在正在进行的北美 OpenPOWER 峰会上,IBM 宣布开源
Power 芯片指令集架构(ISA,Instruction Set Architecture)。

澳门新葡萄京官网首页 1

事件:

澳门新葡萄京官网首页 2

Power架构在高性能计算领域一直拥有相当重要的地位,然而市场参与者太少,基本上就是IBM自己在玩,虽然在不少技术特性方面可和英特尔一较高下,但巧妇难为无米之炊,截至目前为止,其在相关市场的占有率也不过在1%左右。

   
根据公司官网新闻,2018OpenPOWER峰会在美国拉斯维加斯举行,公司在北美发布基于OpenPOWER9的新品服务器FP5280G2,完成对云计算、大数据以及AI领域的主流开源软件的适配。此外,IBM透露,POWER9专为AI、云计算、大数据等新兴应用设计,相比上一代POWER8性能有50%-200%的提升。

同时 IBM 还推动 OpenPOWER 基金会加入了 Linux
基金会。OpenPOWER
基金会由 Google、Mellanox
Technologies、Nvidia 和 Tyan 组建,这是一个基于 Power
架构的开放技术社区,旨在促进和鼓励基于 Power 架构的协作创新。OpenPOWER
成员分享经验、投资和服务器级别的知识产权,以开发各种解决方案,满足技术客户不断演进的需求。OpenPOWER
基金会支持成员定制 Power
处理器、系统平台、固件和中间件软件,进行优化,满足其业务和组织需求。

过去Power架构一直是由OpenPower基金会在推动,提供类似Arm架构的授权方式,在收费方面一直也都比Arm架构低,但因为应用冷门,且缺乏广泛的软件支持,市场应用者少之又少,而其近年在中国市场的耕耘也被其他如RISC-V等声量更大的开放架构所掩盖,为了避免进一步被边缘化,IBM也决定跟随RISC-V以及MIPS的脚步,开放其指令集。

澳门新葡萄京官网首页,    点评:

在 Linux 基金会下运作的
OpenPOWER 基金会将拥有一个开放的治理模型,在关于未来可以对 Power ISA
做出哪些改变的问题上,IBM 与其它
OpenPOWER 基金会成员拥有相同的投票权。IBM 将保留对 Power
架构进行任何更改以满足其自身需求的权利,但所有其它更改需要成员的多数投票以确保兼容性。在接受nextplatform
的采访时,IBM
的 OpenPower 总经理 Ken King
表示:“所有内容都必须遵守合规性准则,因为我们不希望出现碎片化。”。

过去Power架构的指令集是开放查阅与参考的,但如果要实际使用到产品上,仍然需要向OpenPower基金会进行授权,并且支付版税。

    OpenPower成立之初就被视作IBM为挑战英特尔X86芯片架构的产物。

此外,IBM 还为社区贡献了一个已在 FPGA 上实现的 Power ISA 软核模型。

而这次所谓的开放,就是要效法RISC-V,在指令集层级的使用方面完全免除版税的支出。另一方面,为了强调Power架构在周边IP的完整性,同时让指令集授权可以更快速转换成可商用落地产品,除了开放原始码的Power架构之外,IBM
还将提供多种其它技术,包括 Power架构
的软核实现、与架构无关的开放式相干加速处理器接口、以开放式内存接口的参考设计。

   
OpenPower基金会目前已有来自33个国家的325个成员,65个ISV(独立软件开发商)、20+个系统厂商。其中40多家创新成员来自中国,除了浪潮等硬件供应商外,软件企业有红旗、Zilliz等,超大规模数据中心用户中,腾讯、阿里、网易这样的互联网巨头也采用OpenPOWER的开放技术。在OpenPOWER研发平台上,已有10万+应用,以及10万+经过行业已认证的产品,包括软件、服务管理和解决方案。现在,已推向市场的认证产品有150个,共20多个系统制造商。根据(DRAMeXchange)调查显示,X86架构处理器占整体服务器市场约96%,OpenPower成立之初就被视作IBM为挑战英特尔X86芯片架构生态的产物。

值得注意的是,去年 11 月,Linux 基金会和 RISC-V 基金会宣布合作推广
RISC-V,现在
OpenPOWER 基金会出成为了 Linux 基金会的一部分,Linux
基金会也将会重点推广 Power 架构,同处一个基金下,那么 RISC-V 与 Power
该如何共存?

