整理 | 郭芮
出品 | CSDN（ID：CSDNnews）
自去年 IBM以 340 億美元收購了 Linux 巨頭紅帽之後，這家 107 歲的藍色巨人終於又在開源方面有大動作了！
近日在 Linux 基金會開源峰會上，IBM 宣布向開源社區提供 Power 指令集架構（ISA，Instruction Set Architecture），為開源貢獻力量！除開源 ISA外，其還計劃向開源社區貢獻其他技術，包括 IBM Power 指令集架構的軟核部署、開放式一致性加速處理器接口（OpenCAPI）和開放式記憶體接口（OMI）的參考設計。
107 歲的 IBM 和強大的Power 架構芯片
IBM 引以為傲的 Power 架構芯片，在性能上有著絕對的優勢。據官方統計，圍繞Power架構，IBM 已貢獻了超過兩百萬行開源系統韌體代碼和系統參考設計，以及大量的相關技術文檔。OpenPOWER 家族中最新的 POWER9 CPU 具有 80 億個晶體管，最多達 24 個處理核心。目前最頂級的超算系統、美國能源部的 Summit 和 Sierra 超級計算機系統內採用的正是 POWER9。
圖源：IBM 官網
此外，OpenCAPI和OMI兩種接口標準的開源還可增加處理器和連接設備之間的記憶體帶寬，使開發人員能夠避免性能瓶頸，允許開源開發人員創建更多創新的硬體組件，而這最終可能使 IBM 更好地與英特爾競爭。
IBM 的這個決定其實已經準備了很長一段時間。
CSDN 此前也曾報導過：
創立於 1911 年的 IBM 已經存活了 107 歲了，早已超過夢想要活 102 歲的阿里巴巴。在這 107 年中，從穿孔卡片到 System/360 大型計算機，從製表機到兆級浮點運算，從創始人沃森到超級計算機“沃森”——IBM 似乎在高速運轉的計算機新時代下越來越疲憊，此前不僅因軟體銷售、大型伺服器需求疲軟等原因導致連續 20 個季度營收下滑，如今在擁抱人工智能、大數據、雲計算等數字化轉型過程中也遭遇了難點......
而開源，就是包括 IBM 在內的昔日巨頭們重新奪回賽道的重要手段。
事實上，從歷史上看，藍色巨人一直是 Linux 和相關項目的忠實貢獻者。IBM 於 1999 年首次宣布支持免費作業系統 Linux，當時微軟的 Windows 系統在桌面和伺服器上都取得了勝利，而 Linux 遠沒有今天這麽成熟。而且據統計到 2008 年，IBM 雇傭了大約 600 名開發人員，涉及 100 多個 Linux 項目，包括 Xen、Linux 工具鏈、Apache、Eclipse 和內核本身。長時間以來，Linux 一直是 IBM 的命脈。在過去的 20 多年裡，公司通過捐贈資金和開發時間，花費了數百萬甚至數十億美元來支持 Linux 生態系統。儘管它並非完全出於利他主義，但很顯然的事實是，IBM 對 Linux 產生了不可否認的積極影響。
當然，如果 IBM 十年前就發力開源的話，情況可能會更好。不過，隨著收購紅帽後大量開源精神的注入，對 IBM 本身以及整個 Linux 生態系統都產生了重大的積極意義，而現在，IBM 也終於邁出了下一步。
除了以上的開源動作外，IBM 還宣布將推動 OpenPower 基金會加入 Linux 基金會。OpenPower 基金會是由 Google、Mellanox Technologies、Nvidia 和 Tyan 在 6 年前所組建的，旨在創建一個圍繞 Power 系列處理器的指令集架構的生態系統。
因此，如果你曾經想創建自己的 Power 處理器，但被 IBM 昂貴的許可證費用“嚇退”了的話，現在機會來了，你不需要參與 OpenPower 基金會也可以使用 Power 指令集。與 RISC-V、MIPS 等開源指令集相比，Power 指令集最大的優勢就是性能強大，而 RISC-V 等指令集主要面向低功耗的 IoT 設備等，所以對 HPC 高性能運算、AI 人工智能、深度學習等需要高性能的領域來說，Power 開源又提供了一次良好的發展機會。
