Если посмотреть не современные суперкомпьютеры, вычислительные ускорители или даже GPU, становится понятно одно: скорость и способ подключения памяти играют огромное значение. То же самое справедливо и в случае быстрых интерконнектов, которые соединяют ускорители и оперативную память. Сегодня скорость 400 Гбит является нормой, а в будущем это значение должно вырасти до нескольких Тбит в секунду.
Hewlett Packard Enterprise (HPE) продемонстрировала значение систем хранения данных, представив прототип сервера под названием «The Machine», который переворачивает с ног на голову все современные представления об архитектуре суперкомпьютеров. Важнейшую роль здесь играют не число и скорость вычислительных блоков, а память. Для этих целей производитель создал своего рода универсальную память, которая перечеркивает всю иерархию хранения данных, которая была известна до сих пор.
Регистры, кэши L1-L4, быстрая память eDRAM и многое другое – процессоры и GPU окружены множеством различных типов памяти, которые находятся на разных уровнях относительно друг друга. Каждый из этих типов обладает своей ёмкостью и скоростью, что нужно учитывать при их использовании. Одно лишь управление всеми этими типами памяти требует затрат вычислительной производительности процессоров и накладывает определенные ограничения.
Прототип «The Machine» представляет собой серверную стойку с несколькими модулями, как это и принято в современных серверах. Для каждого модуля используется четыре контроллера памяти, каждый из которых управляет 1 Тбайт DRAM. Скорость планок памяти HPE не раскрывает. Для быстрой передачи данных HPE использует так называемую Fabric-Attached Memory. Интерфейс также содержит процессор ARM и коммутатор. На более высоком уровне используются фотонные и оптические связи, включая фотонный модуль X1. Каждый процессор имеет равные права и скорость доступа к общему пулу памяти.
В настоящий момент «The Machine» работает с памятью DRAM, данные с которой стираются при внезапном или намеренном отключении питания. Однако в будущем планируется использовать энергонезависимую память. Это может быть NVDIMM, которую HPE уже предлагает для некоторых серверов, или же ReRAM, которая по скорости приближается к DRAM.
Но первым делом необходимо разработать и адаптировать ПО, поскольку обычное программное обеспечение, рассчитанное на архитектуру с множеством уровней памяти, здесь не подойдет. В настоящее время создатели используют модифицированную версию Linux, однако уже идет разработка собственной операционной системы MachineOS. Первые полноценные программы, которые будут работать на базе «The Machine», выйдут в 2018 или 2019 году.