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)。

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在日前的OpenPOWER峰会上,蓝色巨人IBM宣布完全开源Power Command
Set指令集,也就是说旗下的Power处理器现在对外界完全开放了,这是继RISC-V、MIPS之后又一个开源CPU指令集,但性能比其他开源CPU强大太多。

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除了常见的x86、ARM、风头正劲的RISC-V指令集架构外,还有一个在高性能计算领域绕不开的指令集,就是IBM的POWER架构,以此指令集开发的POWER系列处理器一直应用于金融等领域。在2013年时,IBM与谷歌、Mellanox、NVIDIA等…

在当前的处理器市场上,X86指令集牢牢占据PC及服务器市场,是一种高性能CPU架构,是X86指令集是私有的,目前主要是AMD、Intel持有。

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。

除了常见的x86、ARM、风头正劲的RISC-V指令集架构外,还有一个在高性能计算领域绕不开的指令集,就是IBM的POWER架构,以此指令集开发的POWER系列处理器一直应用于金融等领域。在2013年时,IBM与谷歌、Mellanox、NVIDIA等厂商共同创建了OpenPower基金会,随后包括国内的浪潮、清华大学等都加入到基金会中。此后POWER指令集得到了比较大的发展,现在OpenPower基金会想要更进一步,所以在近日的OpenPOWER峰会中,POWER指令集架构正式开源,成为又一套开源指令集架构。

在低功耗处理器上,ARM则是一统江湖,从嵌入式芯片再到手机处理器,ARM架构都是最常见的,近年来还开始进军数据中心服务器市场。与X86相比,ARM指令集是开放授权的,但并不开源。

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。”。

图片来自IBM,图为Power9处理器

开源的CPU指令集主要有MIPS及最近几年崛起的RISC-V,MIPS曾经也是赫赫有名,不输ARM,但是近年来发展式微,卖过两次之后现在到了Wave
Computing公司手中,今年4月份正式开源。

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。

根据Tech
Republic的报道,IBM正式在OpenPOWER峰会上宣布了POWER指令集架构开源,相对于此前需要通过OpenPOWER基金会获得POWER指令集,现在任何人都可以获得这套指令集,以此开源社区已经又有了多个开源指令集可供选择。而OpenPOWER基金会将成为Linux基金会的一部分,这会推动POWER指令集的软件生态发展。

RISC-V则是根正苗红的开源CPU指令集,相比其他处理器指令集历史较短,但包袱也更少,所以近年来发展很快,也受到了国内企业的重视,不过它的缺点就在于积累少,生态还不完整。

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?

同时作为概念验证,运行软核的参考实例已经在Xilinx的FPGA上运行并展出,这意味着实际POWER指令集的RTL代码已经完成。而IBM及基金会也希望开源的指令集不会出现分裂的情况,保证软件生态的兼容性。

说回IBM的Power指令集,它也是一款历史悠久的CPU指令集了,苹果早期的电脑就是使用了Power架构,现在IBM的大型机使用的还是自家的Power处理器,最新一代是Power
9,最多可以拥有24个核心96线程(Power支持单核四线程技术),最高频率可以达到3.3GHz。

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。

虽然当前已经有RISC-V这种新兴的开源指令集,但目前主要应用于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。

目前TOP500超算排名第一及第二的超算使用的就是Power9处理器及NVIDIA的加速卡,所以在高性能方面Power处理器的实力还是非常强大的。

(文/开源中国)    

不过Power处理器的问题也在于越来越少的厂商支持,主要是靠IBM自己维持了,独木难支的IBM在2013年联合NVIDIA等公司成立了OpenPower基金会,参与的组织就可以获得Power处理器授权,不过这时候并不是完全开放的,制造Power处理器依然要交钱获得授权。

现在IBM是完全开源了,不需要参与OpenPower基金会也可以使用Power指令集,IBM甚至把OpenPower基金会的运营也交给了Linux基金会。

与RISC-V、MIPS等开源指令集相比,Power指令集最大的优势就是性能强大,而RISC-V等指令集主要面向低功耗的IoT设备等,所以对HPC高性能运算、AI人工智能、深度学习等需要高性能的领域来说,Power开源又提供了一次良好的发展机会。