POWER8

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POWER8 CPUs kommen unter anderem in OpenPOWER Servern zum Einsatz. In diesem Artikel zeigen wir einige der Eigenschaften dieser CPUs, wie Anzahl an Cores oder Threads sowie Informationen zu Größe der Caches und Eigenschaften der eingebauten Beschleuniger (Accelerators).

POWER8 CPUs

Aufbau einer POWER8 CPU (Beispiel: 12-core CPU).

POWER8 CPUs sind in Varianten mit 4, 6, 8, 10 oder 12 Cores erhältlich.[1] Die folgende Tabelle zeigt Beispiele von 8-Core und 10-Core POWER8 CPUs:[2][3][4]

Cores Max. Threads (bei SMT=8) Frequency (Nominal) Frequency (Turbo) TDP (Nominal) Part Number
8 64 2.328 GHz 3.026 GHz 130 W 00UL867
8 64 3.325 GHz 3.857 GHz 190 W 00UL866
10 80 2.095 GHz 2.827 GHz 130 W 00UL865
10 80 2.926 GHz 3.492 GHz 190 W 00UL864

Beispielausgabe lscpu

Das folgende Beispiel zeigt die Ausgabe von lscpu auf einem 2HE OpenPOWER Single-CPU RP2112 Server. Dieser ist mit einer 8-Core CPU mit 190W TDP (Part Number 00UL866) ausgestattet:

tk@ubuntu-16-04:~$ sudo lscpu
Architecture:          ppc64le
Byte Order:            Little Endian
CPU(s):                64
On-line CPU(s) list:   0-63
Thread(s) per core:    8
Core(s) per socket:    8
Socket(s):             1
NUMA node(s):          1
Model:                 2.0 (pvr 004d 0200)
Model name:            POWER8 (raw), altivec supported
CPU max MHz:           3857.0000
CPU min MHz:           2061.0000
L1d cache:             64K
L1i cache:             32K
L2 cache:              512K
L3 cache:              8192K
NUMA node0 CPU(s):     0-63

POWER8 CPU Caches

POWER8 basierte Systeme erweitern die Cache-Hierarchie um eine Ebene: einen L4-Cache, der in den jeweiligen Memory Buffer Chips (Centaur) Chips am Mainboard implementiert ist. Die Caches haben dabei folgenden Umfang:[5]

Cache Größe Bandbreite Gesamtgröße bei einer 8-Core-CPU
L1 Instruction 32 KB / Core 256 KB
L1 Data 64 KB / Core Four 16 B reads or one 16 B writes per cycle 512 KB
L2 512 KB / Core 64 B reads und 16 B writes per cycle 4 MB
L3 8 MB / Core 32 B reads und 32 B writes per cycle 64 MB
L4 16MB / Centaur Chip z.B. 64 MB bei 4 Centaur Chips

Detaillierte Informationen zum Cache und Memory Subsystem der POWER8 CPUs gibt es ein einem Beitrag auf researchgate.net.[6]

POWER8 CPU Accelerators

Block-Diagramm des NX Beschleunigers.

POWER8 CPUs enthalten sogenannte On Chip Accelerators (pro CPU) und In Core Accelerators (pro Core). Mit diesen können bestimmte Aufgaben wie Verschlüsselungs- oder Komprimierungsaufgaben in Hardware beschleunigt werden.[7]

On Chip Accelerators

Der sogenannte Second generation Nest Accelerator complex (NX) Teil einer POWER8 CPU bietet folgende Funktionen:

  • Verschlüsselung: Encryption Engine for Symetric Crypto
  • Komprimierung: Two 842 compression / decompression engines
  • Zufallszahlen: Random Number Generator

Der NX kann auf den gesamten Speicher des POWER8-Systems zugreifen und aus jedem Core heraus zugegriffen werden. Der Zugriff erfolgt dabei über das Linux System, das nativ auf dem POWER8 System läuft (nicht KVM virtualisiert).

In Core Accelerators

Der folgende Beschleuniger ist auf jedem Core implementiert:

  • Symetric Crytpo

Er kann auch direkt aus einem Gast-System (z.B. KVM) heraus verwendet werden.

OpenSSL unterstützt ab Version 1.0.2 direkt diesen In-Core-Accelerator.[8] Die folgenden Linux Distributionen enthalten OpenSSL Version >= 1.0.2 und bringen somit für die POWER8-Architektur die Unterstützung dazu mit:

  • SLES 12 SP2
  • RHEL 7.4[9]
  • Ubuntu 15.10
  • Debian 9.0[10]

Einzelnachweise

  1. POWER8 (en.wikipedia.org)
  2. TYAN CPU Support - POWER8 (www.tyan.com)
  3. POWER8 CPUs (www.crowdsupply.com)
  4. GT75-BP012 FRU Parts Table (www.tyan.com)
  5. S812LC Technical Overview and Introduction Table 1-5 POWER8 cache hierarchy (www.redbooks.ibm.com)
  6. The cache and memory subsystems of the IBM POWER8 processor (www.researchgate.net, Article in IBM Journal of Research and Development, January 2015)
  7. Enabling POWER 8 advanced features on Linux (de.slideshare.net, 30.06.2016)
  8. OpenSSL CHANGES - Changes between 1.0.1l and 1.0.2 (github.com/openssl): Initial support for PowerISA 2.0.7, first implemented in POWER8. This covers AES, SHA256/512 and GHASH. [...]
  9. Bug 1276310 - (rhel7-openssl1.0.2) RFE: Need OpenSSL 1.0.2 (bugzilla.redhat.com)
  10. Paket: openssl in Debian Stretch (packages.debian.org)

Weitere Informationen


Foto Werner Fischer.jpg

Autor: Werner Fischer

Werner Fischer, tätig im Bereich Communications / Knowledge Transfer bei Thomas-Krenn, hat sein Studium zu Computer- und Mediensicherheit an der FH Hagenberg abgeschlossen. Er ist regelmäßig Autor in Fachzeitschriften und Speaker bei Konferenzen wie LinuxCon, OSDC, OSMC, LinuxTag u.v.m. Seine Freizeit gestaltet er sehr abwechslungsreich. In einem Moment absolviert er seinen Abschluss im Klavierspielen, im anderen läuft er beim Linzmarathon in der Staffel mit oder interessiert sich für OpenStreetMap.


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