Maszyna, której głównym elementem jest pamięć

Memory-Driven Computing to architektura komputerowa, w której centralny element platformy obliczeniowej stanowi pamięć a nie procesory. Nowe podejście do przetwarzania danych pozwoli na wzrost wydajności i efektywności znacznie powyżej poziomów osiągalnych obecnie.

Dowodem na poprawność koncepcji HPE jest działający prototyp, opracowany w ramach program badawczego The Machine. To zwieńczenie podejmowanych przez firmę wysiłków, mających na celu transformację fundamentalnej architektury wykorzystywanej do budowania komputerów od 60 lat.

Miliardy urządzeń w sieci

Gartner przewiduje, że do 2020 r. liczba urządzeń podłączonych do sieci wyniesie 20,8 mld. Będą one generować niewyobrażalne ilości danych, których przetwarzanie, przechowywanie, zarządzanie i zabezpieczanie przekracza możliwości istniejących architektury komputerowych.

Wykonaliśmy znaczący krok w ramach w ramach projektu The Machine – jednego z największych i najbardziej skomplikowanych programów badawczych w historii naszej firmy – powiedział Antonio Neri, Executive Vice President oraz General Manager działu HPE Enterprise Group. – Pokazując prototyp, prezentujemy potencjał koncepcji Memory-Driven Computing a zarazem otwieramy drzwi do świata, w którym innowacje są na wyciągnięcie ręki. Korzyści naszych nieustających poszukiwań rewolucyjnych technologii będą odczuwalne zarówno dla klientów jak i całej branży.

Prototyp proof-of-concept, który został uruchomiony w listopadzie, obrazuje jak współpracują między sobą fundamentalne elementy nowej architektury – zgodnie z założeniami projektowymi przygotowanymi przez ekspertów HPE oraz naszej jednostki badawczej, Hewlett Packard Labs. HPE prezentuje:
• węzły obliczeniowe korzystające ze współdzielonej puli pamięci Fabric-Attached Memory;
• zoptymalizowany system operacyjny oparty na Linuksie, działający na dedykowanym układzie SOC (System on a Chip);
• fotoniczne/optyczne łącza komunikacyjne, w tym nowy moduł fotoniczny X1 – działające i w pełni funkcjonalne;
• nowe narzędzia programistyczne pozwalające na wykorzystanie możliwości architektury, w której dostępne są dużej ilości pamięci nieulotnej.

Wykonane w trakcie prac nad stworzeniem prototypu symulacje, pozwalają sądzić, że szybkość tej architektury przekroczy poziomy osiągane przez obecne komputery o wiele rzędów wielkości. Firma zastosowała nowe narzędzia programistyczne na istniejących produktach, pokazując, że w przypadku wielu różnych obciążeń wykonywanie instrukcji może być nawet 8 tys. razy szybsze.
HPE oczekuje osiągnąć podobne rezultaty w momencie rozbudowy prototypu o kolejne węzły i pamięć.

Poza zwiększaniem pojemności działającego online rozwiązania, projekt badawczy The Machine będzie w większym stopniu koncentrował się na przetwarzaniu eksaskalowym. To rozwijający się obszar w zakresie systemów HPC (High Performance Computing), którego celem jest stworzenie superkomputerów, których wydajność przekroczy o kilka rzędów wielkości możliwości największych obecnie maszyn na świecie.

Architektura Memory-Driven Computing opracowana przez HPE zapewnia wyjątkową skalowalność – od pojedynczych urządzeń IoT do systemów o mocy na poziomie eksaflopsa. Oznacza to, że będzie mogła stanowić fundament dla wielu nowych obciążeń HPC oraz analitycznych, w tym big data.

Memory-Driven Computing: koncepcja i komercjalizacja

HPE planuje szybką komercjalizację technologii opracowanych w ramach projektu badawczego The Machine – trafią one do istniejących i nowych produktów. Te technologie można obecnie podzielić na cztery kategorie: pamięć nieulotną, strukturę systemową (w tym łącza fotoniczne), ekosystem oraz bezpieczeństwo.

Pamięć NVW (Non-Volatile Memory)

HPE kontynuuje prace mające na celu wprowadzenie na rynek prawdziwej, adresowalnej na poziomie bajtów pamięci NVM na przełomie 2018 i 2019 r. Wykorzystując technologie opracowane w ramach projektu The Machine, firma stworzyła HPE Persistent Memory – krok na drodze do adresowalnej na poziomie bajtów pamięci nieulotnej, której wydajność będzie zbliżona do pamięci DRAM przy zachowaniu pojemności i nieulotnego charakteru tradycyjnej pamięci masowej. Firma oferuje już pamięć HPE Persistent Memory w serwerach HPE ProLiant DL360 oraz DL380 Gen9 .

Struktura (m.in. łącza fotoniczne)

Dzięki badaniom w zakresie fotoniki, HPE jest w stanie zagwarantować klientom, że jej produkty są dobrą inwestycją na przyszłość. Przykładem takiego działania jest zapewnienie możliwości wykorzystania w systemach HPE Synergy, które będą dostępne na rynku w przyszłym roku, przyszłych technologii fotonicznych/optycznych, które obecnie znajdują się na etapie rozwoju w laboratoriach. Patrząc dalej w przyszłość, HPE planuje zintegrowanie fotoniki w innych liniach produktowych, w tym portfolio pamięci masowej, już na przełomie 2018 i 2019 r. Firma ma także plany dotyczące wprowadzenia na rynek pamięci
Fabric-Attached Memory, co będzie możliwe dzięki użyciu wydajnego protokołu komunikacyjnego opracowywanego obecnie w ramach konsorcjum Gen-Z , do którego HPE niedawno dołączyło.

Ekosystem

Wiele pracy zostało włożone w stworzenie oprogramowania dla systemów przyszłości, których centralnym elementem będzie pamięć a nie procesory. HPE rozpoczęło w tym roku współpracę z Hortonworks/Spark , żeby wprowadzić oprogramowanie dla systemów klasy Memory-Driven na rynek. W czerwcu 2016 r., firma zaczęła także udostępniać pakiety kodu na Github z myślą o tym, żeby programiści mogli zapoznać się praca na nowej architekturze. W planach na następny rok znajduje się również wykorzystanie tego kodu w istniejących systemach oraz opracowanie analityki i aplikacji nowej generacji dla nowych systemów – te ostanie mają być gotowe na przełomie 2018 i 2019 r. Jako członek konsorcjum Gen-Z HPE chce zacząć integrować technologie ekosystemową i specyfikacje pochodzące z tej branżowej współpracy do produktów w ciągu następnych kilku lat.

Bezpieczeństwo

Prezentując prototyp HPE pokazało nowe, bezpieczne połączenia pamięci. To realizacja firmowej wizji odnoszącej się do wbudowania mechanizmów bezpieczeństwa we wszystkie elementy sprzętowe i programowe swoich rozwiązań. W przyszłym roku HPE planuje dalsze prace w tym obszarze, które zaowocują nowymi funkcjami bezpieczeństwa w produktach sprzętowych. Nowe funkcje bezpieczeństwa w oprogramowaniu mają pojawić się w ciągu najbliższych 3 lat. Od 2020 r. firma chce połączyć te rozwiązania z kolejnymi technologiami bezpieczeństwa, nad którymi trwają obecnie prace badawcze.