提高传输带宽（以延迟换带宽）

虽然POWER8目前给出的规格是最高到16路配置，比POWER7/7+时的32路设计要低，但从互联效率上看以及POWER8相对于POWER7/7+的性能提升，16路的POWER8的表现应该要比POWER7/7+时代有明显提升，总体的性能肯定要明显强于32路的POWER7/7+（当然这还取决于具体的应用场景与系统内部的数据路由优化设计），而以当今的IT需求来看，能用到如此IT处理能力的场合并不多见。因此目前的16路设计应该是针对当前市场实际需求的一个“妥协”，但我相信比技术架构本质上来讲，有3X3双环连接设计的POWER8在Scale-Up的能力上，不可能输于POWER7/7+，32路甚至更高级别的系统将会视市场需求而出现。

每插槽POWER8性能相对于POWER7/7+的进步幅度 ，至少是两倍的性能提升

总体上，POWER8相对于POWER7/7+有了明显的进步，不过从整体的服务器市场大背景来看，POWER平台在市场上的发展显然受到了明显的压制，也为此IBM在2013年组织并发起了POWER平台的开放运动，而由此所引发的一系列变化，将对POWER8及至POWER平台未来的发展起到重要的影响。