Несмотря на пережитые в последние годы финансовые трудности, корпорация IBM остается самой большой и мощной компьютерной компанией в мире. Ее присутствие ощущается буквально на всех направлениях развития компьютерного рынка: от чисто научно-исследовательских работ до разработки и производства кристаллов, от производства персональных компьютеров до создания самых мощных систем класса "мейнфрейм". В последние годы для компании характерно резкое расширение распространения программных продуктов собственного производства и сервисных услуг по созданию и поддержке крупных информационных систем.
Семейство RS/6000
Хотя архитектура RISC была разработана научным сотрудником компании IBM Джоном Куком в 1974 году, первая коммерческая RISC разработка компании (RT/PC} не была принята рынком. Однако появившиеся вслед за этим компьютеры с архитектурой RISC, представленные компаниями Sun Microsystems, Hewlett-Packard и Digital Equipment были намного более успешными и действительно создали рынок RISC/UNIX рабочих станций и серверов. В феврале 1990 года, когда компания IBM поставила свою первую RISC-систему RS/6000, эти три поставщика прочно занимали лидирующие позиции.
В настоящее время семейство RS/6000 компании IBM включает в себя работающие под управлением операционной системы AIX рабочие станции и серверы, построенные на базе суперскалярной архитектуры POWER, расширенной архитектуры POWER2 и архитектуры PowerPC.
Процессоры POWER работают на частоте 33, 41.6, 45, 50 и 62.5 МГЦ. Архитектура POWER включает отдельные кэши команд и данных, 64- или 128-битовую шину памяти и 52-битовый виртуальный адрес. Она также имеет интегрированный процессор плавающей точки и таким образом хорошо подходит для приложений с интенсивными вычислениями, типичными для технической среды, хотя текущая стратегия RS/6000 нацелена как на коммерческие, так и на технические приложения. RS/6000 показывает хорошую производительность на плавающей точке: 134.6 SPECp92 для POWERstation/Powerserver 580. Первая реализация архитектуры POWER появилась на рынке в 1990 году. С тех пор компания IBM представила на рынок еще две версии процессоров POWER2 и POWER2+, обеспечивающих поддержку кэш-памяти второго уровня и имеющих расширенный набор команд. Эти процессоры работают с тактовой частотой 66.7 и 71.5 МГц и применяются в наиболее мощных рабочих станциях и серверах семейства RS/6000.
Для реализации быстрой обработки ввода/вывода в архитектуре POWER используется шина Micro Channel, имеющая пропускную способность 40 или 80 МГбайт/сек. Шина Micro Channel включает 64-битовую шину данных и обеспечивает поддержку работы нескольких главных адаптеров шины. Такая поддержка позволяет сетевым контроллерам, видеоадаптерам и другим интеллектуальным устройствам передавать информацию по шине независимо от основного процессора, что снижает нагрузку на процессор и соответственно увеличивает системную производительность.
Компания IBM распространяет влияние архитектуры POWER в направлении UNIX-систем с помощью платформы PowerPC. Архитектура POWER в этой форме обеспечивает уровень производительности и масштабируемость, превышающие возможности современных систем на платформе Intel. В архитектурном плане основные отличия этих двух разработок заключаются лишь в том, что системы PowerPC используют однокристальную реализацию архитектуры POWER, изготавливаемую компанией Motorola, в то время как большинство выпускавшихся до последнего времени систем RS/6000 использовали многокристальную реализацию. Сегодня уже выпускаются несколько вариаций процессора PowerPC, которые обеспечивают как потребности портативных изделий и настольных рабочих станций, так и достаточно мощных серверов. Первым на рынке появился процессор 601, первоначально предназначавшийся для использования в настольных рабочих станциях компаний IBM и Apple. На базе этого процессора уже построены многие модели рабочих станций и серверов RS/6000 (в том числе и реализующих симметричную мультипроцессорную обработку). Совсем недавно компания IBM представила рабочие станции моделей 42T и 42P, построенные на базе нового мощного процессора PowerPC 604, работающего с тактовой частотой 100, 120 и 133 МГц. В скором времени на рынке должен появиться микропроцессор PowerPC 620, который разработан специально для серверных конфигураций и ожидается, что со своей полностью 64-битовой архитектурой он обеспечит исключительно высокий уровень производительности.
