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Frank Soltis,AS/400发明人,被誉为AS/400之父。IBM Power Systems首席科学家。IBM系统结构主设计师。Frank Soltis博士发明了当今IBM e’server i系列服务器中最具创新性的计算机体系结构,由他首次提出的独立于技术的机器接口和单层寻址功能促使了一种全新品种计算机的产生。

(图)Frank SoltisFrank Soltis

Frank Gerald Soltis (born 1940), an American computer scientist, was IBM's Chief Scientist for the System i computers. Based on his Ph.D. research, his pioneering architecture of technology-independent machine interface (TIMI) and single-level store has appeared in these eight generations of IBM hardware: System/38 in 1978, the CISC AS/400 in 1988, the RISC AS/400 in 1995, the web server AS/400e in 1999 (supporting HTTP and TCP/IP), the eServer iSeries, the System i5, the System i, and Power Systems running i (April, 2008).

In 1968, Soltis completed his PhD in electrical engineering from Iowa State University.[1] His PhD dissertation was titled "Automatic Allocation of Digital Computer Storage Resources for Time-sharing".

In November 1968, he took a position with IBM in Rochester, Minnesota. Soltis led the design of the "Amazon" instruction set architecture, an extended version of the 64-bit PowerPC architecture; the Amazon architecture is implemented by the RS64, POWER4, and POWER5 processors used in the IBM iSeries and pSeries computers.

As of 2008, in addition to his IBM responsibilities, Soltis was an adjunct professor of electrical engineering and computer science at the University of Minnesota where he teaches graduate courses on high performance computer design.

Soltis retired from IBM on December 31, 2008.

In February 2009, Vision Solutions, a leading high availability and disaster recovery solutions provider in IBM Power Systems markets, announced Dr. Frank Soltis has joined the Vision Solutions Technology Advisory Board (VTAB). Soltis will share his experience and insight as he helps guide product strategies.

Soltis' By Design column appears in System iNEWS magazine. His books include Inside the AS/400 and Fortress Rochester, The Inside Story of the IBM iSeries.

目录

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著作列表编辑本段回目录

Soltis, Frank G. (1997). Inside the AS/400, Duke Press. ISBN 1-882419-66-9
Soltis, Frank G. (2001). Fortress Rochester: the Inside Story of the IBM iSeries, NEWS/400 Books. ISBN 1-58304-083-8

美国电脑富农:Frank Soltis 编辑本段回目录

 三十年前,如今的有为青年们都还在襁褓里,而他就已经开始推动计算机走向昌明之路,二十年后,后代已经成人,却仍然跟他生活在同一个时代,享受着他继续推动的先进科技,这样的人并不多。

(图)Frank SoltisFrank Soltis

Frank Soltis,IBM i系列首席科学家,POWER芯片设计者,他就是其中之一。"老头"是Frank在IBM中国i系列部门的代称,不过当Frank拖着行李箱,一个人施施然走来时,这个面相仍然可以去领国内"杰出青年奖"的儒雅老外的确让人吃了一惊,也只有在谈及i系列以及前身AS/400,甚至更早的S/38的时候,才在不经意间感受到那比而立之年的人生还要漫长的时光积淀,再看时,"老头"这个中国特定语境下的敬称才真的跟Frank对上了号。 Frank Soltis在技术方向的坚持上,跟麦克尼利、乔布斯等人有相同的气质,都是那么卓然不群,只不过在IBM的罗彻斯特研究中心里一呆就是三十多年,以科学家身份服务于IBM的他似乎更加纯粹一些。他所参与以及主导的技术路线至今仍是IBM以及整个业界关于高性能商业运算的主流方向之一,而其负责的 POWER芯片体系的影响更是广及商业和生活的各个层面,同时远至我们憧憬期盼的未来。 但如果把他看作一个埋首经卷、不问世事的科学怪人那可就错了,Frank以三十多年间从S/38到AS/400、i系列再到如今i5的曲折发展经历告诉大家,在对技术的热情探索之外,向别人推销自己的想法也是至关重要的,否则就没有i系列的今天。而身处IBM这样的庞大帝国中,他也曾这样说过:"当我与 IBM的方向不一致时,就感觉自己站在一条小船上,而IBM就是航空母舰,要一条小船去推动航空母舰改变方向是非常非常困难的,幸运的是,在不懈的努力下,我的确曾经改变过IBM的方向。" Frank对赛车的嗜好也是众人皆知的,尽管他不是单纯追求速度的刺激,但是作为Nord Stern区美国保时捷俱乐部的会员,也的确把时常在夏天的跑道上飙上一把当作莫大的享受,他自己也都承认这跟雄性荷尔蒙有关。 Frank也是那种对人生没有明确规划的人,就像一个皮球,撞来撞去经历过无数转折最终跳进了一条笔直大道,想拐弯也身不由己了。 与IBM的结缘来自于为父亲办公室里的IBM打卡机提供维修服务的IBM工程师,后来这个工程师调到罗彻斯特负责医学设备开发,由于合作方梅奥诊所世界知名,使得Frank动心不已,本来想在夏季实习时去一家航天公司,有了这个诱因,再加上父亲说:"简历上多一项服务于IBM公司的经历不是更好吗?",于是他就去报到了,尽管当时他对计算机并不怎么感兴趣。但不幸的是,医学部门的位置被早到一周的一个人占据了,他有些沮丧,但还是接受了开发银行终端的工作。 这段时间里他的上司给了他很多鼓励(或者叫鼓动),Frank终于开始着迷于这个新奇事物,虽然他在学校学的是电子工程学,但随后一年多在学校里他已经完全投身于计算机设计知识的学习上,而他在艾奥瓦州立大学读博士学位时也选择了计算机设计。 Frank读博士学位时错过了一次大好机会,至少当时他是那么认为的,而现在来看真是因祸得福。当时他的导师Robert M.Stewart正指导着几个尖端课题,Frank看上了其中的符号机项目,这个项目的目标是使用硬件实现程序语言和分时操作系统的软件功能,从而大幅度提高运算性能,当时主要负责具体实施的是仙童研究所,而鼎鼎大名的Gordon Moore(就是提出摩尔定律的那个摩尔)和Robert Noyce也正密切关注和支持着这个项目,很遗憾的是,Frank供职于IBM,而仙童研究所认为符号机项目获得的成果会使自己成为IBM的竞争对手,因此将他拒之门外。

(图)Frank SoltisFrank Soltis

正如熟知IT历史的人一样,仙童对IT产业产生了深远的影响,Moore和Noyce成立了英特尔,而当时也参与了这个项目的David R.Ditzel后来成立了Transmeta,其核心的设计思路和灵感都来自于符号机项目,Frank甚至认为,如果英特尔当初在最初产品上将符号机的思路加以完善的话,那么他们现在将可能拥有一种在芯片上的i系列系统。 但这个使命还是落在了Frank身上,被符号机项目拒绝后,他关注起虚拟存储来,这为他未来奠定AS/400的成功打下了地基。同时他也承认,符号机的一些原则和灵感也对后来的S/38和AS/400有很深的影响。 Frank在虚拟存储上的思路是S/38以及AS/400的根基,因为在这上面已经充分体现了为什么要将理想中的计算机这样设计的原因,说来也奇怪, Frank的思路居然与自耕自足,一户包干的小农主义非常近似,他是这样说的:"我非常不喜欢分时操作系统,那种出租大型机计算机的运算时间而形成的商业模式显然不适合更多的用?",当然,这种想法与他所工作的罗彻斯特有关,当时罗彻斯特认为在将来,会有越来越多的中小型商业用户会应用到计算机这种先进的科技。 他设想的是为用户提供独立的计算机系统,在这个背景下,用户必然会面临多用户和多应用的需求,因此数据在这之间的共享就成为关键问题,而分时系统所构建的系统恰恰相反,它不允许在多个用户之间分享数据。 就这个问题,Frank在博士论文中作了探讨,他提出了单级存储的概念,虽然最终完全应用是在i系列时代,但对于设计一个什么样的计算机这个最关键的方向问题,显然在思考这个问题的时候,Frank已经有了坚定的想法。1968 年,当Frank拿到博士学位回到罗彻斯特的时候,罗彻斯特已经通过System/3进入了计算机设计领域,Frank回来后参与了一个集成了高级语言界面的新型计算机设计项目,这个被他和同事们昵称为"Linus"(跟Linux没有关系)的项目目标是设计出S/3的新的入门级产品,最终这个项目失败了,不过却推动Frank在后面的研究中终于找到了机器界面(MI),这就是Frank神圣五原则中的第一项:技术独立性。

1970年,Frank应要求提出了一个激进的设计方案,在这个方案里,Frank将高级机器界面和单级存储的概念加了进去,新的方案得到了认可,但由于当时正是美国经济萧条时期,人员上一直没办法补足,依据这个方案成立?"先进系统小组"的工作进度被耽搁了。 在1971年,IBM启动了FS(未来系统)计划,力图为一个全新的计算机家族设计目标,核心要求是减少应用程序的开发成本,IBM为这项计划召集了全公司所有的结构设计师,希望在四年里完成这项庞大的工程。 FS 计划中的有领导IBM第一个RISC处理器开发的George Radin,后来被称为RISC处理器之父的John Coche,Tomasulo算法发明者Bob Tomasulo,Frank感慨于当时的众星云集,但也认为正是这种状况导致FS计划最终失败,因为从一开始大家就存在分歧,Frank身在三个设计小组中的新机器界面小组中细分出来的虚拟寻址研究组,即使是在小组里,众人都有两种截然不同的立场,模糊可以区分为保守派和激进派,最后激进派以及来自罗彻斯特的人员被排除在FS计划之外。 虽然被排除在外,但也学到了很多的Frank回到了罗彻斯特,并且感觉到了在罗彻斯特升起的异样的气氛,的确,从这时起,有名的"罗彻斯特城堡时代"开始了。 从技术层面上看,激进派和罗彻斯特人员在小型系统上的关注似乎是被排除在这个未来大型系统之外的原因,不过这也与IBM当时已经意识到S/3与S/370产生了竞争有一定关系。而在当时,IBM新成立的通用系统部(GSD)在管理S/3以及S/7等新产品所带来的新用户群,GSD与IBM传统部门开始在同一个客户之间进行竞争,这种竞争使得传统部门大为恼火。 更直接的原因还在于,美国司法部在1969年以反托拉斯法对IBM提出了指控,使得IBM肢解为几个独立公司的可能性浮出水面。官司胜负是后话,但由于GSD管辖着罗彻斯特,所以罗彻斯特已经被IBM当作是外人了。 "如果拆分成为现实,那么我们很多人都认为,罗彻斯特会成为更大和更有实力的计算机公司",Frank这样说。

FS计划在1975年被终止,而从这之前的1972年开始,Frank找到了两个志同道合的合作者:Dick Bains和Roy Hoffman,三个人齐心协力不断完善着Frank之前提出的先进系统方案,1972年的夏天,Frank和同伴们完成了S/38的设计蓝图,对Frank来说,那是个令人难忘的夏天。 而在这段时间,Frank不仅忙于动脑,也在忙着动嘴,他忙着说服罗彻斯特,先进系统的设计能够成为现实,最终这项计划在1974年得到全力推动。在经历了四年的艰苦工作之后,1978年,S/38终于出世了。 由于先进系统方案招募了FS计划中的不少同道者,并且Frank在FS计划中也得到了不少启示,因此从一些细节上看,S/38有很多地方与FS计划贴近,以至于有人认为IBM将FS计划转交给了罗彻斯特,Frank讲述到,就因为IBM总部也有一些疑问,因此对罗彻斯特进行了规模浩大的技术审计,最后的结论是S/38在FS计划失败的地方成功了,S/38出身于小型系统,但在结构上却在很多地方比FS结构甚至大型机系统结构还宏伟,不过这次审计在感情上对罗彻斯特也造成了伤害,罗彻斯特的城堡精神更见成型,"罗彻斯特城堡"被IBM用来描述这个与IBM若即若离的公司,Frank却觉得这对身处其中的人是一种褒称。 Frank对罗彻斯特城堡精神是这样解释的,当时开发IBM的大型系统、DEC的VMS 系统以及后来的微软WNT系统的设计人员基本来自东海岸,与麻省理工学院等院校早期在计算机领域的研究有千丝万缕的联系,而罗彻斯特却很少雇用这些人员, AS/400的创始人都来自中西部,这使得从S/38开始,到AS/400,一切都显得与众不同。 除此之外,在相当长的一段时间里,罗彻斯特在做着打卡机、迷你计算机、磁盘设备等隔离于IBM核心业务的边缘业务,并且还一度被认为是独立的竞争对手,对罗彻斯特的人来说,虽然孤立,但却独立,因此有足够的自由做自己想做的事情。 尽管城堡精神已经成为过去,IBM已经不是原来那个IBM,罗彻斯特也成为IBM的技术重镇,但Frank对城堡精神的推崇却没有丝毫的消减,在他看来,城堡精神仍然存在,那就是在技术上独立、自主、不懈的追求。S/38之后会是什么,Frank和他的同道们在想,IBM也在想,八十年代初,IBM提出了Fort Knox计划,这项同样是目标宏伟的计划希望将IBM当时存在的五种中型系统统一为一体,Frank干了一件与他的性格不太相符的事情,在他被调入该计划后,因为觉得这个计划"整体思想都是错的",所以很乾脆地笑出了声,结果也是很乾脆地被清除出去。