随着IBM向OpenPOWER基金会提供了POWER架构许可,开发者可藉此确保在 Power
上运行的软硬件的协同定义,鼓励他们构建新的硬件、藉助领先的企业功能来处理数据密集型工作负载、为
AI 和混合云创建新的软件应用程序、并获得独特的硬件优势。

   
Power9芯片巨大的AI计算优势使其具备挑战英特尔X86生态的资本,谷歌已经宣布将在数据中心部署Power9服务器。Power架构原先主导的小型机市场持续被X86架构侵蚀,OpenPOWER开始不再局限于小型机Unix市场,而是支持X86的Linux市场并在这一领域取得市场份额的大幅增长。Power9芯片更是专门为未来最重要的人工智能应用市场而设计:在人工智能相关的深度学习、高性能计算以及数据分析领域,Power架构相比于X86性能提升达到了4倍-10倍。其核心优势在于有效解决了CPU与GPU等AI加速器之间数据流动性限制的问题:在CPU和其他的加速器之间,X86架构平均32GB/s数据吞吐能力,Power架构能够达到每秒200GB/s,而Power新一代NVLink技术能够使每秒的传达速度达到300GB/s。早在OpenPower2016峰会期间,Google就宣布将于RackSpace共同研发一个代号为“Zaius”的服务器平台,它将采用IBMPower9服务器芯片,并在其数据中心中部署“Zaius”Power服务器。

对此 OpenPOWER 基金会执行董事 Hugh Blemings 表示,这两个 ISA
通常针对不同的用例。虽然当前已经有 RISC-V
这种新兴的开源指令集,但目前它主要应用于 IoT
领域,对于高性能计算依旧不适用。基于 ARM
指令集的服务器处理器已经推出,但软件生态的搭建还需要一定时间。此次 IBM
正式开源 Power 指令集,这种成熟的指令集这会吸引到高性能计算领域的目光。

据官方说法,IBM已经为开源社群贡献了一个新开发的软核,并将其安装在Xilinx
FPGA上运行。这一软核实现也在前不久的北美OpenPOWER峰会上得到展示。此外,OpenCAPI
和 OMI 技术也有助于最大化处理器和连接设备之间的内存带宽,对于克服 AI
等新兴工作负载的性能瓶颈至关重要。

   
公司已经完成POWER9服务器量产准备工作。作为OpenPOWER基金会成员,公司在大会发布了基于OpenPOWER9的服务器新品FP5280G2,这款产品可扩展44个处理器核心、2TBDDR4内存、4个GPU,能够大幅度缩减AI系统的线下训练时间。服务器采用了PCI-E4.0以及NVlink2.0,能够更好解决不同GPU之间的I/O问题,在运行基于TensorFlow、Caffe-MPI等主流框架的训练用例时,相比上一代OpenPOWER8平台,训练时间可减少75%-90%不等。根据公司官网新闻,公司高端服务器研发部总经理黄家明表示,这款产品已经完成了量产准备工作,等OpenPOWER9处理器正式上市后,公司就可以向用户批量供货。

(文/开源中国)    

如果使用了Power架构,基本上IBM也把设计Power架构处理器的一切资源或参考设计都开放给芯片开发者,这包含了高速缓存、分支预测和推测执行引擎、硬件控制器、中断逻辑、权限管理、存储器管理单元、互连、时钟和电功率调节器等,开发者可以从这些套件为基础再去定制自己的处理器产品,这种开放意义也会更大更好。

   
公司有望借IBM推广Power生态的东风,从芯片层级实现国产高端服务器真正意义上自主可控。公司公告目前占据BATJ服务器70%以上份额,BAT的AI服务器90%以上份额,对下游核心客户近乎垄断的市场地位决定了公司在服务器芯片生态方面扮演举足轻重的角色:2017年公司正式发布了智慧计算战略,不但涵盖了英特尔的至强、凌动以及IBM的OpenPOWER和ARM等芯片架构,也涵盖了MIC/GPU/FPGA等异构技术,是目前计算方案最齐备的厂商之一。值得关注的是,2017年9月公司已经公告与IBM宣布成立合资公司,将研发、生产、销售基于开放的Power技术的服务器,可见IBM对于公司产业生态地位的倚重。而OpenPOWER是从芯片层级开源的生态体系,公司有望借助IBM推广Power生态的东风从芯片层级实现国产高端服务器真正意义上自主可控。

