«Открытые системы»

В год 15-летия серверы eServer pSeries стали лидерами по объем?у продаж в своем сегменте рынка

В феврале 1990 года корпорация IBM анонси?ровала новый компьютер. Событие оказалось из ряда вон выходящим, поскольку он стал первым представителем будущего семейства RISC System/6000 (более известного как RS/6000), несколько лет назад переименованного в eServer pSeries. Уже модель-родоначальник 7013-540 обладала главными фамильными чертами семейства, а именно архитектурой POWER (Performance Optimization With Enhanced RISC), и работала она под управлением операционной системы IBM AIX 3. Первая 32-разрядная версия Power1 строилась не на одном чипе, как сейчас, а на нескольких, всего по 800 тыс. транзисторов на одном кристалле, тактовая частота процессора составляла 30 МГц, кэш-память команд — 32 Кбайт, данных — 64 Кбайт, максимальный размер оперативной памяти составлял 256 Мбайт, емкость жесткого диска — 2,5 Гбайт. С появлением 7013-540 завершился более чем 20-летний период предшествующего эволюционного развития, давший удивительный результат. На протяжении последующих полутора десятилетий фундамент, заложенный в eServer pSeries, сохранялся и еще будет сохраняться неопределенно долго.

Преемственность в развитии стала лейтмотивом конференции «15 лет pSeries: время, вперед!», проведенной в Москве в честь юбилея.

В феврале 1990 года корпорация IBM анонсировала новый компьютер. Он стал первым представителем будущего семейства RISC System/6000

История eServer pSeries может быть разделена на три этапа: «античность» (1961-1975), «средние века» (1976-1990) и «новейшая история». Долгий путь к pSeries начался с Project X, стартовавшего в августе 1961 года, потом проект стал именоваться ACS-1 и ACS-360. Перед создателями новой машины стояла грандиозная задача — построить суперкомпьютер, превосходящий по производительности первый суперкомпьютер IBM Stretch в 30 раз. Ситуация осложнялась ожесточенной конкуренцией с компанией CDC, где группу инженеров возглавлял Сеймур Крей, поэтому в процессе проектирования требования к производительности постоянно возрастали.

В итоге в 1965 году появился на свет компьютер ACS-1, который оказался не в 30, а в тысячу раз быстрее, чем Stretch. К этому времени коллективом разработчиков руководил Джин Амдал. Результаты оказались весьма неплохими, однако амбициозные планы Амдала вошли в противоречие с требованиями бизнеса, и в 1969 году проект, к тому времени называвшийся ACS-360, был приостановлен. Впрочем, затраты на него не были совсем бесполезными, основным наследием ACS стали работы Джона Кока, предложившего в последующем RISC-архитектуру и удостоенного за нее Тьюринговской премии. Его идеи получили развитие и в следующей разработке полноценного RISC-компьютера модели 801, хотя и этот проект не был доведен до конца, он так и остался на бумаге, не было построено ни одного экспериментального образца, тем не менее модель 801 заняла почетное место в компьютерной истории.

Затем, в 80-е годы, было создано несколько опытных экземпляров компьютеров, непосредственно предшествовавших появлению RISC System/6000, в некоторой степени они были ответом производителям первых рабочих станций, в том числе Sun Microsystems и компании Apollo, позже купленной Hewlett-Packard. В 1985 году была выпущена рабочая станции America, так же как и предшественники, не пошедшая в серию. А вот станции IBM RT PC повезло больше, она все же выпускалась, хоть и небольшими сериями. Возможно, это был первый массовый компьютер, построенный по RISC-архитектуре, он работал на тактовой частоте 10 МГц, имел оперативную память 8 Мбайт, жесткий диск — 300 Мбайт, работал под управлением AIX 2.2 или BSD 4.3. Кстати, собственная разновидность ОС Unix, названная AIX (Advanced Interactive Executive), появилась тогда же, в 1986 году, после приобретения корпорацией IBM лицензии на операционную систему Interactive IN/ix у компании Interactive Systems.

После анонса архитектуры Power, состоявшегося в 1990 году, на протяжении нескольких лет шло самоопределение с процессорной базой. В те годы специалисты большие надежды связывали с тройственным альянсом IBM — Apple — Motorola и их совместным ответом платформе Wintel. Плодом этого союза были микропроцессоры семейства PowerPC. На PowerPC 601 была создана модель RISC System/6000 model 7011-250 (66 Мгц), это был дебют 32-разрядного процессора, он стал своего рода мостом между Power и полноценной архитектурой PowerPC. В 1993 году появилась модель 7013-590 (66 МГц), первая среди RS/6000, построенная по архитектуре Power2, она имела 64-разрядное расширение и предназначалась для научных вычислений. Знаменательным событием стало переименование в 1996 году RISC System/6000 в RS/6000, процессорной базой были PowerPC 603 и 604.