(图)Frank SoltisFrank Soltis

然而在这个计划之外,罗彻斯特早就预料到这个计划的失败,因此开始为下一代产品作准备,代号"银湖"的秘密计划就此诞生,成员来自S/38、S/36和Frank所在的先进技术项目组。 1985年12月,银湖计划获得了正式授权,Frank担任实验室主任的技术助理,在技术方向上指导着整个计划的推进和实现。也就在这段时间里,DEC公司开始向商业用户销售VAX迷你计算机,而IBM还受困于Fort Knox计划,因此VAX在市场上几乎没有竞争对手,Frank很不平地认为如果AS/400能够早出现的话,那VAX也就没那么猖獗了。 银湖计划从完全启动到完工只用了二十六个月的时间,但也不是一帆风顺的,最大的难题在于S/36和S/38的融合,这是两个截然不同的系统,双方存在很多争执。S/36的人认为S/38用了几M内存而S/36只需用几百K内存就可以满足用户的需求。但最终还是采用了S/38的结构,不过IBM还是追加了 4M内存来保证S/36环境的性能为用户所接受。

虽然彼此争吵,但他们还是发现了各自的优缺点,并且将这种难度极高的融合工作进行了下来,将各自系统中最好的特性加到了AS/400中。1988年6月21日,IBM正式发布了AS/400,为此IBM举办了有史以来最为盛大的发布会。 经过最初的调整,AS/400很快成为IBM的经典产品,在经过九十年代初期的全新设计后,AS/400的盛名一直延续到1997年,当年在痛苦的命名工程结束后,AS/400终于"变脸"成为IBM eServer i系列,不过显然很多用户都不领情,直到七年后的现在,甚至是中国市场,不少用户仍然以"400"来称呼i系列,即使是在2004年发布i5的现场。 在进入i系列时代后,AS/400所具备的一些特性在一些人看来已经开始消失,而在今年推出的i5身上,POWER5芯片以及虚拟引擎的采用更使得i系列区别于其他服务器的特点不再那么明显,尽管我们可以看到i5在应用整合以及性能上的极大提升,但由于IBM在硬件平台上的整合策略,对于i系列的未来,人们还是看到一些变化,在Frank对i5的讲解中,也可以看到的是他原有的五大神圣原则的一些变化,他更强调i5在应用上的进一步革新,特别是基于 POWER5芯片和虚拟引擎下,用户在IT环境上的集成以及进一步的应用集成,实际上,但他开始关注芯片之后,这些变化就已经开始起步了。 早在AS/400设计的时候,Frank就开始关注芯片,当时大多数人都认为采用IBM当时现成的801处理器是最佳选择,因为801是全球第一款真正的 RISC处理器,但Frank却认为801是32位的,不适合AS/400,为此他专门组织了一个小组801处理器进行改造,以使其成为64位架构。 到了九十年代,IBM开始推动单一平台策略,其中将通用的64位POWER芯片应用于AS/400是其中一部分,这个想法听上去跟之前IBM失败的Fort Knox计划何其相似,但Frank却认为,该是改变的时候了,为此他放弃了亲自作出的IMPI结构,并且还跟反对者展开了讨论,其激烈程度Frank用了"角斗"一词来形容。 为什么会有这样的变化?Frank回答很简单,因为他看好RISC的前景,但他需要的是64位RISC芯片,这也是为什么在九十年代早期,应用于 AS/400的POWER芯片仍然具有专属性质的原因,而直到1997年,RS/6000的硬件升级才推动两个产品系列在硬件上走向统一。

