提升每核心通用運算與AI效能，IBM首款Power10伺服器出爐

去年8月，IBM發表Power10處理器，這是該公司第一款採用7奈米製程的商用CPU──由IBM研究院與三星電子合作研發這個先進製程，IBM負責設計CPU，三星電子負責導入7奈米EUV製程來生產CPU。

IBM當時預告，在2021年下半，他們將會推出基於Power10而成的伺服器，而且將針對紅帽的容器即服務平臺OpenShift，提供硬體最佳化支援，形成新一代的混合雲建置平臺。

到了今年9月，IBM終於正式推出配備Power10的伺服器，名為Power E1080，他們強調這是第一套專為混合雲環境所設計的系統，而且是從底層晶片一路發展上來的產品，並且具有頂尖的安全性。

在產品定位上，IBM期盼能以此款量身打造的系統，作為新一代混合雲使用體驗的基礎，協助用戶以動態、安全、順暢的方式，建置與維運橫跨整個IT基礎架構的混合雲。

Power10大幅提升多種層面的執行性能，以及承載能力

相較於2017年上市的Power9，IBM在2020年發表Power10時，曾強調其具有更優異的效能表現。例如，同樣都是2路組態、配備各自旗下運算核心數量最多的處理器，一組是搭配2顆12核心Power9的系統，做為比較基準，另一組採用2顆30核心Power10（耗電量與前列Power9機型相當）的系統，可提供3倍的處理器能源使用效率、工作負載容量，以及容器使用密度。

而在處理器本身的核心架構上，Power10也新增了嵌入式矩陣數學加速器（Matrix Math Accelerator，MMA），根據該公司預估，能夠帶來更高的計算效能。根據IBM的測試，若運用FP32、BF16、INT8等不同計算方式進行深度學習推論處理時，以每顆處理器而言，相較於搭配2顆12核心的Power9系統，搭配2顆30核心的Power10系統，可分別針對FP32、BF16、INT8的運算，達到10倍、15倍，甚至是20倍的處理速度。

同時，這款處理器也提供了新的記憶體起始技術（Memory Inception），可橫跨多臺伺服器存取與共用彼此的實體記憶體，而能支援數PB容量的記憶體叢集，以便因應記憶體密集的應用，像是SAP、SAS等資料處理與分析軟體的記憶體內運算，以及大型的深度學習推論。有了此種技術，能減少成本與用電──對於雲端服務業者而言，可運用較少的伺服器來供應更多的記憶體容量；而對於雲端服務用戶，也能因此減少所要租賃的IT資源（伺服器執行個體數量）。

另一方面，IBM這項記憶體起始技術，特別支援了記憶體透明加密處理（transparent memory encryption），使得Power10伺服器系統以實現全程資料保護。

若以處理器的每顆核心來比較，Power10在此採用了4個AES加密引擎，IBM認為，這足以因應當前最常被要求使用的標準，以及眾所期盼的未來加密標準，像是量子安全加密，以及全同態加密（Fully Homomorphic Encryption，FHE）。

而在容器的安全防護上，IBM也透過這款處理器與其韌體，提供新的硬體強制保護與隔離功能，一旦容器遭到滲透或破壞，Power10可保護同一臺虛擬機器執行的其他容器，預防其受到入侵。而在應用程式資安漏洞的即時防護上，Power10可提供動態執行暫存器控制，讓用戶能設計出具有更強攻擊抵抗力、效能影響最小的應用程式。

相較於x86伺服器，可提供2.5倍運算效能、4.1倍容器吞吐量

Power10伺服器正式推出，各界可能最關心的部分是效能增長幅度。

以整數運算的測試來看，同樣都是8路處理器的組態，IBM Power E1080以120顆核心拿下2,170分。他們對照SPEC網站公布的8路x86伺服器效能測試數據：搭配8顆Intel Xeon Platinum 8380H、224顆核心的HPE Superdome Flex 280，獲得1620分，以此自證Power E1080在每核心效能具有2.5倍的領先幅度。

在商用軟體的效能上，IBM Power E1080在SAP SD標準應用程式測試當中，拿下955,050 SAPS的好表現，擠進前五大──單是IBM，就包辦4大，Power 780、Power System E980、Power E1080、Power Systems Virtual Server E980等機型，分列第一、二、四、五名）。

而在混合雲平臺下，根據IBM內部的測試，同樣是紅帽OpenShift、執行CoreOS Linux的工作節點，他們將一臺搭配Intel Xeon Gold 6248的2路伺服器（40核心），啟定兩臺KVM虛擬機器作為工作節點的組態為基準，搭配40核心的IBM Power E1080、利用PowerVM的LPAR切割、啟動兩臺虛擬機器，可獲得4.1倍的容器吞吐量。

基於這樣的承載能力，IBM認為，Power E1080能在單一伺服器系統當中，同時部署更多工作負載，而由於可以善用容器與Kubernetes技術，維持應用程式平臺架構的一致性，享有與公有雲服務類似的使用彈性，促使IT服務具備靈活因應能力；若企業無法對應用程式進行重構，也能因為這樣的軟硬體系統平臺搭配，而降低營運成本。

