На прошедшей в Ганновере выставке CeBIT компания Hewlett Packard Enterprise продемонстрировала центральный компонент The Machine, компьютера принципиально новой архитектуры, призванного переопределить традиционные отношения между памятью и процессорами, существующие еще с тех времен, когда только появились системы параллельных вычислений.
Об особенностях The Machine рассказал Эндрю Уилер, заместитель директора HPE Labs. Он напомнил, что центром традиционной архитектуры является процессор, а ниже в иерархии стоят несколько уровней оперативной памяти, флеш-накопители, жесткие диски и т. п., которые общаются друг с другом, чтобы выяснить, у кого в данный момент самая свежая копия необходимой процессору информации. The Machine построена иначе: здесь имеется обширный пул энергонезависимой памяти, к которой напрямую обращаются процессоры, выполняющие приложения.
«Мы хотим, чтобы в этом огромном пуле памяти размещались все данные для оперативного и полуоперативного доступа, — объясняет Уилер. — Тем самым мы рассчитываем избавиться от большей части замедляющих работу программного обеспечения операций по перемещению данных между памятью и системами хранения».
Устранив эти накладные затраты, удастся ускорить обработку гигантских срезов данных, типичных для задач аналитики и машинного обучения.
Презентация The Machine, которую в HPE провели на CeBIT, была не лишена театральности. В затемненном пространстве в центре стенда HPE стоял стеклянный шкаф, подсвеченный синими и белыми лампами. Внутри — одна из «узловых плат» (node board) The Machine с памятью, процессорами и оптическими межсоединениями.
Сама плата довольно длинная. Можно даже сказать — чересчур длинная. Ее конструкторы взяли за основу полку 21х71 см, используемую в высокопроизводительных серверах HPE Apollo, но так как с добавлением все большего числа модулей памяти место закончилось, то саму плату и полку увеличили примерно на 15 см, сообщил Уилер. В результате узловые платы опытного образца The Machine на эту длину выступают из серверных стоек.
.jpg) |
|
Продемонстрированная HPE узловая плата The Machine представляет собой опытный образец компьютера, центром которого является память, а не процессор. В дальней части платы видны совместно используемая память и радиаторы управляющих ею матриц FPGA. Еще один крупный радиатор на переднем плане — процессор, вокруг него — дополнительная память. Перед процессором — матрицы FPGA, которые управляют оптическими межсоединениями, связывающими узел с объединительной платой серверной стойки |
Четыре массивных радиатора, которые можно было видеть среди расположенных рядами модулей памяти, — это управляющие программируемые логические матрицы (FPGA), благодаря которым процессоры The Machine могут обращаться ко всему пулу. Блоки FPGA в противоположной части, в свою очередь, управляют оптическими межсоединениями. Все перечисленное будет занимать меньше места, когда FPGA заменят специализированными интегральными схемами. По словам Уилера, это произойдет на последующих этапах разработки.
А сейчас FPGA обеспечивают необходимую инженерам HPE гибкость: основа «ткани памяти» (memory fabric) The Machine еще меняется.
Наработками, появившимися в процессе создания The Machine, в HPE поделились с другими производителями оборудования, входящими в консорциум Gen-Z. Консорциум занимается созданием открытых альтернатив технологии универсальной памяти Intel 3D Xpoint.
«Конструкция опытного образца The Machine такова, что есть возможность использовать технологии Gen-Z по мере их разработки», — отметил Уилер. В HPE рассчитывают обеспечить полное соответствие спецификациям Gen-Z, когда работа над ними будет закончена.
Gen-Z был учрежден в октябре 2016 года, за месяц до того, как в HPE запустили The Machine первый раз.
«С тех пор мы прошли путь от первой загрузки до эксплуатации достаточно масштабной системы», — заявляет Уилер. Сейчас у опытного образца машины 40 узлов и пул памяти емкостью 160 Тбайт. Для сравнения, самый большой серийно выпускаемый сервер HPE, Superdome X, имеет до 48 Тбайт оперативной памяти, набранной модулями DIMM по 128 Гбайт.
Как признаются в компании, машинное время экспериментального варианта The Machine пользуется огромным спросом — настолько, что в HPE на сегодня не могут этот спрос полностью удовлетворить.
Но у разработчиков, которые хотят выяснить, насколько обработка в памяти позволяет ускорить анализ обширных срезов данных, есть и другие варианты выбора, в том числе использование Superdome X в максимальной конфигурации и выполнение кода на симуляторах The Machine.
В HPE доработали Linux и еще ряд программных продуктов в соответствии с требованиями необычной архитектуры The Machine и выпустили изменения по лицензиям открытого кода, чтобы желающие могли ознакомиться с особенностями их выполнения в ткани памяти.
Разумеется, симуляции гораздо медленнее, чем реальная система. Но по мере накопления опыта эксплуатации The Machine, в HP дополнительно калибруют модели, вследствие чего прогнозы относительно повышения быстродействия, которые выдает симулятор, становятся все точнее.
Как сообщают в компании, судя по этим оценкам, The Machine способна, например, сократить время на вычисление финансовых портфельных рисков с двух часов всего до пары секунд.