В таблице 4.10 приведены основные характеристики серверов, а в таблице 4.11 многопроцессорных PowerPC SMP-серверов семейства RS/6000.
Эти системы представляют собой компактные серверы в конструктиве напольной тумбы. Они базируются на технологиях PowerPC и MicroChannel. В модели С10 применяется микропроцессор 80 МГц PowerPC 601, а в модели С20 - более мощный микропроцессор 120 МГц PowerPC 604. В обеих системах для увеличения производительности оперативной обработки транзакций предусмотрена возможность установки кэш-памяти второго уровня емкостью 1 Мбайт. Оперативная память, защищенная кодами ECC, может расширяться от 16 до 256 Мбайт, емкость внутренних дисков может достигать 6.6 Гбайт, а при использовании внешних накопителей - 654 Гбайт.
4 гнезда расширения MicroChannel (3 - в модели C10) обеспечивают подключение широкой номенклатуры адаптеров и периферийных устройств. Серверы работают под управлением ОС AIX версий 3.2.5 и 4, которая обеспечивает возможность эксплуатации большинства приложений, разработанных для других систем RS/6000 (построенных на базе процессоров POWER, POWER2 и PowerPC). Компания IBM рекомендует использовать эти системы в небольших компаниях в качестве сетевых серверов, а также в больших корпорациях в качестве серверов рабочих групп и отделов для реализации серверов приложений.
Серверы серии 500 базируются на комбинации многокристальной технологии POWER2 и шинной архитектуре MicroChannel. Эти однопроцессорные системы обеспечивают высокий уровень производительности при решении вычислительных задач и задач оперативной обработки транзакций.
Таблица 4.11. Основные характеристики SMP-серверов RS/6000 на базе PowerPC
| МОДЕЛЬ | G40 | J40 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ЦП | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тип процессора | PowerPC604 | PowerPC604 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Тактовая частота (Мгц) | 112 | 112 | 112 | 112 | 112 | 112 | 112 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Число процессоров | 1 | 2 | 4 | 2 | 4 | 6 | 8 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Системная шина (бит) | 64 | 64 | 64 | 64 | 64 | 64 | 64 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Размер кэша: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| L1 (команды/данные) (Кб) | 16/16 | 16/16 | 16/16 | 16/16 | 16/16 | 16/16 | 16/16 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| L2 (Мб) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 1 | 1 | 1 | 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ПАМЯТЬ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Минимальный объем (Мб) | 64 | 64 | 64 | 128 | 128 | 128 | 128 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Максимальный объем (Мб) | 1024 | 1024 | 1024 | 2048 | 2048 | 2048 | 2048 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ВВОД/ВЫВОД | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Количество слотов | 5MCA | 5MCA | 5MCA | 6MCA | 6MCA | 6MCA | 6MCA | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Периферийные интерфейсы | Fast/Wide SCSI-2 | Fast/Wide SCSI-2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Максимальная емкость внутренних дисков (Гб) | 13.5 | 13.5 | 13.5 | 36 | 36 | 36 | 36 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Максимальная емкость дисковой памяти (Гб) | 350 | 350 | 350 | 99 | 99 | 99 | 99 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| SPECint_rate95 | 33.6 | 66.5 | 122.0 | 71.9 | 138.0 | 205.0 | 258.0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| SPECfp_rate95 | 28.2 | 53.3 | - | 57.3 | 107.0 | 159.0 | 200.0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| SPECint_base_rate95 | 32.2 | 60.6 | 110.0 64.9 | 129.0 | 195.0 | 244.0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| SPECfp_Base_rate95 | 26.9 | 50.7 | - | 53.4 | 102.0 | 154.0 | 189.0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| tpmC | - | - | - | - | - | - | 5774 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| $/tpmC | - | - | - | - | - | - | 243 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Оперативная память всех моделей серии 500 может расширяться от 64 Мбайт до 2 Гбайт. Объем внутренней дисковой памяти серверов может достигать 27 Гбайт, а с учетом возможности подключения внешних RAID-систем - до 2 Тбайт. В каждой системе предусмотрены 7 высокоскоростных гнезд расширения MicroChannel, обеспечивающих подключение широкой номенклатуры адаптеров и периферийных устройств.
