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Eingespieltes Team: Power-CPU und Red Hat Openshift für hybride Unternehmens-Clouds IBM enthüllt IBM Power10-Prozessor

Autor: Ulrike Ostler

Am heutigen Montag stellt IBM die jüngste Generation seiner Prozessorfamilie „Power“ vor. Mit dem „Power10“-Prozessor will IBM eine Plattform bieten, die den Anforderungen des hybriden Cloud-Computing in Unternehmen gerecht wird. Gegenüber den Version-9-Varianten bietet die 7-Nanometer-CPU höhere Leistung, bessere Energie-Effizienz und mehr inkludierte Sicherheit.

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„IBM Power10“ im 7-Nanometer-Formfaktor auf einem Silizium-Wafer. Jeder Chip liefert bis zur 3-fachen der Kapazität und Energie-Effizienz der vorherigen Power-Generation und eine bis zur 20-fach schnellere KI-Inferenzierung.
„IBM Power10“ im 7-Nanometer-Formfaktor auf einem Silizium-Wafer. Jeder Chip liefert bis zur 3-fachen der Kapazität und Energie-Effizienz der vorherigen Power-Generation und eine bis zur 20-fach schnellere KI-Inferenzierung.
(Bild: IBM)

Der IBM Power10-Prozessor verwendet ein auf Energie-Effizienz und Leistung ausgerichtetes Design in einem 7-Nanometer-Formfaktor. Es ist der erste von IBM kommerzialisierte Prozessor, der mit 7-nm-Prozesstechnologie gebaut wurde. Dafür arbeitet IBM Research seit mehr als einem Jahrzehnt mit Samsung Electronics Co. Ltd. im Bereich Forschung und Entwicklung zusammen. Die Kooperation beinhaltet auch die Demonstration der ersten 7-nm-Testchips der Halbleiterindustrie durch die IBM Research Alliance.

Zu erwarten sind Verbesserungen in der Energie-Effizienz, und Auslastungskapazität. IBM Power10 soll eine bis zu 3-fache Steigerung der Energie-Effizienz des Prozessors pro Sockel liefern. Dabei basiere die dreifache Leistung auf einer vor der Entwicklung durchgeführten Analyse von Integer-, Enterprise- und Floating-Point-Umgebungen auf einem Power10 Dual-Socket-Server mit 2x30-Kern-Modulen, die mit den Tests auf einem Power9 Dual-Socket-Server verglichen wurden, der mit 2x12-Kern-Modulen ausgestattet ist; beide Module haben das gleiche Energieniveau.

Die zu erwartenden Kapazitätsverbesserungen soll es IBM Power10-basierten Systemen ermöglichen, im Vergleich zu Power9-basierten Systemen eine bis zu 3-fache Steigerung von Benutzern, Arbeitslasten und Openshift-Containerdichte für hybride Cloud-Workloads zu unterstützen. Dies kann sich auch auf mehrere Rechenzentrumsattribute auswirken, um die Effizienz zu steigern und die Kosten zu senken, zum Beispiel beim Platz- und Energieverbrauch, während gleichzeitig Hybrid-Cloud-Benutzer mehr Arbeit in einem kleineren Footprint erledigen können.

Gefertigt von Samsung

Nach Herstellerangaben stellt der IBM Power10-Prozessor, der über einen Zeitraum von fünf Jahren mit Hunderten von neuen und angemeldeten Patenten entwickelt wurde, eine bedeutsame Entwicklung in der IBM-Roadmap für Power dar. Bis es erste Systeme auf dem Markt gibt, die die Vorteile der CPU nutzen können, vergeht allerdings noch Zeit. Sie werden voraussichtlich in der zweiten Hälfte des Jahres 2021 verfügbar sein. Samsung Electronics wird den IBM Power10-Prozessor herstellen. Somit wird die Halbleiterfertigungstechnik von Samsung mit den CPU-Designs von IBM kombiniert.

Die Prozessorinnovationen, die IBM herausstellt, sind folgende:

  • Es ist der erste kommerzialisierte 7-nm-Prozessor von IBM, von dem erwartet wird, dass er eine bis zu 3-fache Verbesserung der Kapazität und der Energie-Effizienz des Prozessors innerhalb desselben Leistungsbereichs wie IBM Power9 bietet. Das ermöglicht letztlich eine höhere Leistung.
  • Die CPU unterstützt Multi-Petabyte-Speicher-Cluster mit einer neuen Technologie, die mit „Memory Inception“ bezeichnet wird. Diese hat IBM entwickelt, um die Cloud-Fähigkeit und Wirtschaftlichkeit von speicherintensiven Arbeitslasten, etwa durch die von Independent Software Vendors wie SAP oder große Modelle bei KI-Analysen verursachten, zu verbessern.
    Memory Inception bewirkt, dass jedes System, das auf Power10 basiert, in einem Cluster auf den Speicher des jeweils anderen zugreifen und diesen gemeinsam nutzen kann. Dadurch entstehen Speichercluster mit einer Größe von mehreren Petagabyte. Also können Anwendungen auf einem einzigen System ausgeführt werden, aber sie können auf den Speicher zugreifen, wo auch immer er sich befindet, genauso wie auf dem System, auf dem er läuft.
    Damit verfügt diese Technologie sowohl für Cloud-Benutzer als auch für Anbieter das Potenzial, Kosten- und Energie-Einsparungen zu erzielen; Cloud-Anbieter können mehr Kapazität mit weniger Servern anbieten und Cloud-Benutzer müssen weniger Ressourcen für ihre IT-Anforderungen mieten. Angesichts des breiten Spektrums von Anwendungen, die heutzutage speicherintensiv sind – etwa CRM-, ERP- und Supply-Chain-Anwendungen -, wird erwartet, dass dies für diese Umgebungen eine Neuerung darstellen wird.
  • Power10 verbessert die Inferenzfähigkeit der KI im Kern, so dass keine zusätzliche spezialisierte Hardware erforderlich ist. Im Prozessor sind Matrix-Mathematik-Beschleuniger eingebettet. Das Extrapolieren wird genutzt, um im Vergleich zu Power9 zehn-, fünfzehn- und zwanzigmal schnellere KI-Inferenz für FP32-, BFloat16- und INT8-Berechnungen pro Sockel zu liefern.
    Das zielt insbesondere auf die Integration von Künstlicher Intelligenz in Geschäftsanwendungen und entspricht einem allgemeinen Trend: Da die KI in transaktionalen und analytischen Arbeitsabläufen immer mehr in Geschäftsanwendungen eingebettet wird, wird die Inferenzierung der KI zu einem zentralen Bestandteil von Unternehmensanwendungen.

Absicherung der Hybrid-Cloud

Außerdem unterstützt die CPU unterstützt mehr Sicherheitsfunktionen, einschließlich transparenter Speicherverschlüsselung. Die Hardware-Speicherverschlüsselung bietet End-to-End-Sicherheit und ermöglicht im Vergleich zu Power9 eine schnellere Kryptographieleistung dank der der vierfachen Anzahl von AES-Verschlüsselungs-Engines pro Kern. Damit soll die CPU auch für zukünftige kryptographische Standards wie quantensichere Kryptographie und vollständig homomorphe Verschlüsselung geeignet sein.

Um einer höheren Containerdichte Rechnung zu tragen, hat IBM den Prozessor darüber hinaus so konzipiert, dass es neue, gemeinsam mit der IBM Power10-Firmware entwickelte hardwareverstärkte Funktionen zum Schutz und zur Isolierung von Containern bietet. Sollte ein Container kompromittiert werden, verhindert er, dass andere Container in derselben virtuellen Maschine (VM) von demselben Einbruch betroffen sind.

Um Kunden besser in die Lage zu versetzen, sich proaktiv und in Echtzeit gegen neue Anwendungsschwachstellen zu schützen, wurde IBM Power10 zudem so konzipiert, dass die Benutzer eine dynamische Ausführungsregisterkontrolle erhalten, das heißt: Sie können Anwendungen entwerfen, die widerstandsfähiger gegen Angriffe sind, bei minimalem Leistungsverlust.

Power10 und Openshift

Wesentlich für den Erfolg dürfte auch Tatsache sein, dass es ab der zweiten Hälfte 2021 mit dem Power10-Design eine „Kooptimierung“ Power10-basierter Systeme mit Red Hat Openshift geben wird. Denn damit lassen sich zukunftsfähige Enterprise Hybrid Clouds aufbauen, so IBM.

Stephen Leonard, General Manager von IBM Cognitive Systems, erläutert etwa: „Mit unserem erklärten Ziel, Red Hat OpenShift zur Standardwahl für die Hybrid-Cloud zu machen, bringt IBM Power10 hardwarebasierte Kapazitäts- und Sicherheitsverbesserungen für Container auf die Ebene der IT-Infrastruktur.“

Denn der 7-Nanometer-Chip hat etwa die Größe einer Briefmarke und beherbergt 18 Milliarden Transistoren. Trotzdem müsse der Chip, um Geschäftsprozesse zu ermöglichen, nicht zwangsläufig in einem Rechenzentrum leben, so Leonard.

Ergänzendes zum Thema
Was müssen Kunden über IBM Power Systems mit IBM POWER10 wissen?