毕竟,中小型规模的芯片设计业者很难有足够的资源从指令集去开发出一款复杂的处理器架构。

   
投资建议:公司是服务器领域的龙头企业,规模效应显著。作为山东省国企改革先锋,近期推出史上最大力度的股权激励,有望释放巨大潜力。此外,无论公司在AI服务器领域迅猛增长的势头和海外市场的突破都值得重点期待,未来公司更有望借IBM推广Power生态的东风从芯片层级实现国产高端服务器真正意义上自主可控,维持买入-A评级,6个月目标价25元。

同时,这也是和RISC-V进行区隔的有力策略,目前RISC-V基本上都被用来实现简单的低功耗计算架构,尚没有任何复杂高性能架构的商用化成功案例。而Power架构一直以来都在高性能计算领域耕耘,即便市占不高,但拥有的生态资源也不是RISC-V所能相提并论。

    风险提示:AI新产品市场拓展不及预期;与IBM合资公司业务整合风险。

虽然占优势,但IBM不想只守在高性能计算领域,而是希望能够打入更广大的嵌入式计算领域,以成熟完整架构为基础进行的授权形式,能带给业者更好的商用化能力。

另外,在这边也需要澄清一下,OpenPower基金会虽然过去也强调是针对Power架构推动开放的计算生态,但实际上,过去他们的开放式集中在固件和软件系统,处理器的指令集架构并没有包含在内。通过与Linux基金会的合作,在硬件与软件生态同步推动,意欲摘下RISC-V刚萌发的嫩芽。

前不久阿里巴巴旗下的平头哥发布了基于RISC-V的高性能IP玄铁910,说高性能是相对的,毕竟RISC-V还没有类似的设计,该架构可以达到16核配置,并运行在2.5GHz的时钟频率下,但与IBM现有的Power9或即将推出的Power10相较之下,可就小巫见大巫了,一来基于RISC-V的高性能计算从来没有进入过相关生态,二来即便是玄铁910,不用说性能还远远还达不到IBM过去长久经营的超算等级架构,就连和基于Arm架构的高性能计算设计相较之下,也还有不小的距离。

过去IBM在中国进行的架构授权合作,截至目前为止仍没有任何成效出现,比如说2016年和中晟宏芯合作的Power8芯片架构授权,仍然没有产品出现,而即便IBM已经让步到同意让中晟宏芯以国产安全模块取代IBM原有的安全模块设计,但该产品仍不见落地。

当然,目前Power架构的指令集开源还有不少需要进行的工作,比如说Power架构的底层并没有完全开放,而即便IBM已经把一款高端CPU所需要的设计资源和架构知识都已经释放出来,但是对业界而言仍然如有字天书一般,没有经过一段时间的消化吸收,仍难被落实到产品甚至市场中,就好比AMD授权Zen架构给海光公司,该公司也推出了Dhyana服务器芯片,但实际上该公司几乎是把Epyc的设计完全搬到该公司的产品上,几乎没有任何更动,连既有的服务器操作系统都直接把Dhyana芯片认做Epyc。这也代表了,即便有了架构开发者的原厂支持,并拥有完全定制的权限,能不能做出产品,仍取决于开发者的技术层次是不是已经足够理解该架构。

诚然,RISC-V目前气势强大,但商用脚步仍仅限小规模低能耗产品,IBM在此时推出开放指令集授权方式,截击的意味极重,但考虑到目前RISC-V已经聚集了Google、高通、NVIDIA、三星、WD等一线半导体大厂,背后潜藏的研发能量极为庞大,若再慢一步,恐怕不久之后就连高性能计算也可能被RISC-V所取代,而这也是IBM决定在MIPS之后,跳进开放指令集架构处理器授权市场中的最大原因。

至于最被关心的贸易战高科技禁令方面,如果仅仅是使用指令集,那么基于该指令集的自行开发架构是不会受到任何影响的,这点RISC-V也一样,但问题是,总线或其他周边IP却未必能够躲过,如果缺了这部分的搭配设计,光凭免费的开源指令集,能否打造出自有处理器,这才是值得怀疑的一点。另一方面,如果使用的自有的设计,那也代表生态可能要重新建立,恐怕就无法沿用来自IBM的强大超算生态基础。

如果没办法靠自己的力量完备这方面的设计,那压根也不用发什么处理器自有化的大梦,永远都会受制于人。