(图)Frank SoltisFrank Soltis

AS/400采用POWER芯片结构的意义非常重大,当时有外界多家公司支持,但IBM内部还缺乏强有力的支持者,在Frank的推动下,当时的IBM总裁Jack Kuehler也对罗彻斯特作了大量说服工作,AS/400终于挺身而出,不仅成就了自己,也成就了POWER,自此之后,POWER处理器的发展日益广泛,到现在POWER芯片的各类版本不仅在服务器、苹果电脑上运行,也被广泛地应用于各个领域,如磁盘阵列、磁带库的控制芯片、手持设备、游戏机等等。 在i5上,Frank介绍说IBM在硬件上已经实现了单一平台,而以网格计算实现IBM随需应变,按需计算的策略是他现在正在继续向前推进的目标,如果说 S/38是他初进IBM的理想国,那么表示会继续在IBM工作下去的Frank应该会把这个社会大同的目标看作他下一个已现轮廓的理想国。

Frank在《罗彻斯特城堡》一书中所提到的他理想中的计算机应该遵循的五大原则,他以"神圣"这样一个形容词来强调这些原则的不可违背性,请容许简要复述Frank视为铁律的这些要点。 技术独立性:AS/400以及前身和后继者的系统由软件定义,程序并不直接跟硬件对话,而是由一个超越各类硬件特性的机器界面(MI)负责与硬件的沟通。 基于对象的设计:AS/400完全基于对象设计,这意味着系统中所有程序、文件、数据都是一个完整的对象,每个对象都有描述和数据两个部分,这种复合结构确保了系统中所有对象的数据完整性。 硬件集成:AS/400定位于通用商务环境,用户将对大量数据进行简单操作,硬件设计上强调均衡设计。 软件集成:这是AS/400以及i系列历来突出的特性,也是外界攻击的"封闭性"和"专有性"的由来,不过作为一种应用需求思路的体现,显然AS/400在认可者中获得的称誉远高于攻击者的贬低。 单级存储:这个原则是Frank最初进入计算机设计领域时就领悟到的一点,并且被写进了他的博士论文里,这种设计的初衷是要让计算机用户方便地在各个应用程序之间共享信息,这种设计使得现在的i系列在64位下的寻址空间可以管理高达180亿亿字节的数据地址,而i系列还可支持128位寻址空间,容量几乎是无限的。历史碎片 1948年,Frank的博士导师Robert M.Stewart还是艾奥瓦州立大学的研究生,打扫实验室的时候他亲手拆掉了世界上第一台电子数字计算机Atanasoff─Berry,当时他以为是堆废品。 1980年,当IBM为自己的PC寻找操作系统时,众所周知,DRI的Gary Kildall把世界上一张最昂贵的合约丢给了微软,而几年后,Frank因为一项合作与DRI公司有了接触,每次去DRI的时候,对方都会说: "1980年夏天那个倒霉的日子,我们搬起石头砸了自己的脚。" 1981年,Data General公司申请了一系列专利,涵盖S/38的诸多设计思想,而更早时候IBM并未就S/38的软件成果申请专利。1994年,DG起诉IBM,宣称AS/400多项技术侵犯其专利,双方律师团大战五年。如果IBM输掉,那么AS/400将遭遇灭顶之灾。但DG并没活到案子的庭审阶段,1999年 EMC收购了DG,IBM逃过一劫。 1998年,Frank准备悬赏一百万美元,以招揽黑客高手来证明AS/400的安全性,结果被大多数客户反对,因为他们担心AS/400成为黑客关注的焦点,从而引发黑客去攻击他们,因此活动最终没有举办,尽管Frank已经作好了一切准备。 2001年,OS/400的新版本增强了对PC服务器的支持,I系列具有了直连和管理运行Windows2000的外部x系列服务器的功能,Frank建议每一台i系列服务器都贴上大大的"英特尔Outside"标签。 2003年,IBM与Sony合作,在实验室进行AS/400运行在PlayStation上的测试,Frank说:"我不敢确信那是个巨大的市场,但是我们正在努力来实现目标。" (文出ibm中国站)

IBM Power6 谁与飙速编辑本段回目录

  当前的Unix服务器市场竞争是看谁跑得快。Frank Soltis,这位IBM i系列全球首席科学家,无疑是一个速度的偏爱者。虽然已是祖父级的人物,但在众人眼中,他依然是美国罗彻斯特小城里那个爱飙车的老小伙儿。5月25日,在云南迪庆州香格里拉县的IBM System i 论坛上,Frank为众人解读微了处理器行业的最新技术发展趋势。在他眼中,IBM Power6 处理器的高速度再次续写了摩尔定律。

