HP stawia na memrystory i nową architekturę The Machine

HP zapowiada prezentację prototypu nowej generacji superkomputera The Machine już w 2016 roku. System ma zrewolucjonizować sposób w jaki komputery przetwarzają dane.

Nowej generacji system obliczeniowy The Machine, który ma w opinii HP zrewolucjonizować sposób przetwarzania danych zaczyna nabierać realnych kształtów. Firma obiecuje, że prototyp komputera będzie gotowy już w przyszłym roku i zostanie udostępniony deweloperom, którzy będą go mogli testować oraz przystąpić do opracowywania pierwszych aplikacji dedykowanych dla tego nowatorskiego systemu.

Przedstawiciele HP poinformowali, że prototyp będzie komputerem mieszczącym się w jednej standardowej szafie i zawierającym 2500 rdzeni obliczeniowych oraz 320 TB pamięci systemowej, czyli ponad 20 razy więcej od tego co oferują obecnie nawet najpotężniejsze serwery. W nieco dalszej perspektywie ma to być pamięć memrystorowa, najbardziej wydajny i nowatorski element tego komputera. Pierwsze komputery The Machine będą zawierać standardowe układy DRAM, ponieważ pamięci wykorzystująca technologię memrystorów nie są jeszcze gotowe do masowej produkcji. Modele zawierające takie układy pojawią się ofercie HP najprawdopodobniej dopiero za kilka lat choć firma nie wyklucza, że wcześniej wprowadzi do komputerów inny rodzaj pamięci nielutonych PCM (Phase-Change Material).

Zobacz również:

Bo system wydajnej pamięci jest kluczowym elementem nowej architektury The Machine. Budowane obecnie komputery przechowują dane w trzech warstwach pamięci: szybkich układach DRAM, dyskowych pamięciach masowych oraz systemach do archiwizacji wykorzystujących np. taśmy. W The Machine architektura zostanie ujednolicona i wszystkie dane będą zapisywane w nieulotnej pamięci opartej na układach memrystorowych lub PCM.

Dzięki nieulotnym pamięciom memrystorowym The Machine ma być wyjątkową energooszczędny i wydajny. Pamięci nieulotne nie są żadną nowością. W serwerach i pamięciach masowych stosowane są obecnie tego rodzaju układy NAND/flash. Problem w tym, że ich wydajność pozostawia wiele do życzenia. Pamięci memrystorowe nie mają tej wady i mają pracować wielokrotnie szybciej od pamięci NAND/flash.

Natomiast różnica między pamięciami NAND/flash i PCM również jest istotna. W pamięciach NAND/flash po każdym odebraniu danych musi ona ponownie zapisać cały blok danych. Inaczej jest w przypadku pamięci PCM, w których dane można zmieniać i zapisywać na poziomie pojedynczego bitu. Wykorzystuje ona do magazynowania danych specjalny materiał, który może zmieniać strukturę ze stanu amorficznego w krystaliczny. Zmiana stanu materiału następuje w wyniku przepływu elektronów. Stan amorficzny reprezentuje zero, a stan krystaliczny jedynkę.

Ta nieulotna pamięć pracuje dużo szybciej od tradycyjnych układów NAND/flash. Na przykład pamięci PCM opracowane przez firmę HGST wykorzystują materiał podobny do szkła (chalkogenid), który zmienia swój stan z gazowego na krystaliczny po przyłożeniu do niego niewielkiego napięcia. HDST twierdzi, że dysk wykonuje w ciągu jednej sekundy, podczas operacji sekwencyjnego odczytywania bloków o długości 512 bajtów, 3 mln operacji I/O na sekundę (parametr IOPS).

HP stawia na memrystory i nową architekturę The Machine

Połączenie fotoniczne obsługujące komputer The Machine

Banki pamięci instalowane w komputerze The Machine komunikują się ze światem zewnętrznym za pośrednictwem szybkich połączeń fotonicznych, które są w stanie transmitować dane z szybkością 1,2 TB/s. I jeszcze jedna ważna cecha komputera The Machine. W architekturze, na jakiej są oparte standardowe komputery, centralne miejsce zajmują rdzenie obliczeniowe. W komputerze The Machine jest to pamięć, wokół której funkcjonują pozostałe elementy całego systemu. Właśnie dlatego HP nadał tej architekturze nazwę Memory Driven Computing.

HP twierdzi, że będzie to komputer niepodobny do żadnego innego, produkowanego obecnie systemu obliczeniowego, a mieszczący się w jednej szafie system będzie przetwarzać dane równie szybko, jak dzisiaj duże centrum danych.

HP stawia na memrystory i nową architekturę The Machine

Naukowcy z HP prezentują komputer The Machine

Ale sprzęt to tylko jedna stron medalu, a uruchamiane na nim oprogramowanie to druga, niemniej ważna rzecz. Muszą to być aplikacje zoptymalizowane do pracy na systemie mającym zupełnie nową architekturą, która różni się zasadniczo od tych stosowanych obecnie. HP zdaje sobie z tego sprawę i już teraz zachęca deweloperów do opracowywania aplikacji, które będą w stanie wykorzystać w maksymalny sposób możliwości komputera.

Jednocześnie w HP toczy się obecnie debata dotycząca bardzo istotnej kwestii: jakie aplikacje będzie można uruchamiać na komputerze. Większość potencjalnych użytkowników tego komputera wyraża nadzieję, że będzie on w stanie obsługiwać używane obecnie aplikacje. Jednak bardzie interesujące jest to, jakie aplikacje będzie można na nim uruchamiać w przyszłości.

Zastanawiając się na zastosowaniem The Machine, inżynierowie z HP przywołują taki oto praktyczny przykład. Samolot ląduje 3o minut wcześniej, ale pasażerowie nie mogą go opuścić i wyjść przez wolną w danym momencie bramkę, gdyż komputer zarządzający na lotnisku ruchem nie dysponuje taką wiedzą . W przypadku The Machine problemu takiego by nie było. Komputer śledziłby na bieżącą ruch wszystkich samolotów i zbierał informacje o wolnych w danym momencie bramkach od razu kierując pasażerów w odpowiednim kierunku. Byłoby to możliwe głównie za sprawą wspomnianych wcześniej pamięci memrystorowych, które zapewniłyby znacznie szybszy dostęp do wszystkich niezbędnych danych niż można uzyskać obecnie.

Brzmi to pięknie, ale na premierę takiego komputera musimy poczekać jeszcze jakieś pięć lat. Oprócz tego specjaliści nie są zgodni co do tego, czy pamięci typu memrystor rzeczywiście zrewolucjonizują technikę przetwarzania danych. Wykorzystują one zupełnie nową technologię i jak na razie nie ma pewności, czy sprawdzi się ona w realnym świecie. Warto przecież pamiętać, że w przeszłości mieliśmy do czynienia z rewolucyjnymi technologiami, które nie zyskały oczekiwanej popularności. Dobrym przykładem może tu być architektura EPIC i procesory Itanium silnie wspierane przez Intel i HP, które mimo wielu zalet nie zawojowały rynku.

HP stawia na memrystory i nową architekturę The Machine

Narzędzie symulujące pracę komputera The Machine

Na razie jednak HP jest pewna, że komputer The Machine nie podzieli losu procesora Itanium. Firma zademonstrowała niedawno narzędzie emulujące pracę komputera The Machine, które jest używane do projektowania oprogramowanie firmware oraz systemu operacyjnego zarządzającego tym komputerem. Machine Architecture Simulator tworzy wirtualne banki szybkiej pamięci memrystorowej i testuje aplikacje korzystające z usług takie pamięci. Wszystko po to, aby z chwilą pojawianie się takich pamięci w komputerze The Machine mieć pewność, że aplikacje będą działać bez zakłóceń.

Oprogramowanie Machine Architecture Simulator może też symulować pracę węzłów obliczeniowych wchodzących w skład komputera, a deweloperzy mogą określać jakie procesory mają być zainstalowane w systemie (np. x86 lub ARM). Bo, jeśli chodzi o procesory, to komputer The Machine ma być agnostycznym systemem obliczeniowym.


TOP 200