從 PowerPC 到成功的“攪局者”
IBM 開放 Power 體系架構的漫長歷程最早可以追溯到 1991 年。
上世紀 90 年代，蘋果、IBM 和摩托羅拉公司一起建立了 PowerPC 聯盟，意欲打破個人電腦市場的壟斷。當時 IBM 開始把注意力轉到 RS/6000 Unix 系統（Unix 在當時風靡一時）採用的 Power 體系結構，Sun 微系統公司和惠普公司正像饑餓的狼群，圍繞著 IBM 的專有大型機和小型計算機伺機而動，而瘦弱饑餓的甲骨文公司則在附近齜牙低吼。
而在這些背景的後面，IBM 正準備將其專有的 AS/400 企業小型機系統轉移到一個帶有 RS/6000 的通用硬體平台上，一個可靠的 Windows 伺服器已經存在好幾年了（而且很快就會在 Power Iron 上運行），而年輕的 Linus Torvalds 剛剛創建了第一個 Linux 內核（這最終將成為保持 Power Iron 在 HPC 中心，特別是某些企業數據中心中存活的關鍵）。
歷史是漫長而又複雜的，但足以說明摩托羅拉和 IBM 都面臨著將伺服器級處理器推向市場的挑戰，而將其轉向到 64 位處理器則尤其困難。有趣的是，IBM 在明尼蘇達州羅切斯特市的 AS/400 處理器團隊創造了一個非常好的 64 位 PowerPC 芯片，該芯片還嵌入了一個雙泵矢量處理器，正是這個處理器，而不是奧斯汀的 AIX 設計人員所設計的處理器，才是自那以後所有 Power 芯片和系統的核心。最終，Sun 微系統公司因為採用了 UltraSparc-III 系統而岌岌可危，惠普和英特爾也因為構建了 Itanium，而陷入了一連串的困境，這就為 IBM 在 21 世紀初成為一個攪局者大開了方便之門。
就在那個時候，確切說是在 2001 年，IBM 就推出了它的第一個雙核芯片和第一個能在 1 GHz 以上工作的處理器，也就是 Power4“千兆處理器”，而 IBM 在 Unix 中的這一重錘出擊，為藍色巨人帶來的回報是 Sun 公司和惠普公司在 Unix 中的兩倍，憑借這一成功舉措，它瘋狂地搶佔了市場份額。
與此同時，摩托羅拉 68000 系列芯片也在不斷發展，它是蘋果個人電腦的核心，也是無數嵌入式控制器的核心。可能今天是 ARM 佔據著嵌入式控制器市場的主導地位，但在那時候，統治著嵌入式控制器市場的是摩托羅拉 68Ks，這種從嵌入式設備到數據中心設備的統一處理器體系架構首先是用 PowerPC 體系架構完成的，實際上也是由它實現的。
當然，從那時起，Unix 市場基本上已經被運行 Linux 和 Windows 伺服器的 x86 系統所取代，而 Sun 公司的 SPARC 和惠普公司的 PA-RISC，以及英特爾公司的 Itanium 都已不複存在。摩托羅拉也已將嵌入式控制器市場拱手相讓給了 ARM，IBM 一直試圖通過 2004 的 Power.org 和 2013 的 OpenPower 基金會，來為 Power 架構注入一些活力。
每邁出一步，IBM 都將其技術進一步開放，並擴大其吸引力，但這種開放是否足夠仍是一個問題。所以儘管 Power 芯片指令集（Power ISA）對其它指令集來說擁有許多架構上的優勢，但是沒有人會說，OpenPower 基金會將很容易地發展它的生態系統，雖然它的發展確實比一個封閉的架構要容易得多。現在 Power 芯片指令集的許可也被免費授予，這是利大於弊的。
IBM 的 OpenPower 部門總經理 Ken King 表示：