Использование специального пакета HACMP/6000 for AIX дает возможность создания кластера, объединяющего до 8 систем серии 500.
В состав модели 591 входит микропроцессор 77 МГц POWER2, интегрированный сдвоенный процессор плавающей точки и четырехсловная система памяти с многоразрядной шиной, обеспечивающая быструю пересылку больших блоков данных. В эту систему включены также 16-битовый контроллер Fast/Wide SCSI-2, дисковый накопитель объемом 2 Гбайт и 4-скоростной считыватель компакт-дисков.
Модель 590 отличается от модели 591 лишь использованием менее скоростного процессора (66 МГц POWER2), что обеспечивает более низкую стоимость системы.
В стандартную поставку модели 59H входит кэш-память второго уровня емкостью
1 Мбайт. Эта система обеспечивает наивысшую производительность в серии 500 при выполнении приложений оперативной обработки транзакций.
Модель G40 считается системой начального уровня среди симметричных мультипроцессорных систем, предлагаемых компанией IBM. Она может включать от 1 до 4 процессоров PowerPC 604, оснащаться оперативной памятью объемом 64 Мбайт - 1 Гбайт, кэш-памятью второго уровня емкостью 512 Кбайт на каждый процессор (микропроцессор PPC 604 имеет встроенные раздельные кэши первого уровня для команд и данных объемом по 16 Кбайт). Для снижения задержек и увеличения пропускной способности подсистемы памяти IBM применяет архитектуру неблокируемого коммутатора данных. Максимальная полоса пропускания подсистемы памяти составляет 1.8 Гбайт/с.
В состав системы входит специальный сервисный процессор IBM SystemGuard, который постоянно наблюдает за состоянием системы, обеспечивает выполнение локальной и удаленной диагностики системы и поддерживает процессы реконфигурации системы в случае проявления неисправностей. Сервисный процессор выполняет рутинные операции по обслуживанию системы: включение и выключение питания, выполнение диагностических процедур и поддержку системной консоли. При обнаружении каких-либо проблем сервисный процессор выполняет необходимые действия по автоматическому восстановлению системы. Если по каким-либо причинам систему не удается перезапустить, SystemGuard может автоматически связаться с сервисными службами IBM.
Система поддерживает два высокоскоростных (160 Мбайт/с) канала ввода/вывода и 5 гнезд расширения MicroChannel, обеспечивающих подключение множества периферийных адаптеров и устройств.
В состав стандартной конфигурации системы входят: дисковый накопитель емкостью 2.2 Гбайт, 4-скоростной считыватель компакт-дисков, флоппи-дисковод, 5 гнезд расширения MicroChannel и 3 отсека для установки внутренних накопителей. В дополнительную стойку расширения могут устанавливаться до 6 накопителей. Внешняя память может быть организована как на базе технологии SCSI-2, так и на основе SSA (Serial Storage Architecture). Объем дисковой памяти при использовании четырех стоек расширения может достигать 121.5 Гбайт, а при использовании пяти дисковых подсистем IBM 7134 Model 010 - 350 Гбайт.
Серверы G40 работают под управлением операционной системы AIX версий 4.1 и 4.2. С целью создания систем высокой готовности до 8 серверов G40 могут объединяться в кластер. Для этого необходимо приобретение специального слоя программных средств HACMP - High Availability Cluster Multi-Processing for AIX.