Stephen Leonard: „IBM Power Systems sind sowohl für Unternehmenskunden als auch für kleine und mittelständische Unternehmen (SMBs) geeignet. […] Wir haben den IBM Power10-Prozessor so konzipiert, dass Unternehmenskunden damit ausgestattete Server vor Ort für eine zuverlässige und sichere Hochgeschwindigkeitsverarbeitung einsetzen können.

KMUs setzen IBM Power Systems zur Bewältigung geschäftskritischer Arbeitslasten in Umgebungen ein, in denen Zuverlässigkeit und Sicherheit erforderlich sind, aber keine Kapazität für ein größeres System wie einen Mainframe zur Verfügung steht. Beispielsweise finden sich die heutigen „Power-Systems“-Server in Apotheken, die eine sofortige und sichere Verfolgung von Patientenrezepten benötigen und gleichzeitig die gesetzlichen Datenschutzbestimmungen einhalten müssen.

Ein mittelgroßer Kunde mit aufgabenspezifischen EDV-Anforderungen ist möglicherweise nicht in der Lage, in ein Rechenzentrum mit erhöhtem Boden und kontrollierter Umgebung zu investieren, kann aber dennoch einen Server der Unternehmensklasse für sensible und anspruchsvolle Operationen verlangen.

Telekommunikationskunden nutzen IBM Power Systems für KI- und Hybrid-Cloud-Funktionen der Unternehmensklasse in einem Netzwerk von Einrichtungen. Und Automobilzulieferer setzen sie in der zunehmend automatisierten Welt der modernen Fertigung ein.

Die Hybrid-Cloud-Eignung

Zudem möchten Kunden oft an ihren bisherigen Systemen festhalten. Gleichzeitig ist jede Debatte über KI und Hybrid-Cloud vorbei. Die Frage ist nicht mehr ‚ob‘, sondern ‚wann?‘ und ‚wie schnell?‘. Darüber hinaus hat die globale Pandemie mehr als deutlich gemacht, dass Unternehmen, die über KI und Hybrid-Cloud nachgedacht haben, jetzt handeln müssen. IBM Power Systems kann als Einstieg in die digitale Transformation dienen, indem es KI- und Hybrid-Cloud-Funktionen für neue Kunden und für unsere zehntausenden bestehenden Kunden bereitstellt, ohne die Unterbrechungen und Kosten eines ‚Rip and Replace‘.

Nehmen wir zum Beispiel die KI. Sie muss geschult werden. Und diese Schulung erfordert eine enorme Rechenleistung. Ein Unternehmenskunde möchte vielleicht keine Mainframe-Kapazität für eine solche Schulung bereitstellen, während ein KMU-Kunde möglicherweise keinen Zugang zu einem Mainframe hat. Aber einige Mitglieder unserer IBM Power Systems Server-Familie können KI-Schulungsmodule mit bis zu viermal höherer Geschwindigkeit als ein größeres Unternehmenssystem ausführen. Power kann KI auch innerhalb von Anwendungen ausführen. Und zwischen der riesigen Software-Bibliothek von IBM und dem ISV-Ökosystem gibt es Lösungen, die Unternehmen jeder Größe bei der Entwicklung ihrer eigenen KI unterstützen.

Der „Power10“-Chip von IBM wurde für Hybrid-Clouds entwickelt und bietet beispielsweise eine um 40 Prozent schnellere Verschlüsselung für die heutigen Standards und soll darüber hinaus auch noch für die Post-Quantum-Verschlüsselung geeignet sein.
Der „Power10“-Chip von IBM wurde für Hybrid-Clouds entwickelt und bietet beispielsweise eine um 40 Prozent schnellere Verschlüsselung für die heutigen Standards und soll darüber hinaus auch noch für die Post-Quantum-Verschlüsselung geeignet sein.
( Bild: IBM )

Die Hybrid-Cloud wird von all den Dingen angetrieben, die die Public Cloud in den Anfängen vorangetrieben haben - Flexibilität, Zusammenarbeit für Innovation, Schnelligkeit bei der Markteinführung. Dies alles gibt dem Kunden die Möglichkeit, flink zu sein, sich auf neue Marktchancen auszurichten oder auf Wettbewerbsbedrohungen zu reagieren.

Diese Eigenschaften lassen Kunden jetzt sagen: ‚Ich brauche das in meinem gesamten Unternehmen - es kann nicht einfach außerhalb meines Unternehmens sitzen‘. Mit unserem Engagement für eine hybride Open-Source-Cloud-Architektur auf der Basis von Red Hat Openshift ist IBM sowohl bei Cloud- als auch bei Vor-Ort-Systemen bestens positioniert, um Kunden in eine hybride Cloud zu migrieren. IBM Power10 wurde als Grundlage für diese Cloud konzipiert.“

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Über den Autor

 Ulrike Ostler

Ulrike Ostler

Chefredakteurin DataCenter-Insider, DataCenter-Insider