Проект HP Machine: переосмысление базовой архитектуры компьютеров
Корпорация Hewlett-Packard (HP) представила проект Machine по разработке принципиально новой компьютерной архитектуры, которая позволит на многие годы вперёд удовлетворить растущие потребности в вычислительных мощностях и хранении данных.
Machine — это детище исследовательского подразделения HP Labs. В проекте, как отмечается, в той или иной степени задействованы три четверти сотрудников названной лаборатории. HP полагает, что компьютеры и мобильные устройства в их сегодняшнем виде рано или поздно перестанут справляться с растущей нагрузкой, а поэтому необходимы принципиально новые решения.
Работы в рамках проекта Machine ведутся по четырём основным направлениям: это вычислительный блок, система связей, хранение данных и программная платформа.
Вычислительный узел
Hewlett-Packard предлагает отказаться от процессоров общего назначения в пользу кластеров специализированных вычислительных ядер, интегрированных с памятью и сетевыми компонентами. Такой подход позволит решать различные задачи быстрее при меньших затратах энергии.
Память
Проект Machine предполагает использование накопителей на основе мемристоров, которые смогут заменить и DRAM, и постоянную память, скажем, флеш. Напомним, что мемристоры считаются четвёртым пассивным элементом микросхем после резистора, конденсатора и катушки индуктивности. Опытный образец мемристора был создан в 2008 году в исследовательской лаборатории HP. Работа устройства обеспечивается за счёт химических превращений в тонкой двухслойной плёнке двуокиси титана: один из слоёв слегка обеднён кислородом, и кислородные вакансии мигрируют между слоями под действием приложенного электрического напряжения. Наблюдающееся в мемристоре явление гистерезиса позволяет использовать его в качестве ячейки памяти. Ожидается, что плотность хранения данных в накопителях на основе мемристоров будет настолько высокой, что смартфоны смогут вмещать до 100 Тбайт информации.
Связь
Для обеспечения высокоэффективной передачи больших объёмов данных предлагается использовать кремниевую фотонику. Эта технология предусматривает применение недорогого кремния (вместо дорогих и редких оптических материалов) для создания фотонных устройств, включая лазеры, преобразователи и датчики. Кремниевая фотоника обеспечит возможность передачи больших объёмов данных на высокой скорости с минимальным энергопотреблением по оптическому кабелю.
Программная платформа
Для новой архитектуры потребуется принципиально новая операционная система. HP ведёт работы над такой платформой с чистого листа, а также изучает возможность создания специализированных систем на ядре Linux.
Ожидается, что результаты исследований в рамках проекта Machine будут продемонстрированы в течение трёх–пяти лет.
Принципиально новая компьютерная система HP Machine может заработать в 2016 году
Мартин Финк (Martin Fink; на фото), руководитель исследовательского подразделения HP Labs, обозначил ориентировочные сроки появления первых прототипов принципиально новой вычислительной системы, создающейся по проекту Machine.
Напомним, что об инициативе Machine компания Hewlett-Packard впервые рассказала в июне. Идея заключается в создании качественно новой аппаратно-программной архитектуры, которая позволит на многие годы вперёд удовлетворить растущие потребности в вычислительных мощностях и хранении данных.
Господин Финк говорит, что современные компьютеры могут иметь более 10 «слоёв» хранения данных — от процессорного кеша разного уровня до «медленных» жёстких дисков. Это усложняет общее строение системы и создаёт узкие места при обмене данными (например, при считывании информации с винчестера в оперативную память).
Одним из главных отличий Machine от современных компьютеров станет использование памяти нового типа, которая сможет выполнять функции и ОЗУ, и постоянного хранилища. В основу такой памяти лягут мемристоры — четвёртый пассивный элемент микросхем после резистора, конденсатора и катушки индуктивности. Наблюдающееся в мемристоре явление гистерезиса позволяет использовать его в качестве ячейки памяти. Ожидается, что плотность хранения данных в накопителях на основе мемристоров будет на порядки превосходить значения, характерные для современных устройств.
