stringtranslate.com

Машина (компьютерная архитектура)

Машина — название экспериментального компьютера, созданного Hewlett Packard Enterprise . Он был создан в рамках исследовательского проекта по разработке нового типа компьютерной архитектуры для серверов. Проект был ориентирован на архитектуру «вычислений, ориентированных на память», в которой NVRAM заменила традиционную DRAM и диски в иерархии памяти . NVRAM имела побайтовую адресацию , и доступ к ней мог осуществляться с любого процессора через фотонное соединение . [1] [2] Целью проекта было создание и оценка этой новой конструкции.

Обзор оборудования

Машина представляла собой компьютерный кластер со множеством отдельных узлов, соединенных через структуру памяти. В межсетевом соединении использовалась кремниевая фотоника на основе VCSEL со специальным чипом под названием X1. [3] Доступ к памяти неравномерен и может включать несколько прыжков . Изначально предполагалось, что машина будет стоечным компьютером с 80 процессорами и 320 ТБ подключаемой памяти с возможностью масштабирования до большего количества корпусов до 32 ЗБ. [4] [5] Память, подключенная к фабрике, не является когерентной кеш-памятью и требует, чтобы программное обеспечение учитывало это свойство. [4] Поскольку традиционные блокировки требуют согласованности кэша, к мостам было добавлено оборудование для выполнения атомарных операций на этом уровне. [4] Каждый узел также имеет ограниченный объем локальной частной кэш-когерентной памяти (256 ГБ). [6] [4] Хранение и вычисления на каждом узле имели полностью отдельные домены питания. [4]

Логическая диаграмма, показывающая один узел в Машине. Десятки узлов соединены вместе с помощью объединительной платы.
Логическая диаграмма, показывающая один узел в Машине. Десятки узлов соединены вместе с помощью объединительной платы. Первоначальный прототип содержал DRAM, и в конечном итоге его планировалось заменить большим количеством NVRAM.

Вся подключенная к фабрике память Машины слишком велика, чтобы ее можно было отобразить в виртуальное адресное пространство процессора (ширина которого составляла 48 бит [4] ). Необходим способ отображения окон памяти, подключенной к фабрике, в память процессора. Таким образом, связь между каждым узлом SoC и пулом памяти осуществляется через компонент «Z-мост» на основе FPGA , который управляет сопоставлением памяти локального SoC с памятью, подключенной к фабрике. [4] Z-мост работает с двумя разными типами адресов: 53-битными логическими Z-адресами и 75-битными Z-адресами, что позволяет адресовать 8PB и 32ZB соответственно. [4] Каждый Z-мост также содержал межсетевой экран для обеспечения контроля доступа. [7] Протокол межсоединения был разработан собственной компанией и известен как Next Generation Memory Interconnect (NGMI). [4] Этот протокол превратился в открытый стандарт Gen-Z . [8] [9] Z-мост подключается к SoC с помощью PCIe, что позволяет избежать серьезных изменений программного обеспечения. [9]

Полустоечный прототип машины был представлен на выставке HPE Discover в Лондоне в 2016 году. [ 10] Каждый узел содержал SoC Broadcom / Cavium ThunderX2 на базе ARMv8-A . [11] [12] [3] Всего было 40 32-ядерных SoC. [13] Из-за отсутствия адекватного NVRAM на основе мемристора или памяти с фазовым изменением , в прототипе использовалось 160 ТБ DRAM с батарейным питанием . [14] [12] [15] Несмотря на эту неудачу, архитектор программного обеспечения Кейт Паккард сказал, что это «можно использовать для проверки других частей проекта перед переключением». [4] По данным The Register , партнерство HPE с SK Hynix по разработке NVRAM на основе мемристора столкнулось с проблемами финансирования и направления, и они работали с Sandisk над резистивной оперативной памятью ( ReRAM ) для The Machine. [16] По данным The Next Platform, HPE рассматривает возможность перехода на модули DIMM Intel Optane «когда на рынке появятся производственные объемы». [9]

По оценкам Next Platform, прототип стойки будет потреблять от 24 до 36 кВт мощности. [9]

Обзор программного обеспечения

Для Машины были созданы два крупных проекта программного обеспечения. [17] Экспериментальная версия Linux под названием Linux++ [18] со всеми необходимыми улучшениями для настройки оборудования и работы с традиционными моделями программирования. [19] Это включало настройку моста, контроль доступа и сопоставление с использованием подсистемы DAX. Параллельно было объявлено о новой операционной системе (ОС) под названием Carbon [20] [21] , которая будет разработана на основе основных принципов, чтобы в полной мере использовать преимущества компьютера на базе NVRAM. [22] [23] [24]

Основные рабочие нагрузки для The Machine включали базу данных в памяти , программное обеспечение в стиле Hadoop и анализ больших данных в реальном времени . [25] [26] Компания HPE заявила, что вычислительная система, управляемая памятью, такая как The Machine, может «повысить скорость до 8000 раз по сравнению с обычными системами». [27]

В прототипе системы память, подключенная к фабрике, была организована с помощью компонента сервера управления «верхней стойки», называемого The Librarian. [4] [28] Библиотекарь разделил память на «полки» по 8 ГБ «книг», и на границах книг можно было настроить аппаратную защиту. [4] Также поддерживался мелкозернистый «буклет» размером 64 КБ. [4]

Отображение памяти осуществляется операционной системой, а контроль доступа к памяти настраивается инфраструктурой управления системы The Machine в целом. [4] Программное обеспечение должно учитывать, что чтение памяти, подключенной к фабрике, может иметь синхронные ошибки, тогда как запись может иметь асинхронные ошибки. В системе Linux при возникновении ошибки памяти используется сигнал операционной системы SIGBUS . [4]

Также были изучены изменения модели программирования и структуры данных, включая изменения в библиотеках потоков и структурах данных кучи, чтобы обеспечить устойчивость к режимам сбоя энергонезависимой памяти. [29] [30] [31] [32] [33]

История

Через несколько лет после повторного открытия компанией HP мемристора [ 34 ] недавно назначенный технический директор HP Мартин Финк создал проект HP Labs по созданию компьютерной системы на основе мемристора для решения проблемы замедления закона Мура . Он анонсировал проект на мероприятии HP Discover летом 2014 года. [35] Некоторые идеи The Machine также взяты из системных разработок Dragonhawk . [4] [36] Три четверти из 200 сотрудников HP Labs были сосредоточены на аппаратном и программном обеспечении машины. [22]

В беседе с Bloomberg HP заявила, что коммерциализирует The Machine в течение нескольких лет, «или потерпит неудачу при попытке». [35]

Кирк Бресникер занимал должность главного архитектора, а Кейт Паккард был нанят для работы над усовершенствованиями Linux. [37] [7] Бдейл Гарби был нанят для управления разработкой открытого исходного кода. [38]

В 2015 году Hewlett-Packard разделилась на две отдельные компании, HP Inc и Hewlett Packard Enterprise (HPE), и последней был передан проект The Machine. [39]

В конце 2016 года Мартин Финк ушел с поста технического директора HPE. [40] В заявлении Финка о выходе на пенсию также говорилось, что сотрудники Hewlett Packard Labs будут переведены в группу продуктов Enterprise, чтобы «согласовать нашу научно-исследовательскую работу над The ​​Machine с бизнесом». [41] [42]

К началу 2017 года у Hewlett Packard Labs появился слайд, в котором говорилось, что целью проекта является «продемонстрировать прогресс, а не разрабатывать продукты», и что они будут «сотрудничать, чтобы обеспечить дифференциацию ценности машин для существующих архитектур, а также для прорывных архитектур». [43] BleepingComputer заявил: «Другими словами, The Machine больше не является самостоятельным продуктом. Вместо этого она будет предоставлять технологии, которые будут использоваться в других продуктах HPE в будущем». HPE реструктурировала свою чисто научно-исследовательскую организацию и поместила ее в группу продуктов. [44] Yahoo! Финансовое управление сообщило, что прототип машины «еще не пройдет много лет до того, как он станет коммерчески доступным». [45]

В 2018 году HPE заявила, что проект достиг той стадии, когда на следующем этапе своего развития ему необходимы коммерческие приложения от клиентов. [46]

Рекомендации

  1. ^ Морган, Тимоти Прикетт (4 января 2016 г.). «Подробнее о машине от HPE». Следующая платформа . Проверено 4 января 2023 г.
  2. ^ Китон, Кимберли (16 июня 2015 г.). "Машина". Материалы 5-го международного семинара по среде выполнения и операционным системам для суперкомпьютеров . РОСС '15. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: Ассоциация вычислительной техники. п. 1. дои : 10.1145/2768405.2768406. ISBN 978-1-4503-3606-2. S2CID  7768740.
  3. ^ аб Морган, Тимоти Прикетт (15 июня 2017 г.). «Масштабируемость памяти в основе машины». Следующая платформа . Проверено 4 января 2023 г.
  4. ^ abcdefghijklmnop «Взгляд на машину [LWN.net]». lwn.net . Проверено 4 января 2023 г.
  5. ^ «Может ли «Машина» HPE доставить? - IEEE Spectrum» . Spectrum.ieee.org . Проверено 4 января 2023 г.
  6. ^ Меллор, Крис. «Продукт The Machine от HPE, 2014–2016 гг.: Мы почти не знали вас». www.theregister.com . Проверено 4 января 2023 г.
  7. ^ ab «архитектура машины». keithp.com . Проверено 4 января 2023 г.
  8. ^ «Поколение Z стремится стимулировать ИТ-инновации с помощью открытой высокопроизводительной технологии межсетевого взаимодействия | HPE» . 31 января 2022 г. Архивировано из оригинала 31 января 2022 г. Проверено 4 января 2023 г.
  9. ^ abcd Тейх, Пол (9 января 2017 г.). «HPE расширяет возможности машинной архитектуры». Следующая платформа . Проверено 4 января 2023 г.
  10. ↑ Кларк, Дон (28 ноября 2016 г.). «HP Enterprise представляет прототип компьютера нового поколения «Машина»» . Уолл Стрит Джорнал . Проверено 4 января 2023 г.
  11. ^ Трейдер, Тиффани (18 июня 2018 г.). «Сандия примет крупнейшую в мире систему вооружения» . HPCwire . Проверено 4 января 2023 г.
  12. ^ ab «HPE представляет прототип машины, свою версию вычислений будущего». Знания о центрах обработки данных | Новости и аналитика индустрии центров обработки данных . 16 мая 2017 г. Проверено 4 января 2023 г.
  13. ^ «HPE демонстрирует прототип машины без мемисторов» . www.reseller.co.nz . Проверено 4 января 2023 г.
  14. ^ Кофлин, Том. «HPE — машина, безопасные вычисления и интеллектуальные периферийные устройства». Форбс . Проверено 4 января 2023 г.
  15. ^ «Прототип компьютера HPE The Machine имеет 160 ТБ памяти» . БетаНьюс . 18 мая 2017 г. Проверено 4 января 2023 г.
  16. ^ Меллор, Крис. «Продукт The Machine от HPE, 2014–2016 гг.: Мы почти не знали вас». www.theregister.com . Проверено 4 января 2023 г.
  17. ^ «Операционная система HP The Machine с открытым исходным кодом: поистине революционная - будущее канала» . 21 января 2022 г. Архивировано из оригинала 21 января 2022 г. Проверено 4 января 2023 г.
  18. ^ «HP раскрывает более подробную информацию о The Machine: ОС Linux++ появится в 2015 году, прототип появится в 2016 году | ExtremeTech» . www.extremetech.com . Проверено 4 января 2023 г.
  19. ^ FabricAttachedMemory/linux-l4fame, Fabric-AttachedMemory, 16 ноября 2017 г. , получено 4 января 2023 г.
  20. ^ Пирзада, Усман (21 декабря 2014 г.). «Машина с ОС Carbon с открытым исходным кодом — это следующая большая вещь, если HP сможет ее предоставить». Wccftech . Проверено 11 января 2023 г.
  21. ^ Морган, Тимоти Прикетт (01 февраля 2016 г.). «Операционные системы, виртуализация и машины». Следующая платформа . Проверено 10 января 2023 г.
  22. ^ аб Рощик, Уильям (9 декабря 2014 г.). «HP выпустит «революционный» компьютер и ОС». Переработчик . Проверено 4 января 2023 г.
  23. ^ Николаи, Джеймс (12 июня 2014 г.). «Руководитель Dell назвал новую машинную архитектуру HP «смехотворной»». Сетевой мир . Проверено 4 января 2023 г.
  24. ^ «Масштабируемая в стойку ОС для машины и обоснование возможностей» (PDF) .
  25. ^ Меллор, Крис. «Продукт The Machine от HPE, 2014–2016 гг.: Мы почти не знали вас». www.theregister.com . Проверено 4 января 2023 г.
  26. ^ «Вывод графа на миллиард узлов: итеративная обработка на машине» (PDF) . 08.05.2017. Архивировано из оригинала (PDF) 8 мая 2017 г. Проверено 4 января 2023 г.
  27. ↑ Доннелл, Питер (5 декабря 2016 г.). «Суперкомпьютер HP The Machine в 8000 раз быстрее ПК» . Этекникс .
  28. ^ Пакет библиотекарской файловой системы (LFS), память, подключенная к фабрике, 13 марта 2022 г. , получено 10 января 2023 г.
  29. ^ Сюй, Терри Чинг-Сян; Брюгнер, Хельге; Рой, Индраджит; Китон, Кимберли; Югстер, Патрик (23 апреля 2017 г.). «НВтреды». Материалы Двенадцатой Европейской конференции по компьютерным системам . ЕвроСис '17. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: Ассоциация вычислительной техники. стр. 468–482. дои : 10.1145/3064176.3064204 . ISBN 978-1-4503-4938-3.
  30. ^ «Вычисления, управляемые памятью | USENIX» . www.usenix.org . Проверено 4 января 2023 г.
  31. ^ Чакрабарти, Дхрува Р.; Бём, Ханс-Дж.; Бхандари, Кумуд (15 октября 2014 г.). «Атлас: использование блокировок для обеспечения согласованности энергонезависимой памяти». Уведомления ACM SIGPLAN . 49 (10): 433–452. дои : 10.1145/2714064.2660224. ISSN  0362-1340. S2CID  234775584.
  32. ^ Атлас: Программирование для постоянной памяти , Hewlett Packard Enterprise, 1 августа 2022 г. , получено 4 января 2023 г.
  33. ^ Морган, Тимоти Прикетт (08 февраля 2016 г.). «Энергонезависимые кучи и хранилища объектов в машине». Следующая платформа . Проверено 4 января 2023 г.
  34. ^ Струков, Дмитрий Б.; Снайдер, Грегори С.; Стюарт, Дункан Р.; Уильямс, Р. Стэнли (1 мая 2008 г.). «Найден пропавший мемристор». Природа . 453 (7191): 80–83. Бибкод : 2008Natur.453...80S. дои : 10.1038/nature06932. ISSN  0028-0836. PMID  18451858. S2CID  4367148.
  35. ^ ab «С помощью «Машины» HP, возможно, изобрела новый тип компьютера» . Bloomberg.com . 11 июня 2014 г. Проверено 4 января 2023 г.
  36. ^ Морган, Тимоти Прикетт (07.11.2017). «HPE Superdome получает обновленную версию SGI NUMAlink» . Следующая платформа . Проверено 4 января 2023 г.
  37. ^ «Большие данные: чудовищная машина для решения огромных проблем с данными | Блог Formtek» . Проверено 4 января 2023 г.
  38. ^ Бхартия, Свапнил (8 июня 2016 г.). «Лидер Linux Бдейл Гарби рекламирует потенциал новейшего проекта HPE с открытым исходным кодом». Linux.com . Проверено 4 января 2023 г.
  39. ^ «Два HP, одна мечта». Bloomberg.com . 09.04.2015 . Проверено 4 января 2023 г.
  40. ^ «Технический директор HP Enterprise Мартин Финк уходит в отставку» . ЗДНЕТ . Проверено 4 января 2023 г.
  41. ^ Меллор, Крис. «Уменьшение размеров лабораторий Hewlett-Packard». www.theregister.com . Проверено 4 января 2023 г.
  42. ^ «HPE переводит машину в группу предприятий | TOP500» . www.top500.org . Проверено 11 января 2023 г.
  43. ^ «Что случилось с машиной HP? | TechTarget» . МикроскопВеликобритания . Проверено 4 января 2023 г.
  44. ^ говорит Кэлвин Зито (28 июня 2016 г.). «HPE Labs делает ставку на The Machine – вместе с Джоном Обето». ВулканКаст . Проверено 4 января 2023 г.
  45. ^ «Hewlett Packard Enterprise представляет прототип мощного компьютера» . uk.finance.yahoo.com . 16 мая 2017 года . Проверено 4 января 2023 г.
  46. ^ Берт, Джеффри (21 июня 2018 г.). «HPE загружает песочницу машины для первых пользователей». Следующая платформа . Проверено 4 января 2023 г.