Усилия специалистов компании Hewlett-Packard, направленные на разработку принципиально новойархитектуры вычислительных систем, могут увенчаться успехом гораздо быстрее, чем это можно себе представить. Первый опытный образец инновационной вычислительной системы, имеющей незамысловатое название "The Machine", может появиться в недрах лабораторий компании уже в конце 2016 года. И если испытания этого опытного образца пройдут успешно, что послужит подтверждением перспектив новой архитектуры, то всем IT-специалистам, начиная от программистов, системных администраторов и заканчивая обычными пользователями, придется начинать готовиться к полному переосмыслению своих навыков и принципов работы с вычислительными системами.

Первое заявление компании HP касательно проекта "The Machine" прозвучало в июне этого года на конференции Discover. Выступая на этой конференции, Мартин Финк (Martin Fink), директор HP Labs, объявил о том, что вычислительные системы принципиально новой архитектуры могут появиться в течение ближайшего десятилетия. А в конце прошлой недели, Мартин Финк в своем докладе на конференции Software Freedom Law Center's 10th anniversary в Нью-Йорке упомянул о возможности создания первого опытного образца компьютера The Machine к концу 2016 года. Это, по мнению, руководства компании, развяжет руки специалистам, дав им несколько лет на исправление разного рода ошибок, влекущих за собой изменения в архитектуре.

Согласно имеющейся информации, в системе The Machine будет использована кардинально измененная архитектура фон Неймана (Von Neumann), архитектура, которая оставалась практически неизменной с момента появления первых вычислительных систем. У компьютеров такой архитектуры имеется процессор, оперативная память и внешние устройства хранения информации. Для того, чтобы запустить какую-либо программу, процессор загружает код этой программы в оперативную память