По словам господина Финка, первый прототип Machine получит до 150 вычислительных узлов и до 157 петабайт адресуемой памяти. Уже на начальном этапе подобная система может обеспечить шестикратное увеличение производительности по сравнению с обычными компьютерами при снижении энергопотребления в 80 раз.
В связи с применением памяти нового типа и новых процессорных узлов (кластеров специализированных вычислительных ядер) потребуется и новая программная среда. Господин Финк сообщил, что НР разрабатывает операционную систему с «чистого листа», названную Carbon. Исходные коды этой платформы планируется начать публиковать со следующего года. Кроме того, создаётся вспомогательная платформа на основе Linux — так называемая Linux++.
В целом, сообщил руководитель HP Labs, прототипы Machine могут заработать в 2016 году. Однако коммерческие системы на основе нового дизайна появятся только в течение десяти лет.
В последнее время (после ухода Стива Балмера) Microsoft всё больше своих разработок выкладывает в свободный доступ и публикует исходные коды. Но последний анонс относительно платформы .NET — это нечто выдающееся. Microsoft опубликовала исходный код и объявила о планах кросс-платформенной работы .NET, в том числе на операционных системах Linux и Mac OS X.
«Учитывая миллиарды существующих устройств на рынке, разработчикам нужны инструменты, которые работают на разных платформах и форматах устройств», — сказал С. Сомасегар (S. Somasegar), вице-президент подразделения Developer Division.
Microsoft выложила в открытый доступ ASP.NET, компилятор .NET, окружение .NET Core, сам фреймворк и библиотеки. Таким образом, сейчас работать с .NET могут и разработчики под Mac или Linux.
Visual Studio 2015 и .NET 2015 работают на любой платформе, в том числе iOS, Android и Windows.
Код .NET опубликован на Github.
Кроме того, выпущена бесплатная версия Visual Studio Community 2013, со всеми основными функциями базового пакета. Бесплатная версия предлагается независимым разработчикам, студентам и небольшим компаниям.
Странно, что кто-то вообще занимается подобными разработками. Абсолютно бессмысленная херня типа сегвеев.
В парке у нас тут рассекают уже на таких, на очереди ,видимо, торговые центры большие и большие офисы. Хорошо бы вес убавили так до 15 кг хотя бы, скорость так до 10 км прибавили и расстояние так до 30 км подняли))))
steve321, я думаю это все равно менее удобно, чем та штука, на которой в европах всякие старики-инвалиды ездят, типа маленького квадроцикла или большого карта.
steve321, я думаю это все равно менее удобно, чем та штука, на которой в европах всякие старики-инвалиды ездят, типа маленького квадроцикла или большого карта.
вот надо довести до ума, чтобы складывалось примерно как самокат, и можно было бы в рюкзак за спину убирать - в одном положении "табуретка" с моторчиком, в другом положении - самокат, в третьем положении велосипед - с возможностью подзарядки аккумулятора, ну и четвертое - роликовые коньки)))) универсальное средство передвижения трансформер)))
Linux++ - OS под архитектуру The Machine
Корпорация HP продолжает разработку принципиально новой компьютерной архитектуры, с новой операционной системой и новым типом ОЗУ на мемристорах, которые предполагают сверхвысокие скорости передачи данных. Проект называется The Machine, а первый прототип ОС и программный эмулятор компьютера обещают выпустить в следующем году.
Над амбициозным проектом работает 75% из 200 человек персонала научно-исследовательского подразделения HP Labs. Проект The Machine начался два года назад. Мемристор — пассивный элемент в микроэлектронике, способный изменять своё сопротивление в зависимости от протекающего через него заряда (в нынешней форме его изготавливают из оксида тантала). Теоретически, он способен заменить транзисторы в микроэлектронике, должен быть более ёмким и быстрым, чем современная флеш-память и DRAM. Мемристор «запоминает» проходящий заряд, так что сохраняет информацию даже при отключенном питании. Это позволит сделать архитектуру ПК более компактной, отказавшись от ставших ненужными компонентов. Информационная плотность памяти на мемристорах настолько превышает существующие технологии, что, по оценкам HP Labs, объём данных современного дата-центра можно вместить в несколько серверных стоек.
