Новый мейнфрейм-чип IBM стал первым процессором, способным выполнять рабочие нагрузки Arm и Z на одних и тех же ядрах

IBM объявила сегодня на ежегодной конференции Hot Chips о том, что может стать самым значительным изменением в архитектуре мейнфреймов за последние десятилетия: о процессоре, ядра которого могут нативно выполнять как собственный набор команд IBM, так и Arm, переключаясь между ними за наносекунды.

Этот чип, который станет основой для систем IBM Z и LinuxONE следующего поколения, является первым в истории двух архитектурным процессором для мейнфреймов. Он разработан для того, чтобы позволить компаниям запускать огромную и быстро растущую экосистему нативного Linux-ПО для Arm — включая ИИ-фреймворки, которые все сильнее определяют современную инфраструктуру, — непосредственно рядом с рабочими нагрузками обработки транзакций z/OS, на которых держатся банки, страховые компании и правительства по всему миру.

«Как энтузиасты технологий с обеих сторон, мы очень рады тому, что создаем один из самых мощных доступных на рынке процессоров с двумя архитектурами», — рассказала Тина Таркинио (Tina Tarquinio), директор по продуктам IBM Z и LinuxONE, в эксклюзивном интервью VentureBeat в преддверии анонса.

Этот анонс знаменует собой веху в аппаратной части в рамках стратегического партнерства IBM и Arm, о котором было объявлено в апреле. Он дает необычайно прямой ответ на вопрос, который годами висел над мейнфреймами: сможет ли машина, обрабатывающая большинство регулируемых финансовых транзакций в мире, оставаться игроком первого класса в эпоху ИИ, построенную в основном на кремнии других производителей?

Как IBM спроектировала ядро процессора, понимающее два набора команд

Самое поразительное инженерное решение заключается в том, что IBM решила не делать. Компания могла бы прикрепить несколько автономных ядер Arm сбоку от своего процессора — это более простой дизайн, который другие производители чипов используют для гетерогенных вычислений. Вместо этого IBM сделала каждое ядро на чипе двуязычным.

«На этом чипе 11 ядер, и каждое ядро может динамически переключаться туда и обратно между программным режимом Arm и традиционным программным режимом Z, — рассказал Кристиан Якоби (Christian Jacobi), научный сотрудник IBM и технический директор подразделения IBM Systems Development, в эксклюзивном интервью VentureBeat. — Это позволяет нам запускать критически важное корпоративное ПО прямо рядом с гораздо более широкой программной экосистемой приложений Arm, на том же самом чипе».

Механизм основан на открытом гипервизоре KVM. Предприятия могут запускать виртуальные машины Arm64 Linux и Linux on Z бок о бок, и по мере того, как гипервизор распределяет каждую виртуальную машину на физическое ядро, ядро переключается в соответствующий режим. По словам Якоби, падение производительности практически равно нулю. «Это переключение занимает порядка наносекунд, — отметил он. — Поскольку вы работаете в виртуальном образе в течение многих миллисекунд, эти накладные расходы на переключение сводятся к нулю — практически никакого влияния».

Традиционные рабочие нагрузки z/OS выполняются в отдельном разделе на том же чипе, за пределами KVM. Это означает, что основной бухгалтерский учет банка, его модели обнаружения мошенничества и современный мониторинг на базе Arm могут использовать один и тот же кремний, ту же матрицу памяти и те же гарантии надежности. Якоби откровенно признался, что в IBM обсуждали более легкий путь и отвергли его. «Мы бы не решили их задачи, если бы просто разместили несколько слабо связанных ядер Arm в углу чипа, — сказал он. — Требовалась глубокая интеграция во весь дизайн системы, чтобы обеспечить те же стандарты качества обслуживания, к которым привыкли клиенты».

Технические характеристики подчеркивают, что это не компромиссное решение. Чип создан на передовом 2-нанометровом техпроцессе и работает на 11 высокопроизводительных ядрах с базовой частотой выше 5,7 ГГц (что чрезвычайно быстро по меркам индустрии). Он оснащен встроенными ускорителями ИИ-инференса для выявления мошенничества в реальном времени во время транзакций, выделенным процессором обработки данных для ускорения ввода-вывода и архитектурой с большим кэшем. Полноценные системы будут масштабироваться до сотен ядер и десятков терабайт памяти. «Это действительно очень быстро по сравнению с тем, что обычно предлагается в индустрии, — говорит Якоби. — Это еще один пример того, что технология мейнфреймов — вовсе не устаревшая технология. Это очень современная передовая технология».

Почему мейнфреймам понадобилось 22 миллиона разработчиков Arm

Стратегическая логика создания этого чипа кроется в программном обеспечении, а не в аппаратной части. Архитектура s390x от IBM обслуживает огромную долю критически важных транзакций в мире, но более широкая вселенная корпоративного ПО — инструменты мониторинга, агенты безопасности, облачное мидлваре и, прежде всего, стек ИИ на базе PyTorch, ONNX Runtime и контейнерных нагрузок — была создана для архитектуры x86 и, во все возрастающей степени, для Arm. По собственным оценкам Arm, почти половина вычислительных мощностей, поставленных крупным гиперскейлерам в 2025 году, была основана на Arm благодаря AWS Graviton, Google Axion и кремнию Arm от Microsoft. Сообщество Arm насчитывает более 22 миллионов разработчиков по всему миру.

Портирование каждого приложения на s390x было сложной задачей, выполняемой по принципу «один независимый поставщик ПО за раз», и Тина Таркинио, директор по продуктам IBM Z и LinuxONE, описала этот расчет без обиняков. «Каким бы прекрасным ни была наша команда по работе с экосистемой, мы бы никогда не смогли поработать со всеми ними и портировать их все, — рассказала она VentureBeat. — На рынке множество независимых поставщиков ПО, и поэтому мы хотели сделать фундаментальный, большой качественный скачок. Мы пошли на риск с технологической точки зрения».

Примечательно, что, по ее словам, клиенты не просили двух архитектурный чип сам по себе — они просили конкретных результатов. «Я бы не сказала, что наши клиенты заявляли: „Пожалуйста, сделайте нам среду с двумя архитектурами“. Но они говорили: „Помогите нам сделать так, чтобы эти сопутствующие или различные типы рабочих нагрузок быстрее выходили на рынок“».

Обещание совместимости выглядит амбициозно: бинарные файлы Arm Linux должны запускаться без изменений. «Новые возможности Arm разработаны так, чтобы быть на 100% двоично совместимыми, — сказал Якоби. — Как только у вас появится, например, Red Hat Linux для Arm и приложения, работающие на нем, они будут запущены в системе без каких-либо модификаций». Arm определяет архитектуру набора команд и предоставляет инструменты валидации, гарантирующие, что реализация от IBM ведет себя точно так же, как любой другой чип Arm, в то время как IBM разрабатывает и производит кремний полностью собственными силами. «Отличное партнерство. Очень прочное инженерное партнерство», — охарактеризовал сотрудничество Якоби.

Что ускоритель Spyre нового поколения означает для корпоративного ИИ на мейнфреймах

IBM также представляет предварительную версию своего ИИ-ускорителя Spyre следующего поколения на Hot Chips, и это сопряжение неслучайно. Текущая архитектура уже предлагает два уровня ИИ: встроенный в процессор ускоритель, представленный с чипом Telum в 2022 году, который обрабатывает инференс с ультранизкой задержкой (например, оценку рисков мошенничества внутри платежной транзакции), и карту-ускоритель Spyre в подсистеме ввода-вывода для более тяжелых моделей.

Новый Spyre значительно поднимает планку. «Мы также выпускаем гораздо более производительный чип, способный запускать большие языковые модели для агентских рабочих процессов», — сказал Якоби. Речь идет как об ИИ-операциях для администрирования самой системы, так и о бизнес-процессах «для таких задач, как понимание документов и вынесение решений по страховым случаям». Новый ускоритель будет поставляться с высокоскоростной памятью для обеспечения работы этих моделей.

Здесь ставка на две архитектуры и ставка на ИИ сходятся воедино. Предприятия хотят запускать инференс рядом со своими данными; данные находятся на мейнфрейме; а ИИ-инструментарий в подавляющем большинстве является нативным для Arm. Мохамед Авад (Mohamed Awad), исполнительный вице-президент Arm по облачному ИИ, сформулировал это именно так: «По мере масштабирования ИИ все большая часть вычислительного ландшафта сходится на Arm. Интеграция вычислительных мощностей Arm и ее программной экосистемы в эти платформы расширит этот импульс на критически важную корпоративную инфраструктуру, предоставляя организациям больший выбор в развертывании ИИ».

Тайминг совпадает с реальным положением дел в корпоративном ИИ. Последний опрос McKinsey State of AI показал, что, хотя 88% организаций теперь используют ИИ хотя бы в одной бизнес-функции, почти две трети еще не масштабировали его на уровне предприятия, а наибольшую выгоду извлекают те компании, которые перестраивают ключевые процессы, а не запускают изолированные пилотные проекты. Для регулируемых отраслей, чьи системы учета находятся на IBM Z, запуск ИИ там, где происходят транзакции, пожалуй, является самым прямым путем к такого рода интеграции.

Когда выйдет двух архитектурная система IBM Z и почему существующим клиентам не стоит беспокоиться

Покупателям потребуется терпение. Чип дебютирует в преемнике системы z17 (выпущенной во втором квартале 2025 года), при этом IBM придерживается примерно трехлетнего цикла выпуска продукции, что указывает на запуск примерно в 2028 году. Но Таркинио настаивает, что программа уже далеко вышла за рамки концепции. «Это больше, чем просто чертежи. Мы полным ходом работаем над всей системой», — сказала она, добавив, что IBM опубликует больше подробностей в преддверии запуска.

Для текущей базы пользователей IBM естественным является вопрос о том, не означает ли внедрение Arm медленный закат традиционной архитектуры. Оба руководителя решительно отвергли это мнение. «Это большое „и“. Это не „или“», — заявила Таркинио. — У меня есть дорожная карта аппаратных систем на 10 или 15 лет вперед. Многие из наших команд работают над этой новой системой; многие также работают над следующей после нее и над последующей за ней».

Якоби охарактеризовал этот шаг как преемственность, а не разрыв. «Традиционный мейнфрейм, который мы имеем сегодня в виде системы z17, — это не просто более быстрая версия того, что мы построили 25 лет назад, — сказал он. — У нас не было возможностей повсеместного шифрования. У нас не было возможностей ИИ на самом процессоре. Добавление поддержки Arm — это следующий большой этап в этой непрерывной эволюции».

Скрытый подтекст конкуренции — облако. На вопрос о том, почему предприятие должно запускать рабочие нагрузки Arm на мейнфрейме, а не у гиперскейлера, Таркинио указала на показатели доступности платформы: «Мы говорим о восьми девятках доступности — это 0,3 секунды простоя в год. Если вы запускаете свой бухгалтерский учет, если вы запускаете обнаружение мошенничества, любые из этих критически важных приложений, вам это нужно». По ее словам, подход заключается в соответствии целям: адаптировать инфраструктуру под соглашение об уровне обслуживания (SLA), а не под моду.

Есть и реальные нюансы. Собственный пресс-релиз IBM отмечает, что заявления о будущих направлениях «представляют собой лишь цели и задачи». Поддержка Arm пока реализована только для Linux, а самая сложная инженерная задача — запуск чужеродного набора команд с производительностью производственного уровня, с отказоустойчивостью и восстановлением уровня мейнфреймов при реальных нагрузках клиентов — еще должна быть доказана в течение следующих двух лет.

Но амбиции несомненны. В течение шестидесяти лет мейнфрейм пережил каждую технологическую волну, которая должна была его уничтожить — мини-компьютеры, клиент-сервер, облако, — впитывая в себя то, что ему было нужно от каждого. Теперь IBM предпринимает самую смелую попытку поглощения: она учит машину, которая управляет мировыми деньгами, говорить на языке эпохи ИИ, бегло и нативно, на том же кремнии. «Создание чего-то действительно первого в своем роде для промышленной эксплуатации, — говорит Таркинио, — снова демонстрирует то, на что способен IBM с технологической точки зрения». Оказывается, будущее вовсе не оставляет мейнфрейм позади. Он учится им управлять.