Industrievortrag, IBM Deutschland Entwicklung

IBM Deutschland Entwicklung GmbH

DFG Kolloquium "Rekonfigurierbare Rechensysteme“ TU München, 27.05.2008

Überblick: IBM Entwicklungslabor in Böblingen

IT-Themen der Zukunft

Cell/B.E. – die Basis für zukunftsorientierte Konzepte – Prozessor – Systeme

• Einzug ins Labor Schönaich • S/370 auf CMOS (1988) • Druckerentwicklung • Unix auf Mainframe • SW für S/360 (1962) • Mitarbeiter: 1800 • Halbleiter und ICs 1960 • Mitarbeiter: 100 1980

1952 1970 1990 • Gründung des • Speicherchips 2048 Bit • Testsysteme Entwicklungszentrums • Logik Chips • Datenbank Tools • Lochkartenmaschinen • DOS/VSE für IBM S/370 • CMOS Prozessoren • Mitarbeiter: 7 • Mitarbeiter:1500 • Mainframe Firmware • Mitarbeiter: 1800

• IBM WebSphere Portal Server • Process Server • IBM Software Produkte • Cell Prozessor • Linux auf zSeries • Cell Blade-Prototype • ASIC und Prozessor Design • Mitarbeiter: 1800 • Mitarbeiter: 1800 2000 2005

1998 2003 2007

• MQ Workflow • 50 Jahre IBM • Gründung des • Weltweit leistungsstärkster Entwicklung in Kompetenzzentrums und schnellster CMOS – Deutschland für virtuelle Welten und Mikroprozessor (1GHz) • Middleware & HW Web 2.0 • Mitarbeiter: 1800 Portfolio • Mitarbeiter: 1800 • Services • Mitarbeiter: 1800

Böblingen Greenock ▲ Yorktown Heights Toronto Hursley ▲ Peking Rochester Krakau Boulder Dublin Moskau

Beaverton Paris Fujisawa Zürich ▲ ▲ Tokio Burlington Rom Yasu Yamato Endicott San Jose Shanghai ▲ Almaden East Fishkill Santa Teresa Poughkeepsie ▲Haifa Taipei Kairo Raleigh Bangalore Tucson Pune Delhi ▲Austin ▲

São Paolo

Gold Coast Perth Sydney ▲ Research Hardware Development Software Development Hardware and Software Development

Geschäfts- Portal prozess Software Software

cess Server WebSphere Pro Linux Innovationen auf dem aus Großrechner Böblingen

CELL CMOS Prozessor Prozessor

Friedrich-Schiller-Universität Jena

Universität Karlsruhe

IBM Server IBM ist der größte Anbieter von Servern weltweit. IBM Server bieten hohe Wirtschaftlichkeit, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit, unterstützen zahlreiche offene Standards und sind Linux-fähig. Die Kapazitäten lassen sich nach Bedarf flexibel anpassen.

– IBM System z sind Großrechner oder Mainframes, die höchste Anforderungen an Skalierbarkeit, Verfügbarkeit und Sicherheit für On Demand Business und Enterprise Computing erfüllen.

– IBM System p sind UNIX- und Linux-Systeme in breitgefächerter Leistungsstufe - von der Workstation über Abteilungs- und Unternehmensserver bis hin zum Supercomputer.

– IBM System i sind integrierte Server für mehrere Betriebssysteme, die mit modernsten Technologien eine hervorragende Position für ein On Demand Business sichern und die gleichzeitig einen sicheren Rechner für Network Computing darstellen.

– IBM System x sind erschwingliche, Linux-fähige, Intel- und AMD-basierte Server und geeignet für eine Vielzahl unterschiedlicher Aufgaben.

– IBM Blade Center umfasst die Familie der IBM Blade-Server-Lösungen, die hohe Integrations-möglichkeit, Leistungsfähigkeit und Plattformvielfalt (x86 Intel/AMD, Power, Cell, Sonder-Blades) zur Verfügung stellen. Weitere Informationen unter: ibm.com/servers/de/ 29.05.2008 8 © 2008 IBM Corporation IBM Deutschland Entwicklung Agenda

Überblick: IBM Entwicklungslabor in Böblingen

IT-Themen der Zukunft

Cell/B.E. – die Basis für zukunftsorientierte Konzepte – Prozessor – Systeme

“Computer der Zukunft können auch unter 1,5 Tonnen wiegen.” Popular Mechanics, 1949

"Es gibt keinen Grund, warum irgendjemand einen Computer in seinem Haus wollen würde." Ken Olson, Präsident und Gründer der Digital Equipment Corp., 1977

“Prognosen sind schwierig, besonders wenn sie die Zukunft betreffen.” Yogi Berra

“Community & Information Centric Web Platforms” – Web 2.0-Funktionen auch in und zwischen Unternehmen Echtzeiterkennung z.B. Verkehrssteuerung, Überwachungskameras – Echtzeit-Analyse und Echtzeitreaktion – Hohe Auflösung graphischer Daten – Verarbeitung, Strukturierung riesiger Datenmengen Ansteigende Mobilität, lokationsunabhängige Systemverfügbarkeit – Ansteigende Anzahl an Mobilen Systemen – Neue Systeme, mobile healthcare ...

Neue Speicherkonzepte/Speichermanagement Intelligentes Datamining Hybride Systeme: Hochverfügbarkeit & Rechenleistung, Energieeinsparung Echzeitverhalten: – hoher Grad an Parallelisierung – Rekonfigurierbare Hardwarekomponenten High Performance Computing (HPC)

Überblick: IBM Entwicklungslabor in Böblingen

IT-Themen der Zukunft

Cell/B.E. – die Basis für zukunftsorientierte Konzepte – Prozessor – Systeme

Entwicklung von Sony, Toshiba und IBM, Allianz gegründet 2000 CMOS silicon on insulator (SOI), zunächst 90nm, heute 65nm Technologie Multikernarchiektur: –Ein „herkömmlicher“ Power Prozessor, hauptsächlich für Betriebssystem und Control- Funktionen, 32kB L1, 512k L2-Cache, 64 bit-Architektur –8 Synergistic Processing Elements: SPEs, kein konventionelles Hardware Cachemanagement, stattdessen softwaregesteuertes Local Memory-Management DMA Engines, die Daten vom DRAM in den lokalen Speicher (256 kB) holen, nützt die Memory-Bandbreite effektiver/ intelligenter als prefetching, aber auch komplexeres Programmiermodell, SIMD Architektur eingesetzt u.a. in der Playstation 3 6 SPEs aktiv, 1 Hypervisor Vorteil gegenüber Allzweck GPUs: Flexibilitaet, Energieeffizienz, Skalierbarkeit, GPGPUs brauchen noch einen Hauptprozessor, der Aufgaben zuweist Prädestinierte Einsatzgebiete: 3D-Rendering, Compression, Verschlüsselung, Visualisierung, Real-Time- Anwendungen

PPE: Power Processing Element, 512k L2 Cache PPU: Power Processing Unit PPSS: Power Processing Subsystem

SPE: Synergistic Processing Element 256k Local Store, Kern–LS: 16 bytes pro Takt SPU: Synergistic Processing Unit MFC: Memory Flow Controller

EIB: Element Interconnect Bus Ringtopologie

BEI: PowerXCell 8i Interface Unit 5 FlexIO links mit jeweils 5 GBps konfigurierbar als 2 FlexIO-Busse

MIC: Memory Interface Controller

mit freundlicher Genehmigung von Matthias Bangert & Michael Paolini

Double Precision: 12.8 GFLOPS per Synergistic Processor Element (SPE) Over 100 GFLOPS per IBM PowerXCell™ 8i processor High-bandwidth (over 200 GB/s) on-chip communication fabric Ausgezeichnete Energieeffizienz

D D D D D D D D D D D D D D D D R R R R R R R R 2 2 2 2 2 2 2 2 DDR2

PowerXCell 8i PowerXCell 8i

Rambus FlexIO ™ D D Flash, RTC D D & NVRAM Axon Axon R R South South 2 UART, SPI 2 2

Bridge Bridge Legac SPI PCI-X PCI PCI-E x16 PCI-E x8 y

Co 4x HSC: HSDC 2x USB 1GbE n 2.0 2x PCI-E x16 IB IB 2 port 2 port IB x4 IB x4

USB to Up to 4 IB x4 to GbE to BC mid plane BC mid plane BC mid plane (tbd)

mit freundlicher Genehmigung von Oliver Rettig & Rudolf Land

Kombinierbar mit HS, JS, LS, QS blades BC-H mit HighSpeed Communication Fabric

x 14 x 4

mit freundlicher Genehmigung von Michael Malms

Verbund von AMD und Cell/B.E. basierten Blades

Datenaustausch über eine Interposer- Karte

Die „Prozessorleistung“ des menschlichen Gehirns wird auf 100 Teraflops geschätzt.

Die Spitzenreiter der aktuellen Top500 Liste erreichen Leistungen von bis zu 478 Teraflops.

“New Roadrunner is expected to break the petaflop barrier.” May 13, 2008 (Computerworld)

SPE SPE SPE SPE apter d ALF PPE z/OS

ork A DaCS SPE SPE SPE SPE Netw

Data Communication + Synchronization Accelerator Library ALF/DaCS Integration Library Framework w/ System z Provides a simple user-level • Performance Low level API that provides programming framework for • Accounting simple data movement Cell library developers that • Security, RACF operations, synchronization can be extended to other • Recovery primitives, simple topology, hybrid systems. • Serviceability process management, error The APIs are designed to be • Virtualization handling portable to other • Support zLinux architectures and z/VM mit freundlicher Genehmigung von Matthias Bangert & Michael Paolini

Linearer Code muss in Vektor-Code umgewandelt werden Identifikation der Rechner-intensiven Teile der Applikation Cell/B.E. sehr gut geeignet für Visualisierung und mathematische Berechnungen

Linux Red Hat Enterprise Linux 5.2, Yellow Dog IBM SDK (Software Developer’s Kit) für Mehrkernbeschleunigung enthält: – C, C++, Fortran: optimiert für Cell/B.E. – Accelerator Library and Framework (ALF) ALF on Cell: Programmer’s guide and API reference. – Data Communication and Synchronization (DaCS) DaCS on Cell: Programmer’s guide and API reference. – Basic Linear Algebra Subroutines (BLAS) – SPE runtime management library (libSPE) – Standardized Single Instruction, Multiple Data (SIMD) math libraries

mit freundlicher Genehmigung von Matthias Bangert & Michael Paolini

Informationen rund um den Cell/B.E. Prozessor: http://www.ibm.com/developerworks/cell Informationen über „Roadrunner“ (Hybrid HPC): http://www.lanl.gov/roadrunner/ Redbook SG24-7575-00 "Programming the CELL/BE Engine” http://www.redbooks.ibm.com/abstracts/sg247575.html

Weitere Fragen? Kontaktieren Sie mich!

Michael Stetter Mgr. Open Systems Hardware Development Extreme Blue Program Manager [email protected], 07031 162801

http://www.linkedin.com/in/stetter http://www.xing.com/profile/Michael_Stetter2

Weitere Informationen zum Entwicklungszentrum in Böblingen finden Sie unter http://ibm.com/de/entwicklung/

IBM®, IBM, the IBM logo, ibm.com, Power and PowerXCell, DB2®, MVS/ESA, AIX®, S/390®, AS/400®, OS/390®, OS/400®, iSeries, pSeries, xSeries, zSeries, z/OS, AFP, Intelligent Miner, WebSphere®, Netfinity®, Tivoli®, Informix und Informix® Dynamic ServerTM, IBM, BladeCenter, and POWER and others are trademarks of the IBM Corporation in US and/or other countries.

Cell Broadband Engine, PlayStation, and PlayStation 3 are trademarks of Sony Computer Entertainment, Inc. in the United States, other countries, or both and is used under license there from.

Linux is a trademark of Linus Torvalds in the United States, other countries, or both.

A current list of IBM trademarks is available on the Web at "Copyright and trademark information" at www.ibm.com/legal/copytrade.shtml Cell Broadband Engine is a trademark of Sony Computer Entertainment, Inc. in the United States, other countries, or both and is used under license therefrom. Other company, product, and service names may be trademarks or service marks of others. All information contained in this document is subject to change without notice. The information contained in this document does not affect or change IBM product specifications or warranties. Nothing in this document shall operate as an express or implied license or indemnity under the intellectual property rights of IBM or third parties. All information contained in this document was obtained in specific environments, and is presented as an illustration. The results obtained in other operating environments may vary. THE INFORMATION CONTAINED IN THIS DOCUMENT IS PROVIDED ON AN “AS IS” BASIS. In no event will IBM be liable for damages arising directly or indirectly from any use of the information contained in this document.