Masszívan párhuzamos a Sun következő processzora

A Szilícium-völgyben tartott Hot Chips konferencián nem csak az IBM ismertette Power7 processzorának legfontosabb újdonságait, a Sun is szolgált érdekességekkel. Az Oracle kezébe kerülő cég nem az azóta törölt Rockról, hanem a Niagara soron következő generációjáról, a Rainbow Falls kódnevű chipről hozott nyilvánosságra információkat. Frissítés: a cikkben pontosítottuk a szálkezeléssel és memóriavezérlővel kapcsolatos információkat. A hibákért elnézést kérünk.

Fokozódó sűrűség

A kanadai Ontario államban található vízesésről elnevezett Rainbow Falls a masszív párhuzamosságra fejlesztett Niagara termékcsalád újabb tagja, minden eddiginél több maggal és programszállal. A Rainbow Falls összesen 16 processzormagot tartalmaz, amelyek lényegében az UltraSPARC T2 magjait viszik tovább, továbbra is egyenként 8 párhuzamos szál futtatására képesek, vagyis egyetlen chip 128 szálat kezel egyszerre. A Hot Chipsen bemutatott prezentáció tévesen állította, hogy megduplázták volna a magonkénti fonalak számát, ahogyan a cikk eredetileg állította is. A hibáért elnézést kérünk.

A magok szintjén kisebb fejlesztések történtek csak. Sanjay Patel, a Sun processzortervező mérnökének beszámolója szerint a mérnökök tovább finomították a lebegőpontos egységeket, illetve teljesen áttervezték a kriptográfiai motort, amely hardveres gyorsítást kínál a leggyakoribb titkosítóalgoritmusokhoz. A Rainbow Falls a hírek szerint már az SHA-2 és a mobiltelefóniában használt KASUMI algoritmust is képes hardveresen gyorsítani. A chip minden magja tartalmaz egy ilyen kriptográfiai gyorsító koprocesszort, amelyeket speciális utasításokon keresztül \"soron kívül\" is el lehet érni.

A lapkát már nem a Texas Instruments, hanem a TSMC fogja gyártani, a tervek szerint 40 nanométeres csíkszélességgel, amelynek köszönhetően a chip fizikai mérete nagyjából hasonló lesz a 65 nanométeres UltraSPARC T2 processzoréhoz, viszont közel harmadával többet fogyaszt majd - derül ki Patel előadásából. Órajeleket nem hozott nyilvánosságra a vállalat, vélhetően azért sem, mert ez a kihozatalok alapján később fog véglegesedni.

Skálázódás

Patel szerint az igazi áttörést nem maguk a magok jelentik, hanem a rengeteg párhuzamos programszál futtatásához és összehangolásához szükséges támogatás létrehozása. A Sunnál számtalan trükköt bevetettek annak érdekében, hogy a koherenciaforgalmat minimálisra csökkentsék a többfoglalatos rendszerekben, így megmaradhat a glueless felépítés, vagyis a processzorokat közvetlenül, külső chipset nélkül egymáshoz lehet kapcsolni.

A Rainbow Falls 16 magja dedikált L2 gyorsítótárat kap, harmadszintű cache viszont a korábbi UltraSPARC T-sorozatú chipekhez hasonlóan nem kerül a chipre, ennek valószínűleg helytakarékossági okai vannak. Egy-egy processzorban két független koherencia hordozóréteg található, melyek a fizikai címtartomány partícióinak foghatóak fel, és egy-egy DDR3 memóriavezérlőhöz (szakítva az FB-DIMM-mel, szemben a cikk eredeti állításával), valamint 8-8 L2 bankhoz kötődnek - amiről nem esett szó, hogy ezek a memóriavezérlők továbbra is kétcsatornásak-e, és mekkora sávszélességeket támogatnak. Az L2 bankokhoz a magok egy központi crossbaron, vagyis mátrix szervezésű kapcsolón keresztül kapcsolódnak megosztottan, méghozzá párosával kapnak meg egy portot a chip switchén.

