工作原理 - IBM四核处理器

　　工作原理

　　z196引擎的超标量通道可以在每个时钟周期内解码3个z/Architecture CISC指令并执行多达5个操作。每个核心有6个执行单元：2个整数单元，1个浮点单元，2个加载/保存单元和1个小数单元。IBM表示，这浮点单元要比 z10芯片中的更好，但是没有透露它在每个时钟周期内可以做多少flops。之前的一些z/Architecture CISC指令已经被分割成块，使其能够更有效地分散在通道中，让z196更像是RISC。

　　与POWER7芯片一样，z196在芯片中采用嵌入式的DRAM（eDRAM）作为L3缓存。这种eDRAM比经常用作缓存的静态DRAM（SRAM）速度更慢，你可以将其指定到一个特定的区域。对很多工作负载来说，让更多内存接近于芯片要比使用高速内存更加重要。z196处理器有 24 MB的eDRAM L3缓存，被划分为2个存储体，并由2个片上L3缓存控制器进行管理。

　　每个z196芯片可以作为一个GX I/O总线控制器——这种方法同样被用于POWER系列芯片中，用于连接主机通道适配器和其他外围设备，每个插槽分配得到一个与受RAID保护的DDR3 主内存相连接的内存控制器。此外，z196芯片还有2个加密和压缩处理器，IBM大型机采用了这种第三代电路设计。

　　z196芯片采用两个核心共享其中一个协同处理器方式，且每个核心有16KB的缓存空间。最终达到每个z196芯片有一个可连接SMP Hub/共享缓存芯片接口。如下图所示，有2个芯片被集成到一个z196多芯片模块（MCM）上，提供了交叉耦合允许MCM上所有6个插槽通过40GB /s相连接。Z196提供的是交叉耦合访问方式，在MCM上提供了六个插槽以40GB/s的速度连接到各芯片上，zEnterprise 196 SMP Hub/共享缓存。

　　在IBM大型机中，z196处理引擎相当于中央处理器（CP），而CP的互连芯片称为共享缓存（SC）。每个SC有6个CP接口相互连接，其中有3个架构接口连接到全加载的z196系统中其他3个MCM。

　　从上面的架构图来看，SMP Hub的一个优点就是可以加载到带有L4缓存的组件上，这是大多数服务器所没有的——几年前IBM曾向至强处理器的EXA芯片组上增加了一些L4缓存（即采用了eX4架构的IBM X3850M2/3950M2平台，可通过扩展组建升级为16路系统。对应的CPU为Xeon 7400系列）。L4缓存之所以重要，其原因在于大型机引擎的主频要远高于主内存速度，但是如果只通过增加一个缓存层来满足Z196的引擎需求是非常昂贵 的。不管怎样，这种SMP Hub/共享缓存芯片和CP一样也是采用45nm制程工艺，有15亿个晶体管，面积为478.8平方毫米，封装中有8919个触点。

　　每个MCM上部署6个CP和2个SC，MCM是一个边长96毫米的正方形，功耗1880瓦。每个处理器板有一个MCM，这使得一个完全连接的系 统可以达到96个CP，十几个控制器可以访问多达3TB RAID内存，32个I/O Hub接口最高可实现288 GB/s的I/O带宽。顶架式zEnterprise 196 M80设备中的80个CP可用于运行工作负载，其他可以使用Parallel Sysplex集群来耦合系统、管理I/O和热备份等等。