IBM在商用計算機中植入交互式存儲器

在花費多年時間進行研究后，IBM已成為首家在商用處理器中搭載交換式存儲器(transactional memory)的公司。

IBM 為 Lawrence Livemore 國家實驗室所開發的 Sequoia 超級計算機，將采用搭載這項全新功能的 BlueGene/Q 處理器 。IBM稍早前在 Hot Chips 大會中披露了這項消息。預計于2012年問世的 Sequoia 估計運算效能可達20 petaflops。

一旦開發完成，這款超級計算機可能會成為全球最強大的系統之一。該系統較早期的版本已名列最節能的超級計算機。

交換式存儲器主要是用來將相關任務加以組織，使其成為一項大型工作，以實現更有效率的處理。它可取代目前系統中去鎖定相關資料，直到所有作業均完成的作法，因為這種方法將會拖累其他計算機的運作速度。

前Sun Microsystems ──現在是甲骨文(Oracle)的一部分──曾在其Rock微處理器中采用交換式存儲器，Rock微處理器主要針對大型料庫計算機，然而，Rock處理器卻從未曾真正出貨，因為這個項目在甲骨文收購Sun的時候被取消了。

一位前Rock工程師表示，經過測試，Sun發現其技術在某些應用中具有很大優勢，但在其他領域所能提供的助益卻很有限。不過，它幾乎不需要特殊的硬件，這位工程師表示。

英特爾(Intel)和微軟(Microsoft)的研究人員也花費數年時間在交換式存儲器的研發上。

IBM僅在單顆芯片中，運用標簽方法(tagging scheme)在芯片的第二層快取存儲器上建置交換式存儲器。這種標簽是當資料被用在所謂的計算機排程原子級交易(atomic transaction)時，用來檢測任何可能產生的負載/儲存沖突。

如果沒有發現沖突，便可順利處理作業。一旦出現沖突，芯片會便要求系統軟件來解決這些問題。

由于使用了快速芯片上存儲器，因此，即使在高度資料競用條件下，與傳統的鎖定方案相比，IBM的方法仍可進一步降低延遲，IBM資深工程師Ruud Haring表示。

IBM使用其嵌入式DRAM制程打造該芯片的32MB L2快取。存儲器組(memorybank)使用了“許多種簡潔的技巧”來建立多版本的快取，Haring說。

工程師們對他們的成果所能呈現的效能相當樂觀，但他們仍然在微調超級計算機的編譯器，因此目前仍缺乏性能資料。不過，“感覺還不錯，”Haring說。

業界觀察家表示，IBM的研究很全面，但仍無法廣泛地被其他設計師采用。他們指出，一種更有用的方法，是在由復雜的快取一致性協議所連接的更廣泛處理器組合之中建置交換式存儲器。

在全球各地使用IBM超級計算機的程序設計師們，也同時是高度復雜的軟件的編程人員，只有他們在使用一些很有限的應用程序。因此，他們是測試交換式存儲器的最佳人選，一些工程師在Hot Chip會議上表示。

IBM的芯片內含18個核心，其中一個僅用于處理作業系統任務，其他則作為備用裝置。這些核心是以IBM通訊芯片的PowerEN核心為基礎所開發的定制電路。

BlueGene/Q處理器的其他部份則是以ASIC制程進行設計。這個超級計算機可使用超過100,000顆芯片。這些芯片時脈速度為1.6GHz，在55W下可提供204Gflops效能，包含14.7億顆晶體管，尺寸為19 x 19mm。

BlueGene/Q使用了18個PowerEN核心。