^{A Rainbow Falls processzor koherenciarétege}

Egy koherencia-hordozóréteg három linkkel kapcsolódik a külvilághoz, és egyidejűleg összesen 1024 tranzakciót képes lekezelni. A linkek képességeiről Patel nem beszélt, mindössze annyit lehet tudni, hogy alacsony késleltetésű, nagy sebességű összeköttetésekről van szó. A prezentáció alapján a Rainbow Falls négy foglalatig skálázódik glueless módon, minden hordozópár további három chiphez képes kapcsolódni. A chip ugyanakkor elvileg alkalmas arra is, hogy diszkrét chipsettel együttműködve rendszerszintű routingot kapjon, vagyis az adatkoherencia kezelésébe külső logika is beavatkozna. Patel elmondása szerint ez volt az egyik legfőbb kihívás, hogy minden kiépítésben egy rugalmasan konfigurálható, skálázódó rendszert kapjanak, mely képes akár 64 magot és 1024 fonalat is támogatni egyetlen rendszerben.

Hova tovább?

A Niagara-család tagjaira épülő szerverek ugyan egyre nagyobb népszerűségnek örvendenek, de ezeket zömével a meglevő SPARC-alapú rendszerek konszolidációjára vásárolják, és csak viszonylag kevés új ügyfelet tudnak a Sunnak megnyerni. Ezzel együtt a vállalat negyedévente már 300 millió dollárnál több forgalmat realizál UltraSPARC T-alapú szerverek értékesítéséből, a termékkategória ma már meghatározó tagja a Sun kínálatának.

Jelenleg nem tudni, egy ilyen extrém párhuzamosságra fejlesztett, 16 magos, 128 szálat kezelő processzor mennyire lehet sikeres a piacon. A magok számának növekedése ugyanis bizonyos szoftverlicencek költségére is kihatással van, számos szerverszoftver ára ugyanis a programot futtató gép processzormagjainak számától is függ. Hiába képes a Rainbow Falls egyetlen chipen annyi szálat kezelni, amelyhez ma még egy komplett racknyi blade-re van szükség, ha a teljesítménynövekedés sok esetben csak a szoftverlicencek drámai emelkedése révén érhető el.

A jelenleg és közeljövőben várható szoftverek skálázódása láthatóan a hardverek mögött kullog, ezért fontos lenne az egyszálú teljesítmény növelése, az pedig a legtöbb üzleti alkalmazás alatt aligha javul pusztán a továbbfejlesztett lebegőpontos egységtől és a jobb kriptográfiai gyorsítótól. Órajelekről Patel nem beszélt, a Sun UltraSPARC T2 jelenleg 1,6 GHz-nél jár 65 nanométeres csíkszélességen, a Rainbow Falls a HWSW becslései szerint legfeljebb 1,8-2 GHz körüli órajelen debütálhat. A jövőbeni fejlesztési iránnyal kapcsolatban a Sun a Niagara vonal egyre általánosabb célú alkalmazhatóságáról beszél, és vélhetően a Niagara lesz az alapja a cég jelenleg formálódó új felső kategóriás szerverprocesszorához, melyről egyelőre mélyen hallgat a vállalat.

Egyelőre ugyanakkor még sem világos, hogy a Rainbow Fallsból az Oracle égisze alatt lesz-e termék, vagy az UltraSPARC T-család új tagja mindörökre papíron marad - a prezentáció ténye azonban bátorító. Larry Ellison, az Oracle vezére ugyan hangsúlyozta, hogy építeni akar a Sun hardverrészlegére, de eddig még nem hozták nyilvánosságra az integrációs terveket, nem tudni hogy a Sun részlegeivel és termékeivel kapcsolatban mik az Oracle elképzelései. Jelenleg nem tudni, a Rainbow Falls mikor jelenhet meg, de a Rock törlésével alighanem minél fontosabbá vált a Sun számára, hogy hamar előrukkoljon vele, így jövő év tavaszára, két évvel a Victoria Falls megjelenése utánra remélhető.