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iWorks 아이웍스의 비즈니스, IBM Power Chip(CPU)에 대하여

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아이웍스로 현장학습을 나온 창원대학교 전자공학과 김도영 학생이 정리한 자료입니다. 아이웍스의 비즈니스인 IBM의 Power Chip(CPU)에 대하여...

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IBM POWER CPU POWER 서버에 기반이 되는 현장 실습 교육생 창원대학교 젂자공학과 08학번 김도영 e-Mail. slskaos@naver.com Twitter. @DoYou_Ng 2013. 7. 18.
목 차  POWER CPU란 무엇인가  POWER CPU의 역사  POWER 시리즈 개요  801  POWER1  POWER2  POWER3  POWER4  POWER5  POWER6  POWER7  각 프로세서의 성능 비교
POWER CPU란 무엇인가  IBM POWER CPU는 초기 IBM 801 칩과 MIPS 아키텍처의 기반으로 시장에서 가 장 많이 사용하는 범용 CPU를 만들 계획하에 탄생한 IBM의 대표적인 RISC CPU  POWER CPU에서 POWER는 Performance Optimization With Enhanced RISC, CPU는 Central Processing Unit  CPU는 명령을 해독하고 산술논리연산이나 데이터 처리를 실행하는 장치  명령어 집합 구조(ISA)의 기능이 추가된 마이크로프로세서 시리즈  IBM의 서버, 마이크로컴퓨터, 워크스테이션, 슈퍼컴퓨터의 주된 CPU로 사용
POWER 시리즈 개요 POWER1, 1990 POWER2, 1993 POWER3, 1998 POWER4, 2001 POWER5, 2004 POWER6, 2007 POWER7, 2010  IBM 최초의 RISC CPU  브랜치, 정수와 부동소수 처리 부분의 3개로 구현  2차 부동소수 처리 부분과 캐시 메모리를 추가  완젂핚 64 비트 프로세서  POWER1 및 PowerPC 양자와 완젂핚 호환성을 가짐  듀얼 코어를 구현(최대 8코어)  1칩으로 SMP시스템이 구축 가능  SMT 기술을 도입  리눅스 운영체제를 구동시킬 수 있는 형태로 개발  벡터 연산 (ViVA-2), 십진 부동 소수점 연산, 소프트 오류 해결  소비 젂력의 저감과 동작 주파수의 향상을 가져옴  소비젂력은 POWER6와 거의 동등하지만 성능이 코어 단위로 1.2배, 프로세서 단위로 2~5배가 됨
 IBM 801  IBM의 John Cocke에 의해 설계된 실험용 미니 컴퓨터로, 801이라는 이름은 801이 만들어 진 건물의 번호 801에서 따옴  CISC CPU로 핚 클럭에 핚 개의 명령어를 처리했으며, 슈퍼스칼라 아키텍처를 채용하지 않은 느린 CPU  프로토 타입 디자인으로 가상 메모리 없이 24 비트 구현  이후 CPU로 '빠른 코어'디자인 개발 프로젝트 801을 했고, 그 결과 CPU는 약 15 MIPS의 속 도로 계산핛 수 있게됨 POWER CPU의 역사
 POWER1  801은 CISC CPU로 핚 클럭 대비 핚 개의 명령어를 처리하고 슈퍼스칼라 아키텍처를 채 용하지 않은 느린 CPU였는데, 이 두가지를 개선하여 만들어진 IBM 최초의 RISC CPU  브랜치, 정수와 부동소수 처리 부분의 3개로 구현  범용시스템의 대표는 RS/6000 시리즈 1990년 POWER CPU의 역사
1993년  POWER2  2차 부동소수 처리 부분과 캐쉬 메모리를 추가  POWER 명령어 세트 아키텍터 구현  POWER2를 탑재하고 있는 슈퍼 컴퓨터 “딥 블루”가 세계 체스 챔피언을 이기면서 유명해 짐  범용시스템의 대표는 RS/6000 시리즈 POWER CPU의 역사
 POWER3  POWER1 및 Power PC 양자와 완젂핚 호환성을 가지고, IBM이 독점적으로 설계 제조핚 POWER 시리즈 최초의 완젂핚 64비트 프로세서 1998년 POWER CPU의 역사
2001년  POWER4  POWER1 및 Power PC 양자와 완젂핚 호환성을 가지고, IBM이 독점적으로 설계 제조핚 POWER 시리즈 최초의 완젂핚 64비트 프로세서  하나의 CPU안에 2개의 코어가 들어있는 듀얼 코어 시스템이며 최대 8개의 CPU를 연결핛 수 있는 구조로 설계되어 1칩으로 SMP시스템을 구축가능  클럭 속도를 0.6~0.8GHz 향상 시킨 POWER4+(1.9GHz)가 개발 됨 POWER CPU의 역사
2004년  POWER5  동시 멀티 스레딩(Simultaneous Multi Threading, SMT), 메모리 컨트롤러 등의 신기술 을 도입  듀얼 코어가 2개의 물리적 스레드와 4개의 논리적 스레드를 지원  최대 64개의 CPU를 열결 핛 수 있는 구조로 개선  리눅스 운영체제 구동 가능  젂력 소비를 줄이고 클럭 속도를 향상시킨 POWER5+(2.3GHz)가 개발됨 POWER CPU의 역사
 POWER6  서버 하드웨어 통합을 목적으로 하는 eCLipz(enhanced Core Logic for iSeries, pSeries and zSeries)프로젝트의 일부로 탄생  벡터 연산, 십진 부동 소수점 연산을 개선하고 소프트 오류를 해결  소비 젂력의 저감과 동작 주파수의 향상을 가져옴  클럭 속도를 향상시킨 POWER6+(4.0GHz)가 개발됨 2007년 POWER CPU의 역사
 POWER7  코어 수 8로 증가, 코어 당 SMT 4스레드로 증가, 32MB L3캐시 탑재, 소프트 오류 처리, 가상화, 젃젂 등으로 성능이 코어 단위로 1.2배, 프로세서 단위로 2~5배가 됨  Active Memory Expansion기능-가상 메모리는 하드웨어 적으로 압축하고 실제 메모리 용량을 증가시킴  Turbo Core Mode-Power780의 코어수반감 사건에서 클럭과 코어 당 캐시를 두 배로 함  클럭 속도를 향상시킨 POWER7+(4.5GHz)가 개발됨 POWER CPU의 역사 2010년
각 프로세서의 성능 비교 Processor Spec IBM POWER7+ IBM POWER7 Intel Poulson Oracle SPARC T4 Oracle SPARC T5 코어/코어당 쓰레드 8/4 8/4 8/2 8/8 16/8 클럭 속도 4.5GHz 4.0GHz 2.53GHz 3.0GHz 3.6GHz 테크놀로지 32nm SOI 13LM EDRAM 45nm SOI 11LM EDRAM 32nm 40nm 28nm 와트당 성능 1.6 1.4 1.1 - - Spec_int Rate/Chip 390 340 180(추정치) - - 메모리 대역폭 (70% 이용) 98GB/s (16 DDR3 channels) 96GB/s (16 DDR3 channels) 45GB/s (4 DDR3 channels) 96GB/s (16 DDR3 channels) 80GB/s (8 DDR3 channels) L3 캐쉬 80MB 32MB 32MB 32MB 64MB
Thank you! 현장 실습 교육생 창원대학교 젂자공학과 08학번 김도영 e-Mail. slskaos@naver.com Twitter. @DoYou_Ng 2013. 7. 18.

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  • 2. 목 차  POWER CPU란 무엇인가  POWER CPU의 역사  POWER 시리즈 개요  801  POWER1  POWER2  POWER3  POWER4  POWER5  POWER6  POWER7  각 프로세서의 성능 비교
  • 3. POWER CPU란 무엇인가  IBM POWER CPU는 초기 IBM 801 칩과 MIPS 아키텍처의 기반으로 시장에서 가 장 많이 사용하는 범용 CPU를 만들 계획하에 탄생한 IBM의 대표적인 RISC CPU  POWER CPU에서 POWER는 Performance Optimization With Enhanced RISC, CPU는 Central Processing Unit  CPU는 명령을 해독하고 산술논리연산이나 데이터 처리를 실행하는 장치  명령어 집합 구조(ISA)의 기능이 추가된 마이크로프로세서 시리즈  IBM의 서버, 마이크로컴퓨터, 워크스테이션, 슈퍼컴퓨터의 주된 CPU로 사용
  • 4. POWER 시리즈 개요 POWER1, 1990 POWER2, 1993 POWER3, 1998 POWER4, 2001 POWER5, 2004 POWER6, 2007 POWER7, 2010  IBM 최초의 RISC CPU  브랜치, 정수와 부동소수 처리 부분의 3개로 구현  2차 부동소수 처리 부분과 캐시 메모리를 추가  완젂핚 64 비트 프로세서  POWER1 및 PowerPC 양자와 완젂핚 호환성을 가짐  듀얼 코어를 구현(최대 8코어)  1칩으로 SMP시스템이 구축 가능  SMT 기술을 도입  리눅스 운영체제를 구동시킬 수 있는 형태로 개발  벡터 연산 (ViVA-2), 십진 부동 소수점 연산, 소프트 오류 해결  소비 젂력의 저감과 동작 주파수의 향상을 가져옴  소비젂력은 POWER6와 거의 동등하지만 성능이 코어 단위로 1.2배, 프로세서 단위로 2~5배가 됨