“我們在六年前開始成立 OpenPower 聯盟，因為......我們發現需要更強大的系統來支持 HPC、人工智能和數據分析，我們需要找到其他方法來驅動系統性能，由於處理器的限制，在堆棧上下集成和創新的能力變得越來越關鍵。這導致了一些事情，如支持 Nvidia 推出 NVLink， 和 Mellanox 在互聯技術（interconnect）建立密切關係，以及為支持其它設備採用 OpenCAPI（開放式一致性加速器接口）標準，我們在這裡都看到了一些進展。但隨著很多公司轉向更開放的硬體，我們也看到了行業的轉變。”
“IBM 將 Power 架構開放到我們可以將 CPU RTL 許可授予給其他人的程度，這樣他們就可以設計自己的處理器。
但其效果是有限的，因為沒有多少人願意花費數億美元（不是為支付許可費，而是為全面開發）創建自己的高端 CPU。”
“我們在開放參考設計方面取得了一些進展，現在有 20 多家供應商正在開發基於 Power 的系統。我們也看到新興的 RISC-V 體系結構的有趣發展，超級巨頭們正在雇傭他們自己的芯片設計師，構造他們自己的 CPU 和互連。他們正在進入硬體領域，即使他們不打算成為硬體供應商，也要推動這一發展。”
在這種行業環境下，自然是時候開放 Power 芯片指令集了！
對於開發者和行業來說，開源意味著什麽？
Power 架構最大的特點就是採用對稱多處理器技術，能夠保障記憶體訪問任何一個 CPU 時速度都是一樣的，這是英特爾 X86 架構都做不到的優點，因此 Power 架構未來被應用於高端伺服器市場的前景非常廣泛。此番開源 Power 芯片集，IBM 可以說是為整個開源社區做出了巨大貢獻——這意味著任何公司可都以使用 Power 芯片指令集來構建一個芯片，而不必支付一毛錢給 IBM 或 OpenPower 基金會，就可擁有開發芯片的專利權。
除了這些，IBM 還提供了一個在 FPGA（一種大概來自 Xilinx，而不是 Altera公司的器件）上實現的 Power 芯片指令集的軟核模型供人們使用。並且，IBM 還採用了 OpenCapi 加速器接口及其 OpenCapi 記憶體接口變體，這是今年某個時候推出的 Power9’（這是一個單引號，而不是一個打字錯誤）處理器的一個關鍵功能，實際上，它正在為這些參考設計向獨立於 OpenPower 的 OpenCapi 聯盟提供 RTL。
機遇與挑戰並存。雖然 IBM 是美國企業，但開源的 Power 指令集是不會受到美國“禁令”的影響，其效率高、性能強勁的特點對於國內廠商來說，或許也會提供國產芯的新機遇？而且，如果真的能基於Power ISA 做出CPU，相信對於目前 x86、ARM 的壟斷也是強有力的挑戰。
但與此同時，在獨立性和兼容性上，IBM 也有自己的堅持。
King 解釋說，公司必須保持與指令集的兼容性，並且有一整套兼容性要求。在 Linux 基金會下運作的 OpenPower 基金會將擁有一個開放的治理模型，在關於未來可以對 Power 芯片指令集做出哪些改變的問題上，IBM 與其它 OpenPower 基金會成員擁有相同的投票權。IBM 還將保留對 Power 架構進行任何更改以滿足其自身需求的權利，但所有其它更改需要成員的多數投票以確保兼容性。“一切更改都必須遵守合規性準則，因為我們不希望出現一堆碎片。”如果任何公司想進行不符合規定的變更，則需要成員一致投票決定。
參考鏈接：
https://www.nextplatform.com/2019/08/20/big-blue-open-sources-power-chip-instruction-set/
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