Server-CPUs: IBM Power7 und Intel Tukwila

ProzessorenAuf der diese Woche stattgefundenen ISSCC wurden neben vielen kleineren Präsentationen auch neue Chips für den Serverbereich vorgestellt. Auch wenn ein Großteil unserer Leser sicherlich stärker an Desktop-CPUs interessiert ist, scheint hier doch ein Seitenblick lohnenswert. Dabei sollen hier kurz der Power7 von IBM und der Tukwila von Intel vorgestellt werden.

IBM hat mit dem Power7 einen innovativen Prozessor vorgestellt, der dank seiner acht Kerne ordentlich Rechenleistung in die Server bringen soll. Bemerkenswert ist hierbei vor allem die Verwendung von satten 32 MiB eDRAM als L3-Cache. IBM hatte schon seit 2002 vor, die Technik zu nutzen, hat sie aber erst jetzt in seine CPUs integriert. Bei eDRAM handelt es sich um einen Speichertyp, der gegenüber dem klassischerweise in CPUs integrierten SRAM zwar etwas langsamer ist, dafür aber deutlich weniger Chipfläche belegt, also eine höhere Packdichte aufweist. Die schlechteren Latenzen gegenüber SRAM werden beim Power7 durch mehrere Maßnahmen vermindert: Zum einen wurde der L2-Cache, der 256 KiB pro CPU beträgt, beschleunigt, zum anderen hilft das integrierte SMT - Symmetrical Multi-Threading -, die Kerne bei Laune zu halten, wenn gerade auf Daten gewartet wird. Dazu beherrscht der Power7 gleich 4-fach SMT, kann also pro Kern 4 Threads gleichzeitig verarbeiten. Das heißt insgesamt kann eine CPU 32 Threads gleichzeitig bearbeiten. Insgesamt sollen die Power7-Systeme bis zu 32 Sockel erhalten und dementsprechend insgesamt 1024 Threads bearbeiten können.
Die einzelnen CPUs belegen eine Chipfläche von 567 mm² bei 1,2 Milliarden Transistoren. Dieser niedrige Wert geht wohl maßgeblich auf die einfachere Struktur des eDRAMs zurück, denn im Normalfall macht der Cache einer CPU einen Großteil der Transistoren aus. IBM selbst gibt an, dass dieser Wert etwa 2,7 Milliarden Transistoren bei "klassischen" CPUs entspricht.

Die tatsächliche Verfügbarkeit von Intels Tukwila erscheint schon beinahe überraschend. Nach zahlreichen Verschiebungen hatten viele die Itanium-Familie schon abgeschrieben, was sich auch in dem Spitznamen "Itanic" als Anspielung auf ein bekanntes als unsinkbar geltendes Schiff zeigt. Wie drastisch die Verschiebungen sind, zeigt sich auch darin, dass nach der ursprünglichen Roadmap 2011 schon der Tukwila-Nachfolger Poulson mit acht Kernen erscheinen sollte, Tukwila selbst war ursprünglich schon für 2007 vorgesehen. Dann kamen zahlreiche Änderungen; beispielsweise wurde im letzten Jahr kurzfristig noch beim Speicher von FB-DIMMs auf DDR3 umgestellt. Die Itanium-Familie glänzt allgemein weniger durch Leistung denn durch Stabilität, daher betont Intel auch die Bedeutung der neuen Itanium-Prozessoren für kritische Aufgaben und Serververfügbarkeit. Die Performance soll sich gegenüber dem Vorgänger etwa verdoppelt haben. Das ist nicht viel, handelt es sich dabei doch um den Itanium2 9100 - Codename Montvale -, der lediglich zwei CPU-Kerne mit einem Takt von 1,67 GHz besitzt und selbst schon keine Geschwindigkeitsrekorde aufstellen konnte. Bei der Itanium-Familie hatte Intel damals 2001 seinen eigene 64 Bit-Befehlssatz IA64 eingeführt, der jedoch nie größere Verbreitung fand. AMDs 64 Bit-Instruktionssatz - AMD64 - war aufgrund seiner 32 Bit-Kompatibilität deutlich besser für Desktop-Systeme geeignet und hat inzwischen seit Einführung der AMD Opteron-Server-CPUs auch im Serverbereich große Akzeptanz gefunden und führen die Top500-Liste der schnellsten Supercomputer an. Der Itanium setzt aber aus Kompatibilitätsgründen der Linie weiterhin auf den hauseigenen IA64-Befehlssatz. Vier CPU-Kernen stehen 24 MiB L3-Cache zur Verfügung. Dafür bringt der Chip auch über 2 Milliarden Transistoren auf die Waage und nimmt eine Fläche von knapp 700 mm² ein. Dies ist auch auf die veraltete Fertigung in 65 nm-Strukturbreite zurückzuführen.
Das Topmodell Itanium 9350 ist mit 1,73 GHz getaktet und hat eine TDP von 185 Watt, dafür werden laut Intel-Preisliste bei einer Abnahme von 1000 Stück 3830 US-Dollar fällig. Das kleinste Modell ist dagegen schon für 946 US-Dollar zu haben, hat dafür aber nur 10 MiB L3-Cache und einen Takt von 1,6 GHz. Allen gemein ist ein QPI-Interface - bekannt von Intels Nehalem-Prozessoren - mit 4,8 GT/s. Insgesamt wurde die Infrastruktur für die neuen Itanium-CPUs derjenigen der kommenden Acht-Kern-Prozessoren Nehalem-EX angeglichen, was die allgemeinen Systemkosten erheblich reduzieren dürfte.

Mit Blick auf die Performance dürfte der Itanium 9300 kaum Chancen gegen den Power7 haben, hier muss man aber noch auf unabhängige Benchmarks warten, wenn die Systeme ausgeliefert werden. Das Wort Performance wird man bei Intel im Serverbereich wahrscheinlich erst wieder mit den kommenden Acht-Kern-Prozessoren Nehalem-EX alias Beckton in den Mund nehmen.

.IBM Power7Intel Itanium 9300 - Tukwila
Chipfläche567 mm²ca. 700 mm²
Transistorzahl1,2 Milliardenca. 2 Milliarden
Fertigung45 nm - SOI 65 nm - Bulk
CPU-Kerne6 - 84
maximale Threads pro Kern42
L3-Cache32 MiB - eDRAM24 MiB - SRAM
Takt3,00 - 4,14 GHz1,60 - 1,73 GHz
Speicherinterface2x 4-Kanal DDR33-Kanal (?) DDR3
sonstige FeaturesTurbo-Core-Mode - bis +10% TaktTurbo-Boost - bis +133 MHz Takt
InstruktionssatzPPCIA64


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2 Kommentare

2.) TeHaR 14.02.2010 - 13:39 Uhr
Es sind komplett unterschiedliche Architekturen. Die IBMs ware jedoch in vergangenheit weit beliebter & besser. Die Itaniums haben sich nie richtig durchgesetzt, IBM hat da klare Marktdominanz. Liegt wohl auch daran das sich Intel nicht wirklich mehr anstrengt. 65nm... wenn man schon in 32nm fertigt...
1.) Duplex 14.02.2010 - 10:06 Uhr
aufn papier klingt der IBM Power 7 mehr als nur leicht stärker als Intels Itanium ...

mal sehn wäre ja krass wen der Intel teilweise wenig hinterherhängt , ich kenn mich da wenig aus ist IBMs architektur in der vergangenheit gut gewesen ?