К этому времени в исследовательском подразделении компании рассчитывают создать прототип вычислительной машины нового типа, которая так и называется — Machine.

Если новой архитектуре будет сопутствовать успех, то практически всем в мире ИТ, от специалистов по компьютерным наукам до системных администраторов, возможно, придется переучиваться — судя по докладу, с которым Мартин Финк, директор HP Labs, выступил на 10-й конференции, ежегодно проводимой организацией Software Freedom Law Center.

А впервые о Machine специалисты HP рассказали на пользовательской конференции Discover в июне, сообщив, что коммерчески доступные компьютеры новой архитектуры могут появиться в течение десяти лет. Финк указал, что первый прототип машины может быть готов к 2016 году — у компании еще будет запас времени, чтобы устранить все недоработки и выпустить систему на рынок.

Machine — это отход от классической компьютерной архитектуры Джона фон Неймана, преобладающей еще с зарождения вычислительных систем. Согласно ей у компьютера есть процессор, рабочая память и накопитель. Чтобы выполнить программу, процессор загружает инструкции и данные из накопителя в память и после обработки при необходимости копирует результаты обратно на диск для постоянного хранения.

Поскольку технологии производства современной памяти RAM приближаются к физическим пределам возможностей, отрасль вынуждена будет перейти на память нового типа. Существует ряд экспериментальных технологий памяти следующего поколения. Над одной из них работают в HP, она основана на мемристорах — элементах, меняющих сопротивление в зависимости от протекавшего через них заряда. Именно такая память будет использоваться в Machine.

Все новые технологии памяти, в отличие от нынешней RAM, энергонезависимы: если выключается питание, содержимое памяти не теряется. По сути, память нового типа может заменить средства постоянного хранения данных — жесткие диски, твердотельные накопители и т. п. Поэтому компьютер с такой памятью — на мемристорах в случае системы HP — может работать без промежуточных операций загрузки данных в оперативную память и сохранения результатов на накопитель.

Это кажущееся простым изменение архитектуры повлечет за собой целый каскад перемен в принципах вычислений, объяснил Финк.

Во-первых, компьютеры новой архитектуры теоретически могут быть гораздо мощнее, чем сегодня.

В HP заявляли, что компьютер вроде Machine мог бы работать вшестеро быстрее по сравнению с обычным и требовать в 80 раз меньше электроэнергии. Как указал Финк, у первого прототипа, над которым работают в HP, будет 150 вычислительных узлов и 157 Пбайт адресуемой памяти.

Для такой машины понадобится совершенно новая операционная система, добавил он. Значительная часть работы нынешних операционных систем состоит в копировании данных из памяти на диск и обратно. В Machine обмен данных с накопителем отсутствует в принципе.

По словам Финка, в HP Labs работают над ОС, которая создается с чистого листа. Ее исходные коды в компании собираются опубликовать уже в следующем году. Наряду с этим в HP предложат для Machine модифицированный вариант Linux под предварительным названием Linux++, чтобы облегчить переход с классических фон-неймановских принципов организации вычислений.

Переработка понадобится и приложениям. В частности, ненужными станут сложные механизмы индексации и сброса данных на диск, которые применяются реляционными базами данных после завершения транзакции. «Новая архитектура отменит необходимость дублирования данных на накопителе», — заявил Финк.

По его словам, СУБД начнут действовать аналогично графовым базам данных, когда программа ищет способы оптимизации обработки всех данных, доступных для текущей задачи. Финк отметил, что определенный опыт в этом отношении накопили в Facebook, поскольку компании приходится постоянно обрабатывать огромный объем взаимосвязанной информации по пользователям социальной сети.

Hadoop, вероятно, больше подойдет для новой компьютерной архитектуры, чем реляционные базы данных, учитывая что эта система не накладывает никаких ограничений на порядок данных, заметил Финк.

Он назвал еще одно преимущество Machine — простоту архитектуры. Современные системы имеют по 9-11 уровней хранения данных, от сверхбыстрого кэша первого уровня до медленных жестких дисков. Каждый уровень характеризуется определенным компромиссом между продолжительностью хранения и скоростью доступа. Эта иерархия сильно усложняет архитектуру систем, а с переходом на единую быструю энергонезависимую память ее можно будет значительно упростить.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями