Гонка процессоров продолжается. Например, в конце прошлого года Intel выпустила процессор нового поколения семейства Itanium, положив конец разговорам, что жизненный цикл этого семейства завершается, а нынешним летом представила четвертое поколение процессоров Intel Core. AMD, в свою очередь, разработала новые процессоры семейства Opteron, ориентированные на создание облачных сред, систем обработки Больших Данных и высокопроизводительных вычислительных кластеров.

Однако в последнее время появилась еще одна тенденция — борьба за дешевизну и энергоэффективность. В серверах начинают использоваться процессоры Intel Atom, изначально для них не предназначенные, и даже ARM, разрабатывавшиеся для смартфонов. Как показывает история, относительно дешевые чипы со временем почти всегда вытесняют из большинства серверных систем более быстрые, но дорогостоящие процессоры.

Инструмент «холодного хранения»

В рамках Intel Developer Forum, состоявшегося в первой половине сентября, Intel представила множество новых моделей серверного процессора Atom Avoton. Всего будет выпущено 13 версий Avoton для работы с различными приложениями, ориентированными на выполнение вычислений, хранение данных, обеспечение сетевой безопасности и беспроводной связи. Модели будут различаться количеством ядер, объемом памяти, потребностью в охлаждающих вентиляторах и другими характеристиками. Они должны вступить в схватку с новой волной процессоров, построенных на основе архитектуры ARM.

В рамках форума были представлены вычислительные и сетевые системы на базе Avoton, а также серверы «холодного хранения», собранные HP, Dell, Quanta и рядом других компаний. Некоторые из этих серверов начнут выпускаться уже в нынешнем году.

Как отмечают аналитики Moor Insights & Strategy, появление большого семейства новых процессоров свидетельствует о серьезном отношении Intel к рынку энергоэффективных решений. Atom всегда считался «бедным родственником» процессора Xeon, но в будущем ему предстоит гораздо более весомая роль.

В HP намерены устанавливать процессоры Avoton в новой версии серверов линейки Moonshot, предназначенной для облачных вычислений, мобильных платформ, социальных сетей и Больших Данных.

Dell, со своей стороны, одной из главных перспектив для Avoton считает «холодное хранение». Имеется в виду хранение данных, к которым обращаются достаточно редко, но при необходимости доступ к ним должен осуществляться очень быстро. Главными потребителями систем холодного хранения должны стать сайты социальных сетей, но такие решения вполне могут быть востребованы и в других отраслях. Их энергопотребление можно при отсутствии нагрузки свести почти к нулю.

Производительность пока важнее

«Тенденция к использованию все более мощных процессоров при полном игнорировании вопросов энергоэффективности имеет место только в массовой электронике, — говорит Денис Андриков, заместитель технического директора по работе с заказчиками компании «Открытые Технологии». — В корпоративном же сегменте, наоборот, применение дешевых чипов получает довольно широкое распространение». Более того, дешевые процессоры являются основой и при построении гибридных суперкомпьютеров. Будучи объединенными на базе графических ускорителей, они дают более привлекательную картину по производительности: наблюдается переход количества в качество.

«Энергоэффективное направление развивается уже несколько лет, но до мейнстрима ему пока далеко», — считает Павел Борох, менеджер по маркетингу серверов Primergy в России и странах СНГ компании Fujitsu Technology Solutions. Есть определенный набор задач, где использование большого количества параллельно работающих дешевых маломощных процессоров экономически обосновано. Однако для многих современных бизнес-задач все же требуется производительность, которую невозможно экономично реализовать на дешевых процессорах. Так что, скорее всего, нас ждет появление сегмента серверных решений на дешевых процессорах, нацеленных на определенные задачи.

Как полагает Андрей Ковалев, директор по корпоративным решениям Dell в России, следует выделить три основные тенденции, важные с точки зрения бизнес-сегмента. Первая — снижение цен на старые модели процессоров. Использовать старые технологии для определенного класса задач более эффективно, чем современные процессоры. Вторая тенденция — это удешевление самих технологий. Сегодня существуют технологии 32 и даже 22 нанометра, и этим уже никого не удивить. Третья тенденция — ориентация на бизнес-задачу: распараллеливание процесса обработки данных и активное развитие технологий параллельных вычислений.

И все-таки, насколько критичными факторами сейчас являются дешевизна и энергоэффективность? «Напрашивается аналогия: как повлияет на рынок грузовых перевозок появление суперэкономичных недорогих малолитражек? Естественно, какие-то грузы можно развозить армиями малолитражек. Но для определенных задач прожорливые КамАЗы и БелАЗы останутся единственными вариантами», — подчеркивает Борох. Энергоэффективность серверов играет не последнюю роль, но производительность процессоров в типичных серверных приложениях, пожалуй, все же более важна. Разумеется, есть направления, где процессоры ARM и Atom могут предоставить вполне достаточную производительность: файл- и видеосерверы, определенные задачи хранения данных, веб-серверы, маршрутизаторы.

Как отмечает Андриков, при проектировании видно, что энергопотребление процессора на самом деле очень важно и, более того, зачастую поставлено буквально во главу угла. Не потому, что не хватает электричества, а потому, что существует проблема с отводом тепла от сервера в целом.

«С каждым годом компании все больше внимания обращают на энергоэффективность своих вычислительных мощностей, поэтому уменьшенное энергопотребление становится все более значимым фактором», — согласен Виталий Ишмаев, менеджер по серверной линейке компании «Аквариус». По его мнению, в будущем перспектива применения ARM-процессоров в серверах огромна: за счет малого тепловыделения и небольшого размера можно добиться высокой плотности ядер — выше, чем у других систем, что будет востребовано приложениями с параллельными вычислениями.

AMD не сдается

Чтобы остановить сокращение доли рынка серверных процессоров, в AMD взяли на вооружение агрессивную стратегию, в числе задач которой — выпуск новых процессоров архитектуры ARM и x86, а также продолжение совершенствования семейства Opteron.

Недавно, например, компания анонсировала экономичные чипы Opteron 4300 и 3300 для облачных серверов. Они будут применяться в серверах высокой плотности.

Нынешним летом компания анонсировала стратегию разработок процессоров ARM для корпоративных серверов и ЦОД. Так, в 2014 году будет выпущен 64-разрядный серверный процессор ARM под наименованием Seattle, предназначенный для создания энергоэффективных систем. Примерно тогда же появятся процессоры Berlin и Warsaw стандартной архитектуры.

Процессоры Atom как элементы грид

Могут ли процессоры, изначально ориентированные на мобильные устройства, на практике стать доминирующей платформой при создании серверов или даже высокопроизводительных систем?

«Совершенно точно, это вопрос не ближайших пяти лет», — полагает Андриков. Любое построение вычислительной архитектуры — это базис для прикладного, системного и инфраструктурного программного обеспечения, которое придется создавать.

Как отмечает Ишмаев, стать доминирующей платформой «мобильные» процессоры вряд ли смогут, а вот занять свою нишу и потеснить серверы стандартной архитектуры — вполне.

«Одним из преимуществ технологии Intel Atom является возможность исполнять две инструкции за один такт — то есть мы уже имеем дело с так называемым конвейером и можем назвать это первым шагом на пути распараллеливания», — говорит Ковалев. С одной стороны, вряд ли ее можно использовать в корпоративном сегменте — назначение серверов принципиально иное. Зато можно говорить о другом подходе: в последнее время становятся популярными грид-вычисления, осуществляемые на слабо связанных между собой гетерогенных компьютерах, работающих над выполнением большого количества задач. Такой подход используется в основном в научной и математической сфере, где требуются значительные вычислительные ресурсы. Возьмем предприятие, где несколько десятков или сотен настольных компьютеров работает на базе технологии Intel Atom. При использовании грид-технологии в дневное время это обычные рабочие места персонала, а ночью, когда сотрудники покидают офис, компьютеры могут быть задействованы как элементы распределенной вычислительной структуры, на базе которой производятся подобные вычисления. При этом предприятие может не только решать собственные внутренние задачи, но и предоставлять свою инфраструктуру в качестве услуги (IaaS) сторонней организации.

Если данный подход сравнивать со стандартным (применение высокопроизводительных систем), то его несомненными преимуществами являются более низкое энергопотребление, отсутствие необходимости определенных климатических зон, упрощенное масштабирование инфраструктуры. Без особого труда можно изменить размер вычислительной среды, что, естественно, более выгодно и эффективно.

Некоторые компании работают над созданием высокопроизводительных энергоэффективных систем на базе ARM-процессоров. Однако пока это скорее эксперимент. Продажи подобных технологий ничтожно малы, и в ближайшее время ситуация не изменится.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF