Новая архитектура: HP бросает вызов современным компьютерным системам
Мы подошли к физическим ограничениям современной компьютерной архитектуры. Что дальше? HP предлагает свое видение новой архитектуры и анонсирует проект «Машина».
Уже неоднократно Мег Уитман (Meg Whitman), CEO компании HP, говорит о новом стиле ИТ, новом способе управления, оптимизации, использования и развертывания ИТ. На прошедшей 10-12 июня в Лас-Вегасе конференции HP Discover г-жа Уитман еще раз отметила, что «новые потребности бизнеса требуют больше возможностей и нужны новые подходы к ИТ – использованию данных, управлению рисками, гибкости, коммуникации с коллегами и заказчиками быстрее, чем когда-либо ранее». Основные тренды современного мира – облачные вычисления, большие данные, мобильные устройства и активное использование соцсетей. Это нужно учитывать и строить инфраструктуру бизнеса с учетом данных потребностей.
Сегодня мы наблюдаем взрывной рост данных. Объем их растет в геометрической прогрессии. Облачные вычисления, мобильные сети, передача данных требуют времени и энергии. Сегодня же до 90% того и другого тратится на перенос данных из одного типа памяти в другой. Для их передачи в современных компьютерных системах используются медные соединения, которые применяются еще со времен изобретения Александром Беллом в 1876 году телефона. Это перемещение данных занимает время, вырабатывает тепло и потребляет энергию. Но данная технология имеет свои ограничения.
HP предлагает новый подход к организации вычислений. Многие из этих технологий уже были анонсированы ранее, но теперь HP предлагает их вместе, в одном проекте, новой архитектуре компьютера, который планирует реализовать в течение ближайшего десятилетия. Название этого проекта – просто «Машина».
Что такое «Машина»? По мнению исполнительного вице-президента и технического директора HP Мартина Финка (Martin Fink): «“Машина” в первую очередь переосмысливает сами вычисления, основываясь на специализированных процессорах, которые оптимизированы под конкретные задачи и не пытаются делать все подряд. Современная компьютерная архитектура позволяет производить вычисления с передачей данных по медным проводам и дальнейшее хранение данных в нескольких уровнях памяти. Используя опыт и наработки HP Labs, мы создаем полностью новую архитектуру».
Для повышения эффективности необходимо, чтобы мы использовали только ту энергию, которая нам действительно необходима. Настройка процессора под конкретные задачи существенно снижает стоимость и потребление энергии. Moonshot – это первый пример такого подхода. Опыт использования Moonshot уже продемонстрировал экономию:
· 77% стоимости;
· 89% энергии;
· 80% пространства.
Следующий элемент новой архитектуры – фотоника. Используя свет вместо электронов и медных проводов для коммуникаций, мы получаем резкое повышение производительности и снижение потребляемой мощности. В итоге 160 стоек могут вести себя как один сервер. 160 стоек, 160 петабайт данных могут быть размещены в пределах 250-наносекундного доступа. Адресуемая память в 160 петабайт в пределах 250-наносекундного доступа – это впечатляет.
Сегодня все располагаемые части компьютера невозможно уместить в еще более компактном конструктивном исполнении, поскольку уже возникают физические ограничения используемой технологии. Поэтому современная архитектура имеет ограничения по плотности. Представьте стандартный процессор со стандартными ножками. Сколько потребуется ножек, чтобы адресовать 160 петабайт памяти с прямым доступом в пределах 250 наносекунд? Вот тут-то и ощущается преимущество фотоники. Небольшой кусок волокна может пропускать до 6 терабайт в секунду. Если же попробовать это сделать на традиционной меди, то получим огромный пучок проводов. Как результат получаем значительное сокращение потребляемой энергии – в тысячи раз.
Теперь мы легко можем наш внушительный блок памяти подключить через фотонику к процессору. В итоге все конструктивные ограничения современной технологии полностью исчезают и мы больше не ограничены двухмерными мышлением при проектировании ПК, планшета, сервера или смартфона. Мы можем полностью переосмыслить, как мы храним данные, как мы их передаем в процессор и как это все вместе работает.
Вернемся к массиву памяти. На самом деле 90% того, что делает процессор, – это перемещение данных между оперативной и постоянной памятью. Это делается из-за компромисса между производительностью и стоимостью. На самом деле изображенный на рисунке треугольник – это упрощенное представление современной системы хранения. В реальности она может достигать 9–11 слоев.
Задача разработчиков – взять все лучшее от быстрой памяти и быстрой системы адресации и объединить это в одном типе памяти. Используя технологию, которую HP называет мемристором, можно хранить все данные в одном месте и не тратить больше ресурсы на перемещение данных с одного уровня на другой.
Новые разработки позволяют использовать для хранения данных уровень ионов, а не электронов. Такой подход позволяет значительно сократить время переключения между «0» и «1» до пикосекунд, при этом не нужна будет энергия для хранения информации (подобно современной флеш-памяти). В итоге получаем значительное увеличение плотности и существенное снижение потребления энергии.
В итоге все данные будут храниться в едином большом массиве универсальной памяти. Блок памяти и модуль процессора будут соединены высокоскоростной тканью, которая основана на фотонике и требует минимума энергии. В качестве средства передачи будет использоваться свет.
Такой подход позволяет иметь дело с огромным массивом данных и не только собирать и хранить информацию, но и затем управлять ею потребляя при этом значительно меньше энергии.
Теперь, когда мы получили в свое распоряжение 160 петабайт быстродоступной памяти, возникает вопрос об управлении таким массивом информации. Что происходит с ПО, когда мы получаем такой огромный объем быстрой энергонезависимой памяти? Как отмечает Мартин Финк, «на самом деле современные ОС также большую часть времени тратят на перемещение данных между оперативной памятью и системой хранения. Мы опять делаем шаг назад, чтобы переосмыслить и это». HP Labs разрабатывает новую ОС с открытым кодом, оптимизированную под быструю энергонезависимую память. HP также планирует привлечь ведущие университеты для исследований и разработок в области новой ОС. HP планирует продолжать работу над каждым направлением параллельно и результаты исследований применять в новых продуктах, которые будут доступны в ближайшие годы.
Наличие высокопроизводительной энергонезависимой памяти позволяет переосмыслить и подход к облачным вычислениям. Имея такой огромный массив данных, можно будет хранить и обрабатывать значительно больше различных параметров, которые раньше просто не учитывались. Как отмечает Мег Уитман: «При использовании новой архитектуры практически исчезают проблемы потребления энергии. Большой объем данных может быть обработан в режиме реального времени. Мы получаем доступную информацию в медицине, розничной торговле, транспортной безопасности и в других областях деятельности. Представьте, что вы имеете в распоряжении панель, на которой может отображаться любой аспект деятельности вашей компании в режиме реального времени, который вы могли бы анализировать и превращать в новые идеи. И при этом вам не нужно резко увеличивать пропускную способность и объем хранилища вашего ЦОДа, строить собственную электростанцию для обеспечения необходимой мощности. Было бы здорово, если бы ваш врач мог легко сравнивать ваши симптомы с любыми другими, которые уже были у пациентов в любом другом месте в мире, без каких бы то ни было языковых барьеров и нарушений конфиденциальности». HP утверждает, что это возможно, и даже называет сроки – ближайшее десятилетие.
Опубликовано 03.07.2014