(图)Frank SoltisFrank Soltis

  IBM的深蓝战胜国际象棋大师使芯片的计算速度为世人所知。直到今天,各大厂商围绕处理器的性能的竞赛从未停止。但不约而同遇到的问题是,如果让芯片跑的快,处理器就会变得很热,随之功耗也会增大。据调查,一个美国大公司的用电量大于一个小城市的用电量。一些厂商的做法是不得不让芯片跑得慢一些,以图更稳定。但由于这些厂商减缓了速度,用户会觉得他们的应用变慢了。当今年的5月,Power6横空出世,似乎预示着问题有了转机,处理器之间的飙速度又要开始了。Frank认为,之所以IBM新推出的双核Power6处理器让人振奋,在于其速度是上一代Power6处理器的两倍,为4.7GHz,但运行和散热所消耗的电能基本相同。与此同时,IBM推出一款采用Power6的新型服务器IBM System p570,并在节能和虚拟化技术方面有所突破。 根据TPC-C性能基准测试,IBM新的2到16内核服务器每个内核的性能是HP Superdome服务器每个内核性能的3倍。Power6处理器的速度几乎是HP最新安腾处理器的3倍,Power 6带宽为300GB/秒,可以在60秒内下载整个iTunes目录。IBM系统与科技事业部亚太区产品总监贾成儒透露:“实际上,在我们的实验室里, Power6的速度已经达到了6GHz。”
  “IBM跟业内同行不同,我们不能使它减缓,我们要使它更快,时钟速率增加了一倍,这让所有竞争者都无法接近。”Frank说。
  据了解,早在2004年4月以来,已有超过1400余名研发人员加入了Power 6架构团队。在2005年3月,IBM公司就已经做好了基于Power6架构的Unix服务器市场战略。Power6处理器作为战略的一个重要组成部分,也决定了它是未来Unix世界的必然方向。作为一家技术领先的公司,IBM对于Power6架构研发有着持续巨大的投入。
  Power6架构所采用的铜芯片、绝缘硅(这两种材料用于减少热能)、多内核和并发多线程技术领先竞争对手1~3年时间。
  Power6采用65纳米绝缘硅、10层金属层工艺制造。IBM的65纳米工艺提供了0.65微米的SRAM单元和0.45微米的单元以提高密度。存储阵列单元使用了比逻辑元件更低的电压,以减少功耗。此外,Power6 功耗还可以受使用者的控制,使其在低电压下运行。
  Power6有极高带宽可提供给处理器。在5GHz下,每个MPU都有300GB/s的带宽,大约80GB/s来自三级高速缓存、75GB/s来自内存、80GB/s来自MCM内总线、50GB/s来自远程处理器、20GB/s来自本地I/O。Power6的带宽通常比Power5+系统增加了一倍,这是由于频率提高、添加了一些新接口。Power6的非核心功能其运行频率都是核心频率的一半,2GHz到2.5GHz之间;而各种Power5+处理器的频率大约为0.8GHz到1.15GHz。

(图)Frank SoltisFrank Soltis

  与Power4·5一样,Power6着重于系统架构事关重大的大系统环境。每个Power6微处理器单元(MPU)作为2路单芯片多处理器 (CMP)设计来实现,340平方毫米的一块芯片上集成了两个同步多线程处理器以及每个核心都有的专用二级高速缓存。至于高档型号,四个Power 6 MPU将封装在一个多芯片模块(MCM)内,另外还有四个三级全相联高速缓存(victim cache),每个大小是32MB。
  Frank描述这个处理器是在一个磁托架上放四个芯片,由7.9亿个晶体管实现四个核,但IBM决定只实现两个核,其他两个作为备用,冗余的晶体管可以照顾到其他的事情,而非单一的多芯片完成单个任务。因此每个芯片上都有很多冗余的晶体管,我们可以把系统的可靠性、高可用性跟其他功能或者其他智能放在芯片里,让我们的芯片在节能方面达到更好的效果,我们用多芯片完成某些任务,而不是用单一芯片完成所有的任务,这种对照就好比用四个大脑与一个超级的脑子做事情,我们也有良好的手段让四个大脑之间彼此交流。前者能够动态地增加计算能力,当用户的业务需要新应用程序时,IBM就可以给用户一个密码来激活其他两个芯片来满足需求。
  坚持“双核”路线与当前Intel的“多核”主义和Sun的多线程技术在理念上截然不同。IBM的立场是“我们可以做四核,但我们只做双核”。对于多核和多线程技术,Frank再次口出惊人之语:“让他们去继续他们的多核竞赛吧,我们不追求那么多核。让用户从单核过渡到多核需要一个很长的过程。处理器不只是要看处理速度,我们的带宽使数据流速率是其他芯片的30倍。”
  日前,多核和多线程的声势日上。Sun公司宣布,它正在全力推进芯片多线程(CMT)技术的创新,并建立了多线程技术的实验室。Sun公司认为,应该革新处理器架构使其具备足够的适应能力,计算性能的提高不应以高额的能源和空间消耗为代价;如果采用多线程架构,处理器的结构就可以更简单,时钟频率也不必太高,从而可以降低处理器的电能消耗。

尘封30年的POWER故事编辑本段回目录

可以说,POWER Systems来得声势浩大,而p和i退去的步伐略显匆忙。面对如此变革,人们忍不住站在服务器发展的历史桥头感叹一句:逝者如斯夫。IBM首席科学家Frank Soltis博士可能就是其中之一,因为i是在这位AS/400之父的怀中长大的,今天他又开始哺育POWER。

(图)Frank SoltisFrank Soltis

“这次System i和System p整合成POWER Systems并不是IBM心血来潮。这样的整合首先肯定是为了更好地维护客户的利益,而事实上IBM多年前就计划要整合这两条产品线——这一时间甚至早到这两条产品线还没有正式诞生之时。”Frank Soltis回忆的这段历史既匪夷所思,又极具戏剧性,却也是第一次真正地解释了什么是“POWER”。

时光倒退三十年,上个世纪70年代初的IBM公司准备开发一个未来的操作系统,那时没有Windows,也没有Linux,IBM实验室把这个系统命名为“系统38”。在Frank Soltis的带领下,该系统在1978年10月正式面世,而后来的AS/400和i服务器所使用的操作系统都源于“系统38”。目前众所周知的AIX操作系统是在80年代IBM基于不同业务需求而设计出来的一个基于Unix架构的操作系统,后来AIX就在IBM的工作站(比如“系统6000”,后来更名为RS/6000,也就是System p的前身)上被大家广泛使用了。

当年,在Frank Soltis基于主机架构研发芯片系统时,正在研究未来处理器的芯片专家John Cocke给Frank Soltis推荐了一款芯片,该芯片是基于RISC架构的,不过其存在着一些技术问题。“‘系统38’要求单机存储,对于处理器的要求也很高,而当时的RISC芯片性能还不足以支持。”Soltis解释说。此外,John Cocke推荐的RISC芯片还是32位的,而Soltis想要的是更高位带宽的芯片,自此就注定了后来几十年AS/400和i的高贵血统。

“我当时觉得,不能为了使用朋友所推荐的芯片而妥协系统设计,否则会给客户使用带来不便。”Frank Soltis回忆说:“如果那个时候我决定采用RISC芯片的话,‘系统38’将是世界上第一个使用RISC芯片的系统。”

游说Frank Soltis失败之后,John Cocke在1986年基于该芯片研发了首台RISC架构的Unix工作站,其代号为RT PC。尽管IBM对该工作站寄予厚望,但是其很快就夭折了,并且,RT PC被业界认为是:计算力不足、价格太高。“那个时候,PC RT在业界并没有太大的成就,毕竟当时运行Unix的工作站受关注的程度还相当小。”Frank Soltis评价说。

世事难料,到了1990年,IBM基于全新的RISC架构推出了RS/6000,而该系统的架构也被正式命名为POWER(Performance Optimization with Enhanced RISC)。这也就是后来在“蓝色基因”、IBM服务器、苹果电脑上大显神威的POWER处理器的名字的起源。

(图)Frank Soltis著作Frank Soltis著作

i和p的恩怨情仇

倾听三十年前发生的这段POWER故事,相信很多人都会向Frank Soltis提问:i和POWER处理器芯片是在什么时候产生“感情”的呢?i和p的服务器走到一起的根本原因又是什么呢?