Среди симметричных мультипроцессорных систем, предлагаемых компанией IBM, J40 считается системой среднего уровня. Она может включать от 2 до 8 процессоров PowerPC 604, оснащаться оперативной памятью объемом 128 Мбайт - 2 Мбайт, кэш-памятью второго уровня емкостью 1 Мбайт на каждый процессор (микропрцессор PPC 604 имеет встроенные раздельные кэши первого уровня для команд и данных объемом по 16 Кбайт). Для снижения задержек и увеличения пропускной способности подсистемы памяти как и в системах G40 применяется архитектура неблокируемого коммутатора данных. Максимальная полоса пропускания подсистемы памяти составляет 1.8 Гбайт/с.
Как и в серверах G40 в состав системы входит специальный сервисный процессор IBM SystemGuard, обеспечивающий выполнение диагностических процедур, наблюдение за состоянием и реконфигурацию системы.
Система поддерживает два высокоскоростных (160 Мбайт/с) канала ввода/вывода и 14 гнезд расширения MicroChannel, обеспечивающих подключение множества периферийных адаптеров и устройств.
В состав стандартной конфигурации системы входят: дисковый накопитель емкостью 4.5 Гбайт, 4-скоростной считыватель компакт-дисков, 7 отсеков для установки дисковых и 3 для установки ленточных накопителей. В дополнительную стойку расширения J01, имеющую 8 гнезд расширения MicroChannel, могут устанавливаться 12 дисковых и 2 ленточных накопителя. Таким образом, объем внутренней дисковой памяти может достигать 36 Гбайт, плюс 99 Гбайт может быть размещено в стойке расширения J01. Следует отметить, что конструкция системы допускает "горячую" замену всех дисковых и ленточных накопителей без выключения питания системы. Внешняя память может быть организована как на базе технологии SCSI-2, так и на основе SSA (Serial Storage Architecture).
Серверы J40, также как и серверы G40, работают под управлением операционной системы AIX версий 4.1 и 4.2. С целью создания систем высокой готовности до 8 серверов J40 могут объединяться в кластер. Для этого необходимо приобретение специального слоя программных средств HACMP - High Availability Cluster Multi-Processing for AIX.
Для технических приложений, предъявляющих очень большие требования к производительности, IBM также разрабатывает ряд высокопроизводительных систем с параллельной архитектурой. Первая из них, SP1, разработана прежде всего для задач с большим объемом вычислений таких как сейсмические исследования, гидродинамика и вычислительная химия. Она может иметь от 8 до 64 процессорных узлов POWER, обеспечивая производительность от 1 до 8 Гфлопс. Система поддерживает новейшую многоступенчатую архитектуру с пакетным переключением и может выполнять задачи как на отдельных процессорах, так и распараллеливать выполнение одной задачи на нескольких процессорах. Одним из узких мест SP1 является ввод/вывод, осуществляющийся через сеть Ethеrnet, и относительно небольшой объем дисковой памяти. Именно это и ограничивает ее применение для решения задач коммерческого назначения. С целью устранения этого узкого места IBM разработала следующий вариант этой системы, получивший название SP2. Она включает уже 128 узлов с процессорами POWER2, соединенных между собой высокоскоростным коммутатором с пропускной способностью 2.56 Гбайт/с. Система может поддерживать в каждый момент времени до 64 соединений, так что скорость обмена данными между ее двумя узлами достигает 40 Мбайт/с. Кроме того, к ней может теперь подключаться большое число внешних дисковых накопителей. На весенней выставке CeBIT в Ганновере, Германия, работа SP2 демонстрировалась не только при решении научно-инженерных задач типа прогноза погоды и расчетов в области географии, но и при работе таких коммерческих приложений как АСУ R3 компании SAP, CICS/6000 и DB2/6000 компании IBM. С теоретической точки зрения все, что разрабатывается для кластерных систем, сможет работать на системе SP2.