IBM در حوزه تراشه‌سازي سال‌ها است كه پردازنده‌هاي Power خود را - كه اساس آن‌ها معماري RISC است- توسعه داده و تبليغ مي‌كند. با اين حال طبق آمارهاي مؤسسه تحقيقاتي گارتنر، IBM تاكنون پنج درصد بازار پردازنده‌ها را در اختيار داشته است كه اين رقم در مقايسه با سهم 50 درصدي اينتل از اين بازار ناچيز به نظر مي‌رسد. با اين حال رويكردهاي جديد اين شركت دربرگيرنده اين حوزه از فعاليت‌هاي <آبي بزرگ> نيز شده است. به اعتقاد كارشناسان تمركز دوباره IBM برروي پردازنده‌هاي Power، اين شركت را براي رسيدن به سهم بيشتري از اين بازار ياري مي‌دهد. هدف IBM تبديل نمودن صنعت تراشه‌سازي خود به تجارتي پرسود است تا بتواند در اين حوزه سرمايه‌گذاري‌هاي بيشتري انجام دهد و پا به پاي رقبا پيش برود.

در نوشتار حاضر ضمن مروري كوتاه بر وضعيت صنعت تراشه‌سازي اين شركت از سال 2003 به اين سو، به مشخصات فني برخي از مهم‌ترين پردازنده‌هاي اين شركت و فعاليت‌هاي آن در حوزه سرگرمي نيز نگاهي خواهيم داشت.

شايد براي يك شركت عظيم صنعتي وضعيت نمي‌تواند وخيم‌تر از شرايطي باشد كه در تابستان سال 2003 برايIBM به وجود آمد. واحد نيمه‌رساناي اين شركت كه در حال توسعه تراشه‌ها براي كاربردهاي متنوع بود، طي 18 ماه پيش از آن متحمل ضرري معادل 2/1 ميليارد دلار شده بود. آبي بزرگ همچنين براي روزآمدسازي كارخانه‌هاي تراشه‌سازي خود سرمايه‌گذاري عظيمي كرده‌بود تا بتواند با رقباي سرسخت خود مبارزه كند.

اين بحران بزرگ، مردان طراز اول IBM را برآن داشت تا با تشكيل يك جلسه اضطراري به چاره‌جويي در اين مورد بپردازند. به اين ترتيب صبح پانزدهم جولاي 2003، ساموئل جي پالميسانو، رئيس اين شركت، همراه با حدود هفتاد نفر از اعضاي واحدهاي مجزاي تراشه و كامپيوتر در آن زمان، در يكي از سالن‌هاي كنفرانس دانشگاه هاروارد گردهم آمدند. در پايان روز برنامه جديد شركت ترسيم شده بود. واحدهاي تراشه و كامپيوتر مي‌بايست با هم تركيب مي‌شدند و IBM به جاي توليد انواع مختلف تراشه براي حدود 400 مشتري،  بر روي يك گونه خاص از تراشه‌ها متمركز مي‌شد. اين تراشه‌ها پردازنده‌هاي Power بودند. IBM همچنين مي‌بايست براي پيشرفت و توسعه فناوري تراشه‌سازي خود، به جذب سرمايه‌گذاران جديد مي‌پرداخت.

اين تحول استراتژيك و خطير اكنون در حال نشان دادن ثمرات خود است. پيشرفت‌هاي به دست آمده در زمينه توليد تراشه‌هاي كارامدتر Power، نه تنها باعث رشد سهم IBM در بازار سرورهاي High-end شد، بلكه اين شركت را به بازيگر بزرگ نسل بعدي كنسول‌هاي بزرگ تبديل كرده است. IBM سازنده پردازنده مركزي براي هر سه توليدكننده عمده كنسول‌هاي بازي يعني سوني، مايكروسافت و نينتندو است؛ يعني تقريباً صددرصد بازار كنسول‌هاي بازي.

رايانش فراگير
پردازنده‌هاي Power مبتني‌بر معماري RISC هستند كه IBM از دهه 1970 ميلادي سرگرم توسعه و توليد آن‌ها است. توسعه اين پردازنده‌ها از ابتداي دهه 1990 ميلادي وارد مرحله جديدي شد و در اين زمان IBM با همكاري اپل و موتورولا به منظور رفع نيازهاي پردازشي هر سه شركت، زير مجموعه جديدي از پردازنده‌هاي Power موسوم بهPower PC را طراحي كرد. پردازنده‌هاي Power PC امروزه در موارد متعددي، از دستگاه‌هاي ديجيتالي كوچك وembedded گرفته تا ايستگاه‌هاي كاري و سرورهاي تيغه‌‌اي مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
 

در واقع يكي از مهم‌ترين مزاياي پردازنده‌هاي Power، مقياس‌پذيري آن‌ها است. به طوري كه مي‌توان از آن‌ها براي كاربردهاي متنوعي چون موبايل، سرگرمي و پي‌سي‌ها، سرورها و ... استفاده كرد. همين قابليت استفاده از يك معماري مشترك براي گونه‌هاي متنوع ابزارهاي ديجيتالي، شرايط يك دگرديسي راهبردي را براي IBM فراهم كرده است؛ يعني يك برنامه جديد براساس استراتژي .

انرژي آزاد مي‌شود
نقطه عطف تحول اهداف IBM تشكيل كنسرسيومي در سال 2004 موسوم به Power.org  بود.
IBM در همين زمان اعلام‌كرد كه معماري Power را به يك معماري باز تبديل خواهد‌كرد. به اين ترتيب هدف از تشكيل كنسرسيوم Power.org تشكيل جامعه‌اي متشكل از ده‌ها شركت و صدها توسعه‌دهنده براي ترويج و ارتقاي معماري Power بود. كليه اعضاي اين كنسرسيوم مي‌توانند با توجه به نيازهاي خود معماري Power را توسعه دهند و پردازنده‌هاي سفارشي مورد نظر خود را توليد‌كنند. اين كنسرسيوم كار خود را با پانزده شركت كه تعدادي از آن‌ها آسيايي بودند آغاز كرد. طبق گزارش‌هاي منتشر شده تا زمان نوشتن اين مقاله، تعداد اين شركت‌ها اكنون به سي شركت رسيده است و مسلماً بايد منتظر استقبال گسترده‌تر از آن نيز باشيم.

يكي از نخستين همايش‌هاي معرفي اين كنسرسيوم در چين برگزار شد و البته يكي از شركت‌هاي عضو آن نيز چيني بود. بازار چين با رشد سريع خود بدون شك براي IBM مكاني ارزشمند براي تحكيم پايه‌هاي معماري پردازنده‌هاي خود به شمار مي‌رود و در واقع به نظر مي‌رسد كه اين شركت گسترش معماري باز Power را با نگاهي فرامليتي دنبال مي‌كند. با اين حال محدوديت‌هاي قانوني و دولتي اين رويكرد را با مشكل مواجه مي‌سازند. يكي از تحليلگران در اين زمينه عقيده دارد كه اگر در زمان معرفي Power.org يكي از مقامات دولتي ايالات متحده نيز در چين حضور داشت، شايد وضعيت به طور كلي تغيير مي‌كرد. (به عنوان پيش‌زمينه اين موضوع مي‌توان به پيگيري‌ها و مقاومت‌هاي دولتي كه در هنگام واگذاري واحد توليد كامپيوترهاي شخصي و لپ‌تاپ IBM به شركت چيني Lenovo انجام شده بود اشاره كرد).

نكته ديگري كه در مورد معماري Power به نظر مي‌رسد، تلاش‌هاي IBM براي تشويق سازندگان نرم‌افزار به توسعه سيستم‌هاي عامل باز بر روي معماري Power است.

IBM با تيزهوشي سازندگان لينوكس را با ارائه ابزارهاي برنامه‌نويسي و توسعه به پشتيباني از پردازنده‌هاي Power ترغيب مي‌كند. به عنوان دو نمونه مهم مي‌توان به پشتيباني سيستم‌هاي ‌عامل‌ دو شركت بزرگ ردهت و ناول از پردازنده‌هاي Power اشاره كرد. به بيان روشن‌تر شايد تحقق اين پلتفرم - سخت‌افزار، نرم‌افزار باز - بتواند نقش IBM را در صنعت كامپيوتر متحول كند.

