Hot Chips 2026：IBM 双 ISA z/Architecture + ARM 架构访谈

你好，亲爱的互联网朋友们，

今天我们来到了2026年热芯片大会！我们与IBM一起，与核心设计团队负责人Christian Zoellin和系统开发CTO Christian Jacobi一起，讨论他们刚刚公布的双ISA z/架构+ARM设计！

希望大家喜欢！

以下文字记录经过简洁和可读性编辑。

乔治·科兹马：你好，互联网朋友们。我们现在在斯坦福参加2026年热芯片会议。今年的第一次热芯片演讲来自IBM，介绍了他们的下一代z/架构，以及他们在那里做的非常酷的事情，我们稍后会详细讲到。

不过我这里有两位来自IBM的人。如果你们愿意自我介绍。

克里斯蒂安·雅各比：嗨，我是克里斯蒂安·雅各比。我是IBM研究员，也是系统开发的首席技术官。

克里斯蒂安·佐林：我叫Christian Zoellin。我是一名杰出工程师，是这一代核心设计团队的负责人。

乔治·科兹马：太棒了。那么，Z有什么了不起的——我暂且称它为z18，但下一代z呢？

克里斯蒂安·佐林：它支持z/Architecture指令集和Arm指令集。

乔治·科兹马：我记得我们上次见到类似的东西，应该是最初的Itanium。你们做的事情稍有不同。你们实际上把解码器集成到了核心里。

能不能说说解码器是怎么成为一个拥有多种模式的单一单元，还是说是两个独立的解码器？

克里斯蒂安·佐林：它是一个解码流水线。让我从这里开始。有一个解码流水线，解码流水线的许多细节在两种指令集架构之间是共享的。

但那些真正从z/架构中16位到48位或Arm架构中32位指令进行解码的单独解码器，都是我们构建的独立译码器。

乔治·科兹马：好的，太棒了。现在，我觉得非常有趣的是，z是一个大端序的ISA，这意味着最高有效字节是第一个，最低有效字节是最后一个，抱歉。

但Arm是小端序，或者说是双端序，但有小端序模式。你们是怎么处理这种端序交换的？

克里斯蒂安·佐林：在加载存储单元中，基本上数据缓存是以字为单位组织的，但我们支持任意字节边界上的非对齐访问。因此这里有一个结构，将缓存中的字访问格式化为加载指令请求的实际字。

在那里，我们加入了所有交换，以支持大端和小端的区别。

乔治·科兹马：好的。所以不需要实现软件;硬件会自动完成？

克里斯蒂安·佐林：没错。

乔治·科兹马：太棒了。说到加载和存储单元，Z 有一种叫强排序的机制，而 Arm 是弱排序。这意味着它很容易实现，但是否意味着所有加载和存储指令在离开核心时都是强的？

克里斯蒂安·佐林：没错。它们总是强有序的。我们有很多基础设施可以跨越这些排序边界进行推测，所以从性能角度来看，我们拥有所有硬件来高效快速地完成这些操作。

所以，我们只需重复使用这些硬件，保持强有序。事实上，Arm架构中有一项功能可以强制强排序，但对我们来说，这部分基本没什么作用。

乔治·科兹马：我相信那是TSO，对吗？

克里斯蒂安·佐林：没错。

乔治·科兹马：是的，所以你们自动拥有TSO。那么，接下来是说这个应用用了多少面积/多余的晶体管？是很多还是不多？

克里斯蒂安·佐林：确实不多。但我们已经谈过解码器，它们是独立的解码器;其中确实有晶体管。还有一些我们添加了z/架构没有但必须实现的功能。

比如BF16和FP16浮点格式，我们还增加了新的数据流，这些是额外的晶体管。但如果你看整体布局，这些东西相比我们庞大的BTB分支预测结构或庞大的指令和数据缓存，都是微不足道的。

乔治·科兹马：说到哪些可以共享和重复使用，有多少结构被重复使用？我猜是绝大多数，对吗？

克里斯蒂安·佐林：尤其是那些大型的。这点很关键。翻译旁缓冲区、缓存、GPR和矢量寄存器的物理寄存器文件，这些都是完全相同的，且可以按原样使用。

乔治·科兹马：酷。那么，稍微转向商业案例，你们为什么把 Arm 加到 Z 里？

克里斯蒂安·雅各比：所以，Arm 软件生态系统在过去松散的十年里发展得非常迅速，很大程度上得益于超大规模企业在他们的数据中心部署 Arm，对吧？

对我们来说，这是一个巨大的机会，可以让所有这些软件更贴近客户运行的关键任务数据和事务。这在客户工作负载放置位置的灵活性上是巨大的扩展。

在许多情况下，工作负载在延迟上与数据和交易相近是合理的，同时也要在同一种运营环境中，这样从安全和可用性角度来看，这些都能相互关联。

我认为这是一个重要的用例。

另一个重要的用例是，我们有客户做大规模工作负载整合项目，特别是在LinuxONE上，有时在单一大型机架构上运行数千个MongoDB数据库，比如LinuxONE架构。

但如果你看这些项目，它们不仅仅是主数据库，对吧？它们有终端安全软件、备份软件、监控、可观测性——整体解决方案堆栈中包含大量软件。

我们有一个很棒的生态系统团队，会与独立软件供应商合作，将最初编码的软件移植到 Linux on z，但当然，市场上的软件太多了，独立软件供应商太多了，我们真的不可能说服所有人都来到平台。

所以，当客户想做如此大型的整合项目时，让独立软件供应商支持我们的平台有时很复杂。Arm生态系统原生在我们的平台上解决了很多问题，所以我们相信随着Arm技术的引入，我们拥有了更完整的软件生态系统，未来还能看到更多此类大规模整合场景。

乔治·科兹马：说到这个，你有没有考虑过添加第三个指令集？我知道很多人都在讨论RISC-V，昨天教程中这话题很大。那POWER呢？把POWER作为第三个指令集实现呢？

克里斯蒂安·雅各比：是的，我现在正在做一个集成Arm的项目。我们在这次经历中学到了很多。但如果你也看看我们对不同企业系统的应用场景，IBM有我们的Power Systems，IBM有我们的大型机系统;它们有点像各自独立的泳道，分别负责不同类型的工作负载。

实际上，我们没有什么好的商业理由可以把Power架构带进大型机，然后试图在Power Systems上与自己竞争。这对我们来说其实没有意义。

乔治·科兹马：绝对是。我记得在演讲中，你提到了Arm中的指令数量。回到硬件方面，CISC和RISC之间的真正区别是什么？正如你所说，它们有点误导？

克里斯蒂安·佐林：那么让我马上说说最极端的CISC指令。我们有CISC指令，作为指令的一部分，内存中有一个参数块，包含15个不同的参数，指令会消耗这些参数以产生正确的结果。

这就是我们实现压缩的方式，这就是我们在大型机上实现加密的方式。我们有指令包含子指令和函数代码，它们在某种意义上是库例程。

RISC 没有这个功能。RISC 必须完成寄存器集上的所有操作，因此它们对所有这些子步骤都有更多的指令，而在 RISC 指令集架构中，对我们来说是一个大指令的程序，通常是执行数百条指令来完成同样任务的程序。

这就是你在某种程度上达到指令膨胀的原因。

乔治·科兹马：嗯，我想除了下一代Telum之外，还有另一件被讨论的事，就是下一代Spyre——不是Spyre 2，而是下一代Spyre。你们已经把HBM加入了其中。

我知道Meta有一篇论文，我记得大约两三年前，谈到了HBM可能不会产生多少错误，但实际上会有多少。IBM一直强调极高的可靠性。你们是如何应对那个可能错误更高的新内存的？

克里斯蒂安·佐林：其实我不太清楚细节。你呢？

克里斯蒂安·雅各比：是的，在一定程度上。我不是超级深入的专家，但首先需要注意的是，我们并不处于 HBM 技术的最前沿，所以我们使用的是一项已经成熟且错误率远低于前沿的技术。

我们也没有以最高速度运行，对吧？这也是设计可靠性的另一个因素。

然后我们会做大量测试。我们真正关注的是出厂产品质量，以便及早发现生产故障。我们会做非常深入的处理器测试。例如，我们会做大量烧入，在高温下运行处理器，在发货前发现早期故障。

如果处理器在制造现场坏了，这比在客户数据中心坏掉要好得多，对吧？这就是我们为可靠性所做的工作。这不仅仅是纠错和错误检查;还包括如何剔除制造流程中的错误。

乔治·科兹马：好的。我想转向HBM后，你现在可以针对的商业案例数量也增加了。你现在关注的更广泛的案例有哪些？

克里斯蒂安·雅各比：是的，实际上正好相反。业务案例和用例的演变决定了我们如何调整设计和架构，对吧？所以当我们推出带有片上AI加速的Telum 1和Telum 2时，主要是用相对较小的模型在交易中进行欺诈检测，延迟极低，这样你就不会拖延信用卡刷卡。

后来我们引入 Spyre，重点是如何在使用稍微复杂一些的模型中实现增强保护，同时你也可以在一组卡片上运行小型语言模型，推动生成式 AI。

随着近年来的发展，我们看到越来越多的用例出现，比如在保险理赔裁决时进行文档处理。这只是业务流程如何从大型语言模型利用中受益的一个例子。

同样地，当我们思考AI运维时，使用一种代理式工作流程，系统能够自我监控、自我修复、自我优化等功能。我们已经看到从相对较小的风险和欺诈检测模型，转变为更复杂的风险和欺诈检测模型，采用小型语言模型，现在甚至在企业领域也开始转向更多代理循环。

这也决定了我们需要在内存带宽上投入更多资金，才能运行这些模型。

我们还没谈细节，今天我也不会谈细节，但这当然不仅仅是单个芯片的问题;这实际上是设计一个由许多芯片组成的系统。我们已经谈过单芯片4TB每秒的内存带宽;这个系统当然会使用多块芯片，达到远超4TB的内存，这样我们就能在异构环境中运行多个模型，大型模型，并且有非常优秀的输出令牌性能来支持未来看到的代理工作负载。

乔治·科兹马：太棒了。你已经被问过这个问题了，所以你会被问到不同的问题。但CZ，你最喜欢用哪种奶酪来结束这次采访？

克里斯蒂安·佐林：罗克福。那是一种蓝纹奶酪，一种用羊奶制成的法国蓝纹奶酪。和红酒非常搭。

乔治·科兹马：哦。Christian，你试过哪些新奶酪？

克里斯蒂安·雅各比：我现在正迷上格吕耶尔奶酪。

乔治·科兹马：哦！就叫格吕耶尔，还是格吕耶尔家族？

克里斯蒂安·雅各比：嗯，我现在真的很喜欢格鲁耶尔。

乔治·科兹马：好的。好的。非常感谢你愿意和我坐下来聊聊。祝你新薯片一如既往地顺利。很想有一天试试，但非常感谢你愿意坐下来。

克里斯蒂安·雅各比：我们的荣幸。谢谢。

克里斯蒂安·佐林：谢谢。