“假如你仔细看‘系统38’的处理器就会发现,它的指令集跟大型主机370的指令集基本是一致的。所以,可以说,‘系统38’的处理器是基于大型主机的处理器。”Frank Soltis说。到了1988年,IBM推出AS/400的时候,使用的处理器也就是当年‘系统38’经过优化以后的48位处理器,而大型主机是31位的,甚至不是2的倍数。

后来,随着AS/400业务的不断增长,新品不断推出,高端机近乎达到了大型主机的地步。这让Frank Soltis感觉到AS/400需要更高性能的处理器芯片,而不是32位的RISC芯片。1991年,他向IBM提出了一个建议:应该让AS/400和RS/6000的芯片趋于统一,并让芯片不只为某个平台而研发,而应该是不同的服务器共用一种芯片。

“当时,IBM的服务器开发都是各立门户,各个部门开发自有的芯片和系统。有些人就认为,想要开发一个共用的处理器芯片是不可能的。”Frank Soltis描述说。

不久后,IBM的高层就采纳了Frank Soltis的建设性意见,并从各个部门抽调人手组成了专门的研发部门,开始着手研发64位的RISC芯片。“我们聚集了芯片技术的各种专家,共同成功研发了一个新的POWER架构,让它走上了64位的道路。”但Frank Soltis所在的System i部门仍在独立地开发适合商业应用环境的i操作系统。

1995年是一个值得纪念的时间点,因为那年IBM率先在AS/400上使用了最新的64位POWER处理器芯片。为了让IBM服务器在商业计算和科学计算等方面都有很好的性能表现,1997年该芯片架构又被应用到了RS/6000上。至此,i和p开始走上了漫长的“牵手”之路。

AS/400商业应用,RS/6000工程应用,虽然采用了相同的POWER架构,但是微码差别很大,矛盾也由此产生。经过十多年的测试、磨练和应用,在IBM发布POWER 4的时候,在CPU、内存等系统层面实现了部分的统一;到POWER 5发布的时候,在硬件平台上的系统微码已经做到95%的统一;而在推出POWER 6之后,Frank Soltis和IBM的研发团队终于做到了完全的统一。“直到现在IBM才把这两个平台进行统一,并整合成为拥有共同POWER芯片基础的POWER systems。”Frank Soltis说。

i5何去何从?

这是一个严肃且带有些伤感的问题,因为这次POWER的整合涉及到System i部门的数千工作人员和上万System i服务器的商业用户。在4月下旬举办的IBM System i 2008高峰论坛上,这位年过半百的科学家踌躇地走上讲台,做了一个名为“对于i,这意味着什么?”的演讲,讲述了他作为AS/400之父、历代i操作系统架构师的情感转变。

在今天,假如人们口头提及i5,其范畴相信绝不仅限于服务器硬件,而更可能指的是平台之上的i5操作系统。因为这是一个值得全世界称赞并被载入典藏的商用操作系统,之前所有选择System i服务器平台的用户都是冲着其操作系统去的。其优点枚不胜举,例如它是现今世界上惟一没有被病毒攻破的系统,用户不需要担心数据的安全问题;它为商业用户度身打造的应用环境可以使IT资源最高效的使用;它集成了AIX等其他架构的环境,集成了经过优化的大部分常用商用软件。

经过了十年发展,难道从AS/400到i5的一步步足迹就如此随手抹去?很多用户一时无法接受,POWER时代的i5究竟何去何从呢?“IBM推出POWER,并不意味着i就消失了。IBM还将继续保持对i5的投入,保护对用户原有IT系统的投资。”Frank Soltis向国内i5的用户承诺,新版本的i5操作系统将在接下来的几个月内逐一发布,甚至在未来10年,IBM仍会有强有力的技术支持团队和服务团队支持i5。”

实际上,POWER服务器的横空出世还带来了几个有着深远影响的变化。如解决了i和p的差价问题,因为此前i5的操作系统和集成应用与服务器硬件平台是捆绑的,所以同规格的i总是比p贵很多,今后用户可以买统一的POWER硬件平台,自由选择i、AIX或是Linux等不同价格的操作系统和软件服务。Frank Soltis解释说:“IBM给客户带来的最终效益就是客户可以选择多个不同的操作系统,且应用可以在不同的操作系统上共享,用户将来面对的是一个共享和共赢的环境。”

另外,随着IT环境的多元化,用户也需要更多的应用方案来支持,i5相对封闭已经无法满足这样的需求了。刀片、虚拟化等技术的普及,使得必须允许用户在原来i系列的基础上实施和满足更多新的应用。p和i架构完全统一之后,i的用户就可以将其关键业务应用转移到包括高性价比的新型刀片服务器在内的新系统上,从而提高性能和使用效率。

Frank Soltis郑重地承诺说:“我们已经开始研制POWER 7的芯片,对于i来讲,i5决不是终结。配合POWER 7的来临,IBM还会推出i7的版本,以后i也还将持续发展。”

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