وضعيت فعلي
اينتل و IBM در بازار سرورها، سابقه‌اي طولاني در رقابت با يكديگر دارند. اينتلي‌ها آشكارا از پردازنده‌هاي Power به عنوان رقيب شماره يك ايتانيوم نام مي‌برند. اين رقابت از اوايل سال 2005 ميلادي دستخوش تحولاتي شده است.IBM كه  مدت‌ها از فروشندگان اصلي سرورهاي مبتي بر ايتانيوم بود، اعلام كرد توليد و عرضه اين سرورها را متوقف مي‌كند. مسلماً اين اقدام IBM با توجه به اهداف درازمدت اين شركت و تلاش براي تصاحب سهم بيشتري از بازار سرورها با استفاده از معماري Power كاملاً طبيعي است. گو اين‌كه در كوتاه‌مدت، ديگر سازندگان سرورهاي ايتانيوم از اين امر بهره خواهند برد.

IBM در حوزه پردازنده‌هاي رده بالا از سال 2004 به اين سو مسير موفقيت‌آميزي را طي كرده است. پردازنده‌هاي دو هسته‌اي Power4 و +Powe4r اين شركت كارايي بسيار بالايي از خود نشان دادند. به طوري كه ابداعات به كار رفته در آن‌ها براي رقبا الهام بخش بود.
 
IBM در ادامه اين روند پردازنده Power 5 را معرفي كرد كه توانست از بسياري جهات، نظير كارايي، برق مصرفي و اتلاف حرارتي، از محصولات رقبا در اين حوزه پيشي بگيرد. Power 5 دو هسته دارد كه هر دوي آن‌ها از يك L2 cash  مشترك استفاده مي‌كنند. IBM همچنين توانست با تعبيه كنترلر حافظه بر روي چيپ و كاهش تأخيرهاي حافظه، كارايي آن را افزايش دهد. هر يك از دو هسته Power 5 داراي يك كنترلر حافظه مجزاست.

در سال 2003 و هنگامي كه IBM برنامه درازمدت خود را براي توسعه Power ارائه مي‌داد اعلام كرد كه + Power 5  سرعت كلاكي بين دو تا سه گيگاهرتز خواهد داشت. همين برنامه‌ريزي نشان مي‌داد كه IBM سرعت كلاك شش گيگاهرتز را براي نسل بعدي اين پردازنده يعني Power 6 درنظرگرفته‌است. با اين حال با عرضه + Power 5 در ماه اكتبر سال جاري ميلادي مشخص شد كه برنامه‌هاي IBM در مورد سرعت كلاك هسته تغيير كرده است. البته اين امر با گذشت چند سال از آن زمان و رويكرد جديد صنعت تراشه‌سازي براي افزايش كارايي پردازنده‌ها كاملاً طبيعي به نظر مي‌رسد. چرا كه اكنون حفظ درجه حرارت پايين براي پردازنده‌ها، اهميتي دوچندان يافته‌است. مشتريان به پردازنده‌هاي كارآمدتر نياز دارند. اما به هيچ دليل مايل نيستند به‌خاطر اين موضوع ده‌ها وات برق اضافي و حرارت زياد را بپذيرند.

استفاده از فناوري توليد 90 نانومتري در + Power 5 باعث كاهش 37 درصدي ابعاد die اين پردازنده نسبت به Power 5  شده است. بنابراين IBM با ثابت نگاه‌داشتن سرعت كلاك + Power 5 نسبت به  Power 5 و عرضه آن‌ها در سرعت‌هاي كلاك 5/1 تا 9/1 گيگاهرتز تلاش كرده است مصرف برق اين پردازنده از همتاي قبلي خود تجاوز نكند.
در حال حاضر پردازنده‌هاي Power 5 و + Power 5 پاسخ كاملاً مناسبي به پردازنده‌هاي همرديف رقباي خود مانند ايتانيوم و Ultra Spare مي‌باشند و مطابق آزمايش‌هاي انجام‌شده، تاكنون اين پردازنده‌هاي IBM توانسته‌اند در موارد متعددي اين پردازنده‌ها را پشت سر بگذارند.

با اين حال رقابت با بزرگان اين عرصه، يعني اينتل، AMD و سان  يك بازي تمام نشدني است. از سال 2004 ميلادي فروش سرورهاي مبتني بر تراشه‌هاي اينتل و AMD از سرورهاي يونيكس مجهز به پردازنده‌هاي Power پيشي گرفت. به بيان دقيق‌تر، IBM با معماري Power توانست سهم بيشتري از بازار سرورهاي يونيكس را تصاحب كند. اما در يك نگاه كلي‌تر فروش سرورهاي مبتني بر اين سيستم‌عامل كاهش يافت. طبق ارقام منتشرشده، IBM اكنون پس از HP و سان رتبه سوم بازار سرورهاي يونيكسي را در اختيار دارد. با اين حال اين وضعيت تغييرات فراواني خواهد داشت.

HP اخيراً ضمن اعلام توقف توسعه پردازنده‌هاي ايتانيوم خود (كه توسعه آن‌ها را با مشاركت اينتل آغاز كرده بود) اعلام كرده است كه از پردازنده‌هاي اينتل به شكل ديگري استفاده خواهد كرد.

از سوي ديگر سان قصد دارد با عرضه يك پردازنده هشت هسته‌اي كم نظير با تواني مضاعف در اين حوزه عرض اندام كند و اين اقدام بدون شك معادلات زيادي را تغيير خواهد داد. در عين حال اينتل نيز به شدت در تلاش است نسل جديد پردازنده ايتانيوم يعني 2 Itanium (با نام رمز Montecito ) را در نيمه‌هاي سال 2006 ميلادي عرضه كند؛ به هر حالIBM  قصد دارد اواخر سال 2006 يا اوايل 2007 نسل بعدي پردازنده‌هاي رده بالاي خود را با نام Power 6  عرضه كند. پردازنده‌‌اي كه هنوز اطلاعات دقيقي از مشخصات آن منتشر نشده است.

علاوه بر موارد فوق، IBM هم اكنون ويژگي‌هاي ديگري را به پردازنده‌هاي خود اضافه كرده است تا آن‌ها را از جنبه‌هاي ديگري غير از سرعت، رقابتي كند. يكي از اين ويژگي‌ها، قابليت مجازي‌سازي (Virtualization) است كه قابليت‌هاي ويژه‌اي چون امكان اجرا و مديريت همزمان چندين سيستم‌عامل را فراهم مي‌كند. قابليت مجازي‌سازي مدت‌هاست كه در سرورهاي IBM تعبيه شده‌اند و انتظار مي‌رود كه IBM از اين فناوري در ساير تراشه‌هاي خود نيز استفاده كند.

موضوع ديگري كه در اين مورد مي‌توان گفت اين است كه IBM در توسعه پردازنده‌هاي Power PC نيز عملكرد نسبتا موفقيت‌آميزي داشته است. درحال‌حاضر IBM نسخه دوهسته‌اي پردازنده‌هاي  PowerPC 970 (يا G5 به كار رفته در كامپيوترهاي فعلي اپل) را با سرعت‌هاي كلاك 2 تا 5/2 گيگاهرتز عرضه كرده است كه به‌خاطر معماري پيشرفته و نحوه ارتباط دو هسته، كارايي بسيار بالايي از خود نشان داده‌اند و مي‌توانند با پردازنده‌هاي xeon اينتل و opteron  از شركت AMD رقابت كنند.

IBM همچنين نسخه كم مصرف پردازنده‌هاي Power PC 970 FX را نيز معرفي كرده است كه براي سيستم‌هايembedded و كامپيوترهاي همراه مناسب خواهند بود. صرف‌نظر از تأثير مهاجرت اپل از پردازنده‌هاي Power PC به تراشه‌هاي اينتل، توسعه اين خانواده از پردازنده‌ها فعلاً ادامه دارد و البته بايد ديد كه توسعه نسل جديدي از پردازنده‌ها به نام Cell از سوي IBM چه تأثيري برروي آن‌ها خواهد داشت.

؛Cell نيروي افسانه‌اي IBM 
در سال 2000 ميلادي، سوني، توشيبا و IBM اتحادي موسوم به) STI تركيبي از حروف اول نام اين شركت‌ها) را تشكيل دادند كه هدف از آن طراحي و توسعه نسل جديدي از پردازنده‌ها موسوم به Cell بود. يك سال بعد مركز طراحي اين گروه فعاليت خود را آغاز كرد و به دنبال آن مشخص شد IBM توانسته است نظر سه توليدكننده اصلي كنسول‌هاي بازي يعني سوني، مايكروسافت و نينتندو را براي استفاده از پردازنده‌هاي مركزي مبتني بر Power  جلب كند.

پس از حدود چهار سال تلاش گروه STI، نخستين پردازنده Cell به مرحله توليد رسيد و سوني رسماً اعلام كرد كه در نسل جديد كنسول بازي خود (و ديگر ابزارهاي سرگرمي!)  از پردازنده Cell استفاده خواهد كرد. حتي پيش از اين، خبر استفاده هر سه توليدكننده اصلي كنسول‌هاي بازي از پردازنده‌هاي IBM، موجب شگفتي همگان از تلاشIBM و موفقيت آن در اين عرصه شده بود. در واقع IBM توانسته است با اثبات برتري‌هاي فني خود در اين حوزه، تقريباً تمام اين بازار را در اختيار بگيرد. اما اقدام سوني مبني بر استفاده از پردازنده Cell حكايتي جداگانه دارد. شايد در ابتدا بهتر است به سراغ مشخصات فني اين پردازنده برويم.

مبناي طراحي Cell، پردازنده‌هاي Power شركت IBM هستند. در واقع Cell داراي يك هسته پردازشي مبتني برPower است كه آن را Power Processing Element يا به اختصار PPE مي‌نامند. به علاوه Cell داراي هشت هسته پردازشي اختصاصي Synergistic Processing Element است كه به اختصار SPE ناميده مي‌شود. (سوني به منظور كاهش هزينه‌ها و افزايش بازدهي توليد، يكي از هشت هسته پردازنده Cell به كار رفته در Play Station 3 را غيرفعال ساخته است.)

PPE و SPEها از طريق گذرگاه‌هاي بسيار سريع با يكديگر مرتبط هستند تا وظايف پردازشي به سرعت در ميان آن‌ها تقسيم شود. معماري PPE مبتني بر سري 64 بيتي پردازنده‌هاي Power PC است و مي‌توان سيستم‌هاي عاملي چون لينوكس را برروي آن نصب و اجرا كرد. اين هسته پردازشي كه در Cell معرفي شده داراي 32 كيلوبايت L1 cash و 512 كيلوبايت L2 cash مي‌باشد.

IBM همچنين يك واحد پردازش VMX (يا Altivec) را براي انجام‌دادن پردازش‌هاي بُرداري به آن اضافه كرده است. البته اغلب محاسبات مميز شناور توسط SPEها انجام مي‌شود و اصولاً اين المان‌ها براي چنين منظوري طراحي و بر روي die تعبيه شده‌اند.

 

IBM در حوزه ابركامپيوترها

تلاش‌هاي IBM در حوزه ابركامپيوترها بيش از حوزه‌هاي ديگر مشهود است. اين شركت اواخر سال 2004 ميلادي مدل جديدي از ابركامپيوتر Blue Gene پرده‌برداري كرد كه به هزاران پردازنده ارزان‌قيمت Power از نوع embedded (گونه‌اي كه در Cell Phone ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد)، مجهز شده بود.  نتيجه تلاش‌هاي صورت گرفته بر روي اين ابركامپيوتر، شكستن ركورد سريع‌ترين ابركامپيوتر دنيا در اواخر سال گذشته ميلادي بود. نكته جالب اين‌جاست كه هزينه ساخت Blue Gene يكصدميليون دلا‌ر برآورد شده  كه يك سوم هزينه‌اي است كه براي دومين ابركامپيوتر سريع جهان خرج شده است. دليل اين موضوع صرف‌نظر از يد طولايي كه IBM در اين حوزه دارد، به موضوع مقياس‌پذير بودن معماريPower برمي‌گردد. به هر حال IBM اواخر سال جاري ميلادي نيز خبر ساخت يك ابركامپيوتر جديد را براي شكستن ركوردهاي قبلي منتشر كرد.