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浅析IBM新一代zEnterprise System大型主机的设计

2013-12-29 11:47| 发布者: admin| 查看: 376| 评论: 0

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摘要: IBM发布了新一代的大型主机(Mainframe)zEnterprise System,并以全新的方式取代了传统的z9、z10这样的产品编号。zEnterprise System在总体设计上继续延续了System z系列的传统,并针对当前企业IT架构与新的应用理 ...
IBM发布了新一代的大型主机(Mainframe)zEnterprise System,并以全新的方式取代了传统的z9、z10这样的产品编号。zEnterprise System在总体设计上继续延续了System z系列的传统,并针对当前企业IT架构与新的应用理念,在提供最高可靠性与可用性的基础上加入了创新的设计。下面我们就在zEnterprise System大型主机在中国发布之际,简要介绍一下它的基本架构与设计。

zEnterprise System的主机设计

作为IBM投入超过15亿美元而开发的System z主机的最新产品,zEnterprise System的目标并没有变化,它在企业IT架构中的角色也没有变化,反而凭借着革命的异构混载集成设计,使其具备了更强的可扩展性,与原有的主机管理平台,为企业IT提供了更高的服务质量(QoS),下面我们先来看看它的总体构成。

zEnterprise System由两大部分组成,一个就是zEnterprise 196中央处理器联合体(Central Processor Complex,简称CPC,图中左边的两个机柜),另一个就是刀片扩展模组(zEnterprise BladeCenter Extension,简称zBX,图中右侧的机柜),除了硬件之外,当然还有重要的管理平台——zEnterprise Unified Resource Manager(zEnterprise统一资源管理器),而zEnterprise System的目标是在能耗、性能、虚拟服务器、网络、Hypervisor(虚拟机平台)与运营方面为大型主机建立一个新的标杆

我们可以看出zEnterprise 196 CPC是由两个框架组成,分为Frame A(框架A)和Frame Z(框架Z),这种设计与z10相同,其具体的结构如下:

zEnterprise 196 CPC的风冷型号结构图,左则是框架Z,右侧是框架A,可以看出框架Z主要是辅助性设计,如电源、I/O、管理等,而框架A是主处理设计,包括了处理器库(Processor Book)以及高速互联I/O、和冷却设备,在风冷型号中,冷却模块是风冷模式的

水冷模式的zEnterprise 196,与风冷模式相比,最大的不同是在框架A中用水冷模块替换了风冷模块,并相应的对一些排线与模块位置进行了调整

目前,zEnterprise 196共有5种型号,原有的z10可升级至所有型号

zEnterprise 196 CPC目前共有5种型号,有这5种型号的区别将在下文中做进一步介绍,IBM表示将在2010年第四季度推出zEnterprise 196 CPC,而zEnterprise 196 CPC M80将提供最强大的性能。

IBM表示,zEnterprise 196 M80主机对于新的工作负载,性能是现有z10最高端E64型号的1.6倍,保持了应该有性能进步幅度

IBM大型主机的一个鲜明的特色就是采用了中央处理器(CP)与系统辅助处理器(SAP,System Assist Processor)组成,其所采用的CP既不是IBM自家的POWER,也不是x86,而是一个“IBM独立自主”的,基于z/Architecture主机架构而开发的处理器,其采用复杂指令集架构(CISC),有246条复杂指令负责微码执行,而另外211条复杂则分解为类似于RISC的操作,因此虽然在总体架构上是CISC,但也兼具了RISC的优点。

zEnterprise 196所采用的CP的主频高达5.2GHz,这应该是当前最快的CISC处理器,而为了保证最高的处理密度,IBM仍然采用其惯用的MCM(Multi-Chip Module,多芯片模块)封装方式将多个CP封装在一起,以提供最高的性能。

IBM正式发布新一代zEnterprise大型机(组图)

zEnterprise 196 CPC所采用的CP-MCM模块,这个陶瓷模块是新大型机的中央处理单元,封装了目前世界上最快的微处理器(5.2GHz),使得新大型机的性能比上一代高出了60%,而耗电量是相同的。每个模块每秒能够执行500亿个指令

zEnterprise 196采用模块化的CP子系统模块设计,即处理器库(Processor Book),每个库的外形就像一个刀片服务器,一台zEnterprise 196中最多装4个处理器库。每个库上,安装有一个CP-MCM模块,30个DIMM,最高内存容量960GB(每DIMM 32GB容量)

zEnterprise 196最多可装载4个处理器库,而每个库之间用专用的FBC(Fabric Book Connectivity)总线连接

MCM模块的内部设计,共集成了6个处理器单元(PU,Processor Unit)和两个存储控制芯片(SC,Storage Control),

zEnterprise 196使用的MCM模块外形尺寸为96mmX96mm,采用103层玻璃陶瓷衬底设计,引脚采用LGA形式(共7356个引脚),每颗MCM的总晶体管数量超过了110亿个。

MCM内部芯片的拓扑图,其中GX是与主通道适配器(HCA)连接用的I/O总线,每方向带宽10GB/s,FBC就是处理器库之间的互联接口,而从拓扑图中,我们可以看出PU的设计并不一样,只有PU0、PU1、PU2这三个带有内存控制器,每个控制器有5个内存通道,而另外三个则没有内存控制器


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