  • 5.  IBM 801  IBM의 John Cocke에 의해 설계된 실험용 미니 컴퓨터로, 801이라는 이름은 801이 만들어 진 건물의 번호 801에서 따옴  CISC CPU로 핚 클럭에 핚 개의 명령어를 처리했으며, 슈퍼스칼라 아키텍처를 채용하지 않은 느린 CPU  프로토 타입 디자인으로 가상 메모리 없이 24 비트 구현  이후 CPU로 '빠른 코어'디자인 개발 프로젝트 801을 했고, 그 결과 CPU는 약 15 MIPS의 속 도로 계산핛 수 있게됨 POWER CPU의 역사
  • 6.  POWER1  801은 CISC CPU로 핚 클럭 대비 핚 개의 명령어를 처리하고 슈퍼스칼라 아키텍처를 채 용하지 않은 느린 CPU였는데, 이 두가지를 개선하여 만들어진 IBM 최초의 RISC CPU  브랜치, 정수와 부동소수 처리 부분의 3개로 구현  범용시스템의 대표는 RS/6000 시리즈 1990년 POWER CPU의 역사
  • 7. 1993년  POWER2  2차 부동소수 처리 부분과 캐쉬 메모리를 추가  POWER 명령어 세트 아키텍터 구현  POWER2를 탑재하고 있는 슈퍼 컴퓨터 “딥 블루”가 세계 체스 챔피언을 이기면서 유명해 짐  범용시스템의 대표는 RS/6000 시리즈 POWER CPU의 역사
  • 8.  POWER3  POWER1 및 Power PC 양자와 완젂핚 호환성을 가지고, IBM이 독점적으로 설계 제조핚 POWER 시리즈 최초의 완젂핚 64비트 프로세서 1998년 POWER CPU의 역사
  • 9. 2001년  POWER4  POWER1 및 Power PC 양자와 완젂핚 호환성을 가지고, IBM이 독점적으로 설계 제조핚 POWER 시리즈 최초의 완젂핚 64비트 프로세서  하나의 CPU안에 2개의 코어가 들어있는 듀얼 코어 시스템이며 최대 8개의 CPU를 연결핛 수 있는 구조로 설계되어 1칩으로 SMP시스템을 구축가능  클럭 속도를 0.6~0.8GHz 향상 시킨 POWER4+(1.9GHz)가 개발 됨 POWER CPU의 역사
  • 10. 2004년  POWER5  동시 멀티 스레딩(Simultaneous Multi Threading, SMT), 메모리 컨트롤러 등의 신기술 을 도입  듀얼 코어가 2개의 물리적 스레드와 4개의 논리적 스레드를 지원  최대 64개의 CPU를 열결 핛 수 있는 구조로 개선  리눅스 운영체제 구동 가능  젂력 소비를 줄이고 클럭 속도를 향상시킨 POWER5+(2.3GHz)가 개발됨 POWER CPU의 역사
  • 11.  POWER6  서버 하드웨어 통합을 목적으로 하는 eCLipz(enhanced Core Logic for iSeries, pSeries and zSeries)프로젝트의 일부로 탄생  벡터 연산, 십진 부동 소수점 연산을 개선하고 소프트 오류를 해결  소비 젂력의 저감과 동작 주파수의 향상을 가져옴  클럭 속도를 향상시킨 POWER6+(4.0GHz)가 개발됨 2007년 POWER CPU의 역사
  • 12.  POWER7  코어 수 8로 증가, 코어 당 SMT 4스레드로 증가, 32MB L3캐시 탑재, 소프트 오류 처리, 가상화, 젃젂 등으로 성능이 코어 단위로 1.2배, 프로세서 단위로 2~5배가 됨  Active Memory Expansion기능-가상 메모리는 하드웨어 적으로 압축하고 실제 메모리 용량을 증가시킴  Turbo Core Mode-Power780의 코어수반감 사건에서 클럭과 코어 당 캐시를 두 배로 함  클럭 속도를 향상시킨 POWER7+(4.5GHz)가 개발됨 POWER CPU의 역사 2010년
  • 13. 각 프로세서의 성능 비교 Processor Spec IBM POWER7+ IBM POWER7 Intel Poulson Oracle SPARC T4 Oracle SPARC T5 코어/코어당 쓰레드 8/4 8/4 8/2 8/8 16/8 클럭 속도 4.5GHz 4.0GHz 2.53GHz 3.0GHz 3.6GHz 테크놀로지 32nm SOI 13LM EDRAM 45nm SOI 11LM EDRAM 32nm 40nm 28nm 와트당 성능 1.6 1.4 1.1 - - Spec_int Rate/Chip 390 340 180(추정치) - - 메모리 대역폭 (70% 이용) 98GB/s (16 DDR3 channels) 96GB/s (16 DDR3 channels) 45GB/s (4 DDR3 channels) 96GB/s (16 DDR3 channels) 80GB/s (8 DDR3 channels) L3 캐쉬 80MB 32MB 32MB 32MB 64MB
  • 14. Thank you! 현장 실습 교육생 창원대학교 젂자공학과 08학번 김도영 e-Mail. slskaos@naver.com Twitter. @DoYou_Ng 2013. 7. 18.