比起自家Power9伺服器，效能提升30%，推論處理性能增長至5倍

除了與x86伺服器對比，相較於IBM既有的Power伺服器E980，新推出的Power E1080在效能與延展性上，也提升了50％，相對可減少耗電與碳足跡。

IBM表示，若以12核心Power9的Power E980對上15核心Power10的Power E1080：在每核心效能上，後者領先前者30%；在可用資源的總容量上，無論是從單位處理器或系統層級來比較，後者優於前者的幅度超過50％；就能源使用效率而言，Power E1080擁有更佳的每瓦效能──0.46 rPerf/Watt，相較之下，Power E980則是0.31 rPerf/Watt。

而由於Power10處理器在每顆核心當中，額外配備了4個矩陣數學加速器，使得Power E1080在深度學習推論處理有更好的表現，根據IBM內部的測試數據顯示，同樣面對大型的FP32推論模型處理時，若以搭配12核心Power9處理器的E980，對上搭配15核心Power10處理器的E1080，就每顆處理器的推論吞吐量而言，可達到E980的5倍。

在安全保護的處理上，由於Power10內建記憶體透明加密，因此用戶無需額外的設定與管理，而且，在每顆處理器核心當中，搭配更大量的加密引擎（Power10內建4個AES/SHA引擎，Power9內建2個AES引擎與2個SHA引擎）。

實際的加密處理效能又是如何？根據IBM內部測試數據顯示，在Red Hat Enterprise Linux作業系統搭配OpenSSL程式庫的系統當中，啟用AES-256的GCM與XTS模式下，以搭配12核心Power9處理器的E980為基準，搭配15核心Power10的E1080在每核心處理速度的表現上，可達到2.5倍。

採用模組化設計，IBM持續推出可擴充式機架系統

相較於市面上的x86機架式伺服器，Power E1080的硬體組成方式可說是大異其趣。基本上，它包含了1臺2U尺寸的系統控制單元（System Control Unit，SCU），以及1到4臺5U尺寸的系統節點（System Node）／中央電子複合體（Central Electronic Complex，CEC）機箱。

以系統控制單元而言，包含：1對彈性服務處理器（Flexibile Service Processor，FSP）、操作面板，以及電子模組。其中的FSP，負責提供系統硬體、韌體、虛擬化的控制功能；電子模組，則是針對系統的重大產品資料（Vital Product Data，VPD），提供儲存功能。

至於系統節點，每臺設備提供4個處理器插槽，能容納4個Power10單晶片模組（Single-Chip Module，SCM），以及64個DDR4記憶體插槽（最大可支援16TB的系統記憶體）、4個NVMe固態硬碟插槽、8個PCIe 5.0裝置擴充槽。

若依據這樣的組態配置來看，上述Power E1080的各種效能測試數據，若有超過4路的CPU搭配，應該都是採用了2臺以上的系統節點。

在此同時，Power E1080的系統節點當中，每個SCM可提供10顆核心、12顆核心、15顆核心等選擇，每顆核心支援同時執行的多緒模式（Simultaneous Multithreading，SMT），最多能提供8個獨立硬體執行緒。值得注意的是，x86處理器發展多年，至今每顆核心最多能支援2個執行緒，但Power處理器在Power7，就能支援4執行緒，Power8、Power9、Power10均能支援8執行緒。

若要增添系統周邊裝置容量，Power E1080可搭配I/O擴充抽取盒（Expansion Drawer），以及硬碟儲存機箱。

基本上，每一臺系統節點最多可搭配4個I/O擴充抽取盒（透過在系統節點的PCIe 3.0插槽加裝CXP轉接卡，即可連接），目前IBM提供19吋的PCIe 3.0擴充抽取盒，每一盒提供12個PCIe 3.0介面插槽， 因此，每一臺系統節點最多可擴充48個PCIe 3.0裝置，整個Power E1080系統（4個系統節點）最多可擴充192個PCIe 3.0裝置。

至於硬碟儲存機箱，IBM目前提供EXP24SX SAS的機型，此款設備可安裝24臺2.5吋SAS傳統硬碟或固態硬碟。系統節點若要連接這類機箱，可在本身或連接的I/O擴充抽取盒安裝SAS介面卡。

產品資訊

IBM Power E1080
●原廠：IBM
●建議售價：廠商未提供
●機箱架構與尺寸：系統控制單元（2U），可搭配1到4臺伺服器節點（5U）
●處理器：4顆Power10（10、12、15顆核心）
●記憶體：64個DDR4插槽，最大容量為16 TB
●硬碟：4臺NVMe固態硬碟
●網路介面：4個GbE埠／4個GbE/10GbE埠／2個10/25GbE埠／2個100GbE埠
●擴充介面：8個PCIe 5.0

【註：規格與價格由廠商提供，因時有異動，正確資訊請洽廠商】