IBM анонсировала первый двухархитектурный процессор для мейнфреймов, который позволит запускать операционные системы и приложения на вычислительных платформах IBM (s390x) и Arm (AArch64) в будущих системах IBM z и LinuxONE. Компания отметила, что это первый этап в разработке процессора, достигнутый в рамках сотрудничества с Arm, стартовавшего в апреле 2026 года.

Источник изображения: IBM

2-нм процессор будет содержать 11 доступных двухпоточных (SMT 2) ядер, работающих на частоте более 5,7 ГГц, ускорители ИИ-инференса, специально разработанные для обнаружения мошенничества в финансовых транзакциях в режиме реального времени, выделенный встроенный DPU для ускорения I/O и большую кеш-архитектуру для ресурсоёмких корпоративных рабочих нагрузок с большими частными кешами L2 объёмом по 36 Мбайт, из которых формируются виртуальные L3/L4-кеши. Как отметил ресурс ServeTheHome, виртуальный L3 даёт 432 Мбайт, в то время как L4, объединяя все кеши всех ядер, обеспечит до 3,5 Гбайт памяти с очень низкой задержкой, что полезно для корпоративных рабочих нагрузок, таких как обработка транзакций и обслуживание баз данных.

Источник изображений: IBM/ServeTheHome

Компания отметила, что архитектура чипа не предусматривает отдельных ядер Arm и IBM: каждое процессорное ядро может одновременно выполнять инструкции Arm и IBM Z, или Arm и LinuxONE, отдавая приоритет установленным характеристикам платформы: производительности, безопасности, шифрования и доступности. Платформы IBM Z и LinuxONE способны масштабироваться до сотен ядер и десятков терабайт памяти.

Подчёркивается, что ключевым моментом является то, что IBM реализовала AArch64 на аппаратном уровне, а не путём трансляции. В этом проекте используется реализация Arm с порядком байтов little-endian поверх архитектуры z/Architecture с порядком байтов big-endian. Заявлена поддержка Armv9.3, SVE и SVE2 — всего 2792 инструкции, что более чем в два раза больше, чем z-инструкций. IBM также заявляет о соответствии стандарту Arm SystemReady, что важно для совместимости с имеющимся ПО. Приложения Arm видят собственный полноценный процессор Arm, работая без изменений «из коробки».

IBM говорит, что новый чип эффективно объединит две крупнейшие в мире вычислительные экосистемы, которые до сих пор были изолированы друг от друга. Мейнфреймы IBM z и системы LinuxONE составляют основу мировой экономики, обрабатывая, по оценкам аналитиков, около 70 % всех финансовых транзакций в мире, а также огромные объёмы данных в сфере здравоохранения. В свою очередь, программную экосистему Arm поддерживает более 22 млн разработчиков по всему миру. Она охватывает широкий и постоянно растущий спектр облачных и периферийных приложений, включая облачное ПО и ПО для ИИ.

Предсказатель ветвлений демонстрирует, как существующая конструкция ядра IBM z может использоваться и для AArch64. Используется XML-описание архитектуры Arm для автоматического декодирования инструкций, диспетчеризации и отправки на исполнение. Переиспользуется возможность переименования регистров и основные пути исполнения инструкций, а также некоторые CISC-решения вроде копирования и очистки памяти. Но разработчиком всё равно пришлось добавить новые элементы управления для SVE, а также пути исполнения для FP16/Bfloat16 и криптографических функций.

Встроенные ускорителям для криптографии, сжатия и инференса отображаются для Arm ПО представляются в качестве платформенных устройств в Linux на Arm. При этом процессор способен одновременно выполнять инструкции обеих ISA с сохранением сквозной проверки массивов и потоков данных/управления, прозрачного восстановления после нерегулярных сбоев, резервирования/замещения ядер при постоянных сбоях, параллельного восстановления и технологии аппаратной защиты оперативной памяти RAIM. Эта конструкции обеспечивает надёжность с целевым показателем доступности 99,999999 %.

На программном уровне для запуска Linux-приложений для обеих архитектур используются KVM и OpenShift, которые, как нативные приложения z/OS, используют логически разделы, работающие на одном физическом процессоре. А каждый поток может работать как с инструкциями s390x, так и с Arm, при этом переключение занимает наносекунды. Такое сосуществование является залогом получения наилучших результатов от обеих программных экосистем, позволяя клиентам сохранять код для мейнфреймов, одновременно используя широкую базу ПО Arm, пишет SiliconANGLE.

Дополнит новый CPU ускоритель ИИ-инференса второго поколения, который ориентирован на более крупные корпоративные рабочие нагрузки. Он содержит 16 активных ИИ-ядер (и одно резервное) с поддержкой FP4 и MXFP4, которые, по словам IBM, могут обеспечить четырёхкратное увеличение TOPS. Он получит 96 Гбайт HBM3e с ПСП до 4 Тбайт/с и PCIe 6.0 в качестве интерфейса одноранговой сети с низкой задержкой. IBM позиционирует чип как компонент для критически важных ИИ-систем, обеспечивающий надёжные вычисления, защищающие данные и модели в состоянии покоя, при передаче и использовании, в том числе с использованием криптографии с квантовой защитой.

Как пишет SiliconANGLE, финансовые компании, работающие в условиях жёсткого регулирования, не могут отказаться от использования мейнфреймов и LinuxONE, известных своей исключительной безопасностью и надёжностью. Но для доступа к программной экосистеме Arm им приходилось отказываться от систем IBM. Новый чип меняет положение дел.

«Этот процессор представляет собой значительный архитектурный прогресс для IBM z и LinuxONE, — сказал Кристиан Якоби (Christian Jacobi), главный технический директор и научный сотрудник IBM Systems Development. — Внедряя Arm непосредственно в наши платформы, мы объединяем доступ к одной из самых быстрых программных экосистем в отрасли с качествами, которые сделали системы IBM основой для ведения бизнеса».

Двухпроцессорная архитектура IBM и Arm потенциально может способствовать новой волне внедрения ИИ компаниями в отраслях с жёстким регулированием. Вскоре разработчики смогут писать код для Arm и развёртывать его непосредственно на мейнфреймах, так что устаревшие аппаратные системы IBM останутся актуальными ещё долгие годы. Сообщается, что новый процессор будет доступен для клиентов в 2028 году.

Это не первая попытка IBM скрестить две ISA в одном чипе. В 1994 году компания анонсировала процессор PowerPC 615, который объединил бы x86 и PPC, причём на уровне сокета он был совместим именно с Pentium-платформами, что, как ожидала IBM, привлечёт многочисленных производителей ПК. На деле чип поддерживался только Minix и особой версией OS/2, тогда как Microsoft отказалась участвовать в развитии ПО для него, а MacOS на нём, по-видимому, никто запускать и не собирался. В результате чип так и остался прототипом.

Организация RISC-V International объявила о ратификации профиля RVA23. Это значимое событие, которое, как ожидается, поможет открытой архитектуре RISC-V укрепить позиции по отношению к Arm и x86, избегая при этом потенциальных проблем, связанных с лицензированием.

Профили RVA необходимы для обеспечения переносимости ПО между различными аппаратными реализациями. Таким образом, разработчики софта могут избежать привязки к конкретному поставщику аппаратных решений. Иными словами, одно и то же приложение сможет функционировать на любых устройствах, оснащённых процессорами с архитектурой RISC-V.

Профиль RVA23 стандартизирует набор инструкций ISA (Instruction Set Architecture). Ключевой задачей является устранение фрагментации внутри экосистемы RISC-V. Отмечается, что в рамках ратификации профиль RVA23 прошёл длительный процесс разработки, рассмотрения и утверждения в многочисленных рабочих группах.

Источник изображения: pixabay.com

RVA23 делает обязательными такие функции, как векторные операции, инструкции с плавающей запятой и атомарные инструкции, которые необходимы во многих сферах, включая НРС, машинное обучение и ИИ. В частности, векторные расширения ускоряют рабочие нагрузки с интенсивными математическими расчётами, включая криптографию, (де-)компрессию, обучение ИИ и пр.

Важным компонентом RVA23 является поддержка гипервизоров. Это позволяет виртуализировать корпоративные рабочие нагрузки как на локальных серверах, так и в облаке. Таким образом, может быть ускорена разработка оборудования, ОС и прикладных программ для архитектуры RISC-V. Поддержка виртуализации также улучшит безопасность мобильных приложений путём разделения защищённых и незащищённых компонентов.

Финский оператор мобильной связи и телекоммуникационных сервисов Elisa получит от государства €3,9 млн на создание распределённого энергохранилища (Distributed Energy Storage, DES) в своей сети. Как сообщает DataCenter Dynamics, в случае необходимости энергия будет передаваться и местным электросетям. Выделенный финскими властями грант позволит создать крупнейшую в Европе «виртуальную электростанцию», позволяющую рационально расходовать энергию и управлять энергохранилищами. По данным оператора, это крупнейший проект такого рода в Европе.

Финансирование осуществляется в рамках финской программы продвижения проектов, связанных с «зелёной» энергетикой — Recovery and Resilience Plan. Elisa уже протестировала новое решение на 200 базовых станциях. По данным компании, использование DES поможет снизить расходы на электричество. Система уже получила предварительное одобрение финского оператора электросетей Fingrid. Грант позволит создать виртуальное энергохранилище ёмкостью до 150 МВт·ч, что является крупнейшим европейским проектом в области систем хранения энергии, даже в сравнении с проектами централизованных хранилищ.

Фото: Jonathan Borba / Pexels

DES использует ИИ и машинное обучение, позволяющие оптимизировать использование электроэнергии базовыми станциями и эффективно управлять циклами заряда/разрядки аккумуляторов таким образом, что это позволит превратить резервные источники питания сети базовых станций в «виртуальную электростанцию», способную делиться энергией с операторами местных сетей электропередач в случае непредвиденного повышения нагрузки.

Новое решение обеспечит в некоторых случаях альтернативу ископаемому топливу и поможет электросетям, нуждающимся в дополнительных источниках возобновляемой энергии. Считается, что система не только повысит устойчивость сетей связи, но и поможет сэкономить на электричестве, а также будет способствовать достижению нулевых выбросов парниковых газов, поощряя наполнение энергохранилищ из возобновляемых источников.

Первая попытка Intel покорить рынок массовых 64-бит систем окончилась неудачей — любопытная сама по себе архитектура Itanium (IA64) была несовместима со сложившейся экосистемой x86. Однако лишь сегодня в истории можно окончательно поставить точку: компания прекратила последние отгрузки процессоров Itanium.

Сейчас поддержка 64-бит вычислений привычна и является частью любого достаточно современного процессора. Но так было не всегда: в конце 90-х и начале 2000-х ограничения, накладываемые 32-бит разрядностью хотя и были очевидны, рынок высокопроизводительных 64-бит процессоров для серверов и рабочих станций принадлежал компаниям Sun, Silicon Graphics, DEC и IBM. Все они имели RISC-архитектуру и не имели совместимости с x86.

Форм-фактор Itanium: нечто среднее между слотовыми Pentium II/III и привычным PGA/LGA

Itanium, или IA64, совместная разработка Intel и Hewlett-Packard, должна была вернуть этим компаниям первенство в сфере мощных CPU. И ставка была сделана на уникальную архитектуру EPIC (разновидность VLIW) с явным параллелизмом команд. Сама по себе IA64 обладала рядом преимуществ, однако требовала тонкой проработки ПО на уровне компилятора, поскольку процессоры EPIC во многом полагаются именно на него, а не на аппаратный планировщик.

Itanium: радужные надежды и суровая реальность (красная линия)

Отказ от последнего позволял потратить освободившийся транзисторный бюджет на более важные, по мнению Intel и HP, цели — например, на увеличение производительности вычислений с плавающей запятой. Но инфраструктура программного обеспечения к моменту анонса Itanium уже была весьма развитой. При этом новое, 64-бит ПО ещё надо было создать и, что гораздо важнее и сложнее, правильным образом оптимизировать, а уже имевшееся на новых CPU работало медленно из-за необходимости эмуляции x86.

Компании пытались развивать IA64 до 2017 года, когда были представлены чипы Itanium Kittson с 8 ядрами и частотой до 2,66 ГГц, но то, что затея с новой архитектурой оказалась неудачной, было понятно уже после анонса первых процессоров AMD x86-64, полностью совместимых как с 32-бит, так и с 64-бит приложениями x86. В начале 2021 года Линус Торвальдс объявил о фактической смерти архитектуры и поддержка IA64 была исключена из новых ядер Linux. А сегодня можно говорить об окончательном завершении эры Itanium.

Раритет: Supermicro i2DML-iG2 в форм-факторе EATX с поддержкой Itanium 2. Найти такую плату почти невозможно

Сама Intel ещё в 2019-ом официально поставила на Itanium крест, но из-за сложившейся экосистемы заказы на процессоры принимались вплоть до 30 января 2020 года. А вчера компания официально объявила о прекращении поставок последних партий Itanium. Теперь ещё одна процессорная архитектура стала достоянием истории, хотя HPE формально будет поддерживать её до 2025 года. Сами CPU нередко встречаются на онлайн-аукционах, например, на Ebay, но даже для энтузиастов они малоинтересны — найти подходящую системную плату невероятно сложно, а стоить она может намного дороже самих процессоров, да и форм-фактор имеет специфический.

Корпорация IBM сообщила, что переводит архитектуру набора команд (ISA) Power в разряд открытых решений. То есть, за неё не нужно будет платить, как это было в последние 6 лет. Отмечается, что с 2013 года действовал консорциум OpenPOWER, который лицензировал связанную с Power интеллектуальную собственность. Но теперь все наработки и патенты будут переданы сообществу безвозмездно.

Сама же организация OpenPOWER Foundation будет переподчинена Linux Foundation, что позволит создать площадку для развития архитектуры без привязки к чипмейкеру или иной компании. Как отмечается, OpenPOWER Foundation включает в себя более 350 компаний, а сообществу передали свыше 3 млн строк кода системных прошивок, спецификаций и схем. Всё это позволит создавать Power-совместимые чипы всем желающим.

pixabay.com

Помимо собственно процессоров, компания передала сообществу и смежные технологии для разработки расширений на основе интерфейсов OpenCAPI (Open Coherent Accelerator Processor Interface) и OMI (Open Memory Interface). Первая технология должна устранить «узкие места» во взаимодействии CPU, GPU, ASIC, а также других чипов и контроллеров. Вторая же должна ускорить оперативную память. Это позволит создавать на базе архитектуры Power специализированные чипы для искусственного интеллекта.

Важно отметить, что процессоры Power позволяют создавать современные серверы и суперкомпьютеры. К примеру, суперкомпьютеры Summit и Sierra работают как раз на таких чипах. А это, на минуточку, первый и второй номера в мировом рейтинге таких систем.

Напомним, на процессорах с архитектурой Power (хотя и специализированных) работали в том числе и консоли Sony PlayStation 3, Xbox 360, а также старые ПК и ноутбуки Apple.