Вдобавок к мемристорам, проект The Machine предусматривает использование шины данных, работающей по технологиям кремниевой фотоники, то есть сигнал передаётся лазером, а не по медным контактам.
Мемристоры на 300-миллиметровой подложке
Операционная система Machine OS будет с открытым исходным кодом и должна максимально использовать преимущества нового аппаратного обеспечения. Несколько дней назад разработчики огласили некоторые подробности о новой ОС.
Во-первых, для неё установлено название Linux++. Разработчики планируют выпустить её в июне 2015 года, хотя работающий прототип The Machine будет готов не раньше 2016-го.
Во-вторых, в комплекте с ОС поставят программный эмулятор аппаратной архитектуры The Machine и другие инструменты, чтобы разработчики могли поэкспериментировать и подготовиться к будущей революции. Станет понятно, какой тип программного обеспечения наиболее выигрывает от новой архитектуры. Предполагается, что в первое время она найдёт применение в дата-центрах.
Правда, после выхода настоящей аппаратуры систему Linux++ полностью заменят написанной с нуля операционкой, которую сейчас делают под кодовым названием Carbon.
Почему глаз предпочитает 60 FPS
В технических дискуссиях часто возникает вопрос: какую частоту кадров считать достаточной для видео. Некоторые говорят, что вполне хватит 24 кадров/с для кинофильмов и 30 кадров/с для игр, а всё остальное — ненужное излишество.
С этим утверждением в корне не согласен исследователь Саймон Кук(Simon Cooke) из Xbox Advanced Technology Group. Он опубликовал аргументированную статью с доказательствами, почему человеческий глаз предпочитает больший фреймрейт.
Ясному ответу на этот вопрос мешает тот факт, что глаз — исключительно сложная конструкция, которая осуществляет предварительную обработку изображения до его передачи в мозг. Это не какой-то аналог камеры, просто фиксирующей изображение. Глаз постоянно изменяет свою чувствительность к цвету, освещению, движению объектов. Во многих случаях воспринимаемая мозгом картина — это иллюзия, специально сконструированная для обмана, а генерация такой картинки осуществляется по сложным и не до конца понятным алгоритмам.
Проведённые эксперименты показывают, что при показе видеороликов с разной частотой кадров люди всегда предпочитают больший фреймрейт, и это правило соблюдается даже на частотах выше 60 fps. Согласно теории Саймона Кука, причина в физической подвижности сетчатки глаза, на поверхности которой и регистрируется изображение. Медицинские исследования показали, что глаз совершает непроизвольные колебания (микротремор) со средней частотой 83,68 Гц, изменяя положение сетчатки на 150-250 нм. Это расстояние примерно соответствует размеру 1-3 фоторецепторов в сетчатке.
Микротремор глаза позволяет зарегистрировать одну и ту же сцену с двух слегка различных позиций. Это помогает чётче определить края объектов, что было жизненно важным для наших предков.
Если это правда, то получается, что глаз как бы искусственно повышает детализацию изображения перед отправкой мозг (upsampling), прямо как это делают компьютерные видеокарты.
Учитывая эту особенность, становится понятной польза от повышения частоты кадров. Частота кадров почти всегда ниже, чем частота микротремора (83,69 Гц). Поэтому чем больше кадров в секунду мы показываем, тем больше дополнительной информации извлечёт глаз.
Нужно учитывать ещё и то, что повышение фреймрейта с 30 fps до 40 fps субъективно воспринимается как более заметное, чем повышение с 40 fps до 60 fps.
Согласно теории Кука, повышение частоты кадров на видеоматериале с низким разрешением субъективно может обеспечить лучшее качество восприятия, чем HD-картинка на 30 fps. То есть разработчикам игр лучше бы сосредоточиться на повышении фреймрейта, а не разрешения. К сожалению, многие не прислушиваются к его доводам и продолжают «тупо» гнаться за размером картинки.
Для сравнения игровых видеоматериалов 30 fps и 60 fps есть специальный сайт.
Технология RRAM достигла стадии коммерциализации
В то время, когда первые чипы 3D NAND только ищут свой путь на рынок и многие производители NAND все еще улучшают свои разработки, в процессе развития находятся несколько перспективных технологий для создания памяти следующего поколения, которые планируют вытеснить флеш-память NAND в ближайшие 10 лет.
Одна из наиболее обещающих технологий — RRAM (Resistive Random Access Memory) — аналогично NAND, является энергонезависимой, то есть хранит данные без постоянного обеспечения питанием. В этом её принципиальное отличие от DRAM, которой требуется постоянный источник энергии. Несколько компаний занимаются разработками в области RRAM, в том числе гиганты полупроводниковой промышленности вроде Samsung и SanDisk, однако в настоящее время именно американский стартап Crossbar имеет наиболее продвинутый дизайн.
Компания Crossbar со штаб-квартирой в Санта Клара (штат Калифорния) была основана в 2010 году и получила более $50 млн финансирования. Корни компании растут их Мичиганского Университета, ведь главный научный сотрудник и соучредитель проф. Вей Лу (Wei Lu) сейчас является доцентом этого университета. На данный момент команда Crossbar состоит из 40-45 человек, большинство из которых обладают обширными знаниями в областях исследования полупроводников и разработки.
Самые главные преимущества RRAM над NAND — это производительность и долговечность. Обычно задержка NAND при чтении составляет порядка сотен микросекунд, в то время как Crossbar достигли в своей RRAM-разработке показателей от 50 наносекунд. Долговечность ячеек может достигать миллионов циклов перезаписи/стирания, хотя в ранних прототипах Crossbar ориентируется на более консервативные ~100 тысяч циклов.
На прошлой неделе на IEDM 2014 Crossbar объявили, что переходят к стадии коммерциализации RRAM. Другими словами, они уже продемонстрировали рабочий прототип в кремнии, а также доказали, что дизайн может быть перенесен на коммерческие фабрики для массового производства, поэтому компания теперь работает с производителями над созданием конечного продукта.
Поначалу Crossbar ориентируется на рынок встраиваемых систем и лицензирует свою технологию разработчикам ASIC, FPGA и SoC. Появление первых образцов ожидается в начале 2015, а массовое производство до конца года или в начале 2016. Кроме лицензирования Crossbar также заняты разработкой отдельных чипов высокой емкости и плотности, которые должны выйти на рынок примерно через год после встраиваемых RRAM решений (ориентировочно в 2017).
Привлекательность RRAM заключается в том, что этот вид памяти может производиться посредством обычного процесса CMOS лишь с небольшими модификациями. NAND и особенно 3D NAND требуют специализированных дорогостоящих инструментов, именно поэтому лишь немногие компании могут заниматься производством 3D NAND. RRAM, в свою очередь, может производиться практически на любой полупроводниковой фабрике после недорогого переоборудования, что в результате приведет к снижению цен и большей рыночной конкуренции.
Кроме того, литографические проблемы NAND не должны коснуться RRAM. Как известно, главная причина изобретения 3D NAND состояла в том, что плоская NAND не очень хорошо масштабируется на процессы ниже 15 нм, это приводит к снижению производительности и срока службы ячеек. RRAM можно уменьшать до 4-5 нм без названных проблем, более того, в Crossbar уже показали прототип 8-нм чипа, который они создали в своей R&D лаборатории. В дополнение, RRAM можно стекировать вертикально до трех слоев для увеличения плотности, ко времени коммерческого выпуска отдельных чипов компания планирует увеличить количество слоев до 16, а плотность чипов до 1 Тбит.
Разумеется, прежде чем технология RRAM будет готова полноценно конкурировать с NAND, нужно преодолеть несколько препятствий, но очень приятно слышать, что в разработке наблюдается заметный прогресс и что технологией заинтересовались производственные компании.
Более быстрые, долговечные и доступные SSD и другие устройства хранения являются выигрышными для всех. Следует признать, что 3D NAND является лишь временным решением до момента прихода достойной замены, которой с большой вероятностью может оказаться RRAM.
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете голосовать в опросах
FAQ
Поиск
Пользователи
Группы
Регистрация
Профиль
Войти и проверить личные сообщения
Вход
