POWER5

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1. 개요
2. 역사
- 2.1. POWER5+
3. 아키텍처
- 3.1. ViVA (Virtual Vector Architecture)
4. 기술 사양
5. 제품
6. 대한민국에서의 활용
참조

1. 개요

POWER5는 IBM에서 개발한 마이크로프로세서로, 2003년 처음 공개되었으며 2004년에 시스템에 탑재되어 출시되었다. POWER4의 후속 제품으로, 동시 멀티스레딩(SMT)을 지원하여 두 개의 스레드를 동시에 실행할 수 있다. POWER5+는 POWER5의 개선된 버전으로, 2005년에 출시되었으며, 90nm 공정으로 제작되어 전력 소비가 감소하고 클럭 주파수가 향상되었다. POWER5는 IBM의 System p 및 System i 서버, DS8000 스토리지 서버 등에 사용되었으며, 타사에서는 불 그룹의 Escala 서버와 히타치의 SR11000 컴퓨터 등에 탑재되었다. 대한민국에서는 히타치의 EP8000과 SR11000, 불 그룹의 Escala 서버 등 POWER5 기반 시스템이 도입되어 사용되었다.

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POWER5
POWER5 개요
POWER5 MCM
생산 시작	2004년
최저 클럭 속도	1.5GHz
최고 클럭 속도	2.3GHz
제조 공정	130 nm ~ 90 nm
설계 회사	IBM
아키텍처	Power Architecture (64비트)
코어 수	2
L1 캐시	32+32 KB/코어
L2 캐시	1.875 MB/칩
L3 캐시	36 MB/칩 (칩 외부)
이전 모델	POWER4
다음 모델	POWER6
추가 정보
MCM에 탑재된 4개의 POWER5 다이와 4개의 36MB L3 캐시 다이
아키텍처	Power Architecture (64비트)
L1 캐시	32KB/64KB
L2 캐시	1.9MB
L3 캐시	36MB
최고 클럭 속도 (POWER5+)	2.2GHz

2. 역사

POWER5 마이크로프로세서의 기술적 세부 사항은 2003년 핫 칩스(Hot Chips) 컨퍼런스에서 처음 공개되었다. 2003년 10월 14일, 마이크로프로세서 포럼 2003에서 POWER5에 대한 보다 상세한 설명이 제공되었다. POWER5는 일반에 판매되지 않고 IBM 및 협력사에서 독점적으로 사용하였다. POWER5를 탑재한 시스템은 2004년에 출시되었다. 2005년에 POWER5는 성능이 개선된 POWER5+로 대체되었다.

2. 1. POWER5+

POWER5+는 POWER5를 개선한 버전으로, 2005년 10월 4일에 출시되었다. 초기에는 90nm 공정으로 제작되어 전력 소비가 감소하고 다이 크기가 389mm²에서 243mm²로 줄었다. 클럭 주파수는 1.5~1.9GHz로 POWER5와 동일하게 유지되었다.

2006년 2월 14일, 2.2GHz로 향상된 버전이 출시되었고, 같은 해 7월 25일에는 2.3GHz로 클럭 주파수가 다시 한번 높아졌다.

POWER5+는 이전 POWER5와 동일한 패키지로 제공되었지만, 두 개의 POWER5+ 다이와 각 다이당 하나씩 두 개의 L3 캐시 다이를 포함하는 쿼드 칩 모듈(QCM) 형태로도 제공되었다. 이 QCM 칩은 1.5~1.8GHz 사이의 클럭 주파수로 작동했다.

3. 아키텍처

POWER5는 POWER4의 추가 개발 제품이다. 양방향 멀티스레딩의 추가로 인해 각 스레드가 자체적으로 가질 수 있도록 리턴 스택, 프로그램 카운터, 명령어 버퍼, 그룹 완료 유닛 및 저장 큐를 복제해야 했다. 레지스터 파일 및 실행 유닛과 같은 대부분의 리소스는 공유되지만, 각 스레드는 자체 레지스터 세트를 본다. POWER5는 두 개의 스레드를 동시에 실행하는 동시 멀티스레딩 (SMT)을 구현한다. POWER5는 현재 워크로드에 맞게 최적화하기 위해 SMT를 비활성화할 수 있다.

레지스터 파일과 같은 많은 리소스가 두 개의 스레드에서 공유되므로, 성능 손실을 보상하기 위해 많은 경우 용량이 증가했다. 정수 및 부동 소수점 레지스터 수는 POWER4의 80개 정수 및 72개 부동 소수점 레지스터에서 각각 120개로 증가했다. 부동 소수점 발행 큐의 용량도 20개에서 24개 항목으로 증가했다. L2 통합 캐시의 용량은 1.875MB로 증가했으며 세트 연관성은 10방향으로 증가했다. 통합 L3 캐시는 별도의 칩에 외부적으로 위치하는 대신 패키지 내에 포함되었다. 용량은 36MB로 증가했다. POWER4와 마찬가지로 캐시는 두 개의 코어에서 공유한다. 캐시는 코어 주파수의 절반으로 작동하는 두 개의 단방향 128비트 버스를 통해 액세스한다.

다이 내장 메모리 컨트롤러는 최대 64GB의 DDR 및 DDR2 메모리를 지원한다. 듀얼 인라인 메모리 모듈 (DIMM)을 마이크로프로세서에 연결하는 외부 버퍼와 통신하기 위해 고주파 직렬 버스를 사용한다.

POWER5는 2억 7,600만 개의 트랜지스터를 포함하며 면적은 389mm²이다. IBM에서 0.13μm 절연체 실리콘 (SOI) 상보적 금속 산화막 반도체 (CMOS) 공정으로 제조되었으며 8개의 구리 상호 연결 레이어를 사용한다. POWER5 다이는 듀얼 칩 모듈 (DCM) 또는 멀티 칩 모듈 (MCM)로 패키징된다. DCM에는 하나의 POWER5 다이와 관련 L3 캐시 다이가 포함되어 있다. MCM에는 각각의 POWER5 다이당 하나의 POWER5 다이와 4개의 L3 캐시 다이가 포함되어 있으며, 크기는 95mm x 95mm이다.^[1]^[2]

고급 시스템의 여러 POWER5 프로세서는 ViVA (가상 벡터 아키텍처)라는 기술을 통해 단일 벡터 프로세서로 함께 결합될 수 있다.

3. 1. ViVA (Virtual Vector Architecture)

고급 시스템에서 여러 POWER5 프로세서는 ViVA (가상 벡터 아키텍처)라는 기술을 통해 단일 벡터 프로세서로 함께 결합될 수 있다.^[1]^[2]

4. 기술 사양

POWER5는 130nm SOI CMOS 공정, 8층 구리 배선으로 제조되었으며, 2억 7,600만 개의 트랜지스터를 포함한다. POWER5+는 90nm SOI CMOS 공정, 8층 구리 배선으로 제조되었다. 듀얼 코어 프로세서로, 각 코어는 2개의 스레드를 지원한다. 클럭 속도는 POWER5가 1.5GHz에서 1.9GHz, POWER5+가 최대 2.3GHz이다.

32KB/64KB의 L1 캐시(명령어/데이터), 1.9MB의 온다이 L2 캐시, 36MB의 L3 캐시(DCM, MCM, QCM)를 갖추고 있다. GX+ I/O 버스를 사용한다. 32비트 ALU와 64비트 FPU를 갖추고 있다.

5. 제품

IBM은 DCM 및 MCM POWER5 마이크로프로세서를 자사의 System p 및 System i 서버 제품군, DS8000 스토리지 서버에 사용하며, 하이엔드 Infoprint 프린터에 임베디드 마이크로프로세서로 사용한다.^[3] DCM POWER5 마이크로프로세서는 IBM에서 하이엔드 IntelliStation POWER 285 워크스테이션에 사용한다.^[3] POWER5 마이크로프로세서의 타사 사용자는 Escala 서버의 불 그룹(Groupe Bull)과 최대 128개의 POWER5+ 마이크로프로세서를 갖춘 SR11000 컴퓨터를 사용하는 히타치로,^[3] 히타치는 EP8000 시리즈와 SR11000 컴퓨터에 POWER5를 탑재했으며, SR11000은 최대 128개의 POWER5+를 지원했다.^[7] 2007년 TOP500 슈퍼컴퓨터 목록에 여러 설치 사례가 포함되어 있다.^[3] IBM은 System p5 510Q, 520Q, 550Q 및 560Q 서버에 POWER5+ QCM을 사용한다.^[3]

6. 대한민국에서의 활용

대한민국에서는 히타치 제작소의 EP8000 (2004년 11월 POWER5, 2005년 10월 POWER5+ 탑재 모델 발표)^[6]과 SR11000, 불 그룹(Groupe Bull)의 Escala 서버 등 POWER5 기반 시스템이 도입되어 사용되었다.^[3] SR11000은 최대 128개의 POWER5+ 마이크로프로세서를 사용했으며^[7], 2007년 TOP500 슈퍼컴퓨터 목록에 이름을 올리기도 했다.^[3]

참조

_[1] 간행물 IBM Raises Curtain on Power5
_[2] 간행물 Power5 Tops On Bandwidth
_[3] 기타 IBM System p5 Quad-Core Module Based on POWER5+ Technology: Technical Overview and Introduction http://www.redbooks.[...]
_[4] 간행물 IBM Raises Curtain on Power5
_[5] 간행물 Power5 Tops On Bandwidth
_[6] 웹사이트 エンタープライズサーバ EP8000シリーズトピックス - 日立製作所 https://www.hitachi.[...]
_[7] 뉴스 POWER5+プロセッサを搭載した科学技術計算向け高性能コンピュータ「スーパーテクニカルサーバ HITACHI SR11000 モデルK1」の出荷を開始 - 日立製作所 https://www.hitachi.[...]
_[8] 서적 IBM System p5 Quad-Core Module Based on POWER5+ Technology: Technical Overview and Introduction - IBM RedBook http://www.redbooks.[...]

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