IBM|IBM 下一代 Z 系列处理器 ''Telum'' 或展示了 CPU 缓存的未来_IBM|下一代|Z|系列处理器|&

在上个月举行的 HotChips 33 上，IBM 公布了其下一代 Z 系列处理器 “Telum” 。这款处理器采用了全新的内核架构，针对 AI 加速做了优化。其配置了 8 核 16 线程，频率超过 5GHz，采用了三星 7nm 工艺制造，核心面积为 530 平方毫米，集成了 225 亿个晶体管，拥有全新的分支预测、缓存和多芯片一致性互连。
IBM 的 Z 系列处理器以拥有大型 L3 缓存而出名，并有单独的全局 L4 缓存，可作为多个处理器之间的缓存。不过在 Telum 上，不但没有了 L4 缓存，而且 L3 缓存也没有了。要知道无论英特尔还是 AMD，现在都尽可能增大 L3 缓存容量或增加 L4 缓存以提高性能，比如在 AMD 采用 3D 垂直缓存（3D V-Cache）技术的 Zen 3 架构桌面处理器，为每个 CCD 带来额外的 64MB 7nm SRAM 缓存。

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近日，Anandtech 发表了一篇文章，讨论了 Telum 的缓存架构。
现代的处理器普遍都有多级缓存，至于为什么会这样，可以看我们《超能课堂 (133)：为什么 CPU 缓存会分为 L1、L2、L3？》大概了解一下。简单来说，越靠近执行端口的缓存越小但越快（比如 L1），缓存越多且越大那么访问所需的周期就越长（比如 L3）。缓存除了大小，延迟也很重要，通常缓存越大延迟越大，缓存命中率也会更低。
为了更有效利用缓存，芯片设计公司需要分析这款处理器将用于哪方面的工作负载，以提高设计的效率。IBM 的产品一般都是大型主机使用，大多是政府或银行这样的客户，对安全性和稳定性极高，这些产品都有故障安全和故障转移功能。
IBM 在上一代 Z15 产品上，基本单元是一个由五个模块构成的系统，其中四个是计算模块（CP），一个是控制模块（SC）。四个计算模块每个有 12 个内核和 256MB 共享的 L3 缓存，核心频率为 5.2 GHz，面积为 696 平方毫米。四个计算模块两两配对，各自与控制模块相连。控制模块拥有 960MB 的 L4 缓存，并与四个计算模块共享。Z15 采用了 IBM 和 GlobalFoundries 联合研发的 14nm FinFET SOI 特殊工艺制造，L1 和 L2 缓存与核心频率一样都是 5.2 GHz，L3 和 L4 缓存则是半速的 2.6 GHz 。
这意味着单个 IBM Z15 系统是 25 块 696 平方毫米的芯片组成，共有 20 x 256MB 的 L3 缓存，还有 5 x 960MB 的 L4 缓存，以全对全拓扑连接。

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IBM 没有将新一代产品称为 Z16，而且称为 Telum，可能是因为对缓存的采用了不同的处理方法。Telum 采用三星 7nm 工艺制造，单芯片拥有 8 个核心。IBM 将两个芯片封装在一起，将四个同样封装的处理器组成一个单元，然后将四个同样的单元组成一个系统，整个系统共有 32 个芯片和 256 个核心。