Начало эпохи 64-разрядных вычислений пришлось на 1997 год, когда появился процессор RS64, известный как Apache, и тогда же появился 12-процессорный SMP-сервер RS/6000 Enterprise Server model 7017-S70 (125 МГц, проект Raven). На протяжении последующих лет были созданы процессоры Power3 (1998 год), Power-II (2000-й). В 2000 году продукты RS/6000 были переименованы в eServer pSeries, появился 64-разрядный процессор PowerPC RS64 IV, где впервые были использованы медные соединения и технология «кремний на изоляторе» (Silicon On Insulator, SOI), а также ОС AIX 5L, обеспечивавшая полноценную поддержку 64-разрядного ядра. Процессоры Power4 (2001 год) и Power4+ (2002-й) открыли эпоху многопроцессорных чипов, у которых на одном кристалле размещается несколько ядер.

Выйдя на рынок Unix-серверов с некоторым опозданием по сравнению с основными конкурентами — компаниями Hewlett-Packard и Sun Microsystems, IBM проводила очень точно выверенную техническую политику. В итоге, по данным аналитиков, в 2005 году IBM вышла в лидеры этого рынка.

Доводом в пользу сохранения такого положения может стать то, что вся нынешняя продуктовая линейка компании в этом сегменте построена на одной и той же процессорной базе Power5+, при том что различие между самой старшей и самой младшей моделью по производительности составляет почти два порядка. В IBM полагают, что технология 90 нанометров позволит остаться Power5+ в строю еще и в следующем году, а далее, в 2007-2008 годах, ему на смену придут Power6 и Power6+, созданные с использованием технологии 65 нанометров.

Если говорить об архитектуре серверов, то близкая перспектива тоже достаточно понятна, ключевым словом здесь является виртуализация. Она традиционно была сильной стороной IBM: сказывается колоссальный опыт, накопленный при разработке мэйнфреймов. Постепенно технология виртуализации распространится на все типы серверных ресурсов, начиная от процессорных ресурсов и вплоть до ресурсов ввода/вывода.

Однако, как бы ни была прочна позиция IBM в сегменте Unix-серверов, компания не может не реагировать на угрозы своему лидирующему положению. «Возмутителями спокойствия» стали многоядерные процессоры и многопотоковая обработка данных. Косвенным признаком серьезности угрозы может служить то, что на конференции представители IBM уделили необычно много времени и критике технической политики конкурентов, особенно недавно анонсированному процессору UltraSPARK T1, более известному как Niagara.


Разъяснение будущего

Возмутителями спокойствия в области серверных архитектур стали многоядерные и многопоточные процессоры, представленные IBM и ее конкурентами. Для того чтобы прояснить ситуацию, пришлось обратиться к директору программ IBM eServer pSeries Джоэлю Тендлеру, одному из разработчиков процессоров Power4 и Power5.

Не кажется ли вам, что в UltraSPARC T1 сделана попытка разрешения двух важных проблем — ограничений на обмене между памятью и центральным процессором, а также последствий постоянного роста сложности процессоров?

Вы по существу правы в вашем первом утверждении, такая проблема действительно существует, а сложность является проблемой только в том случае, если у вас нет достаточных средств для верификации чипа (то есть подтверждения того, что описание проекта, по которому микросхема реализована «в кремнии», полностью соответствует спецификации. — Прим. ред.).

Вопрос состоит в том, сколько средств вы можете вложить в верификацию и какими инструментами для этого обладаете. Что касается Niagara, то в этом процессоре всего 3 Мбайт кэш-памяти второго уровня на 32 потока, что гораздо меньше, чем в обычных, процессорах, а в наших процессорах — более 9 Мбайт на поток. Следовательно, вероятность попадания нужного кода в кэш у Niagara мала и нагрузка на память возрастает, примерно то же можно сказать и о задержках. Все это дает основание предположить, что это всего лишь нишевый продукт.

Можете ли вы сравнить восьмиядерный IBM Cell с Niagara?

Разница между ними огромна. Процессор Cell является специализированным, он разработан для Sony PlayStation и аналогичной техники. Но учтите размер этой ниши, а еще есть телевидение высокой четкости и многие другие ниши, так что речь идет о спросе в миллионы штук.

А что относительно перспектив использования Cell в суперкомпьютерах?

Можно рассматривать Cell как один из ускорителей обработки мультимедийной информации. Так что для соответствующих приложений Cell будет очень востребован.

Можно ли сделать вывод, что путь развития от Power5 до Power7 будет эволюционным, а не революционным?

Конечно. С точки зрения программного обеспечения перемены будут невидимыми, то есть преемственность полностью сохранится.

И все же, как быть с законом Мура, уже сейчас число транзисторов приблизилось к миллиарду, в ближайшие годы их будет несколько миллиардов, и что же, все они будут в одном ядре?

Пока я не вижу особого выбора, можно усложнять функционал каждого из ограниченного числа ядер, или увеличивать кэш-память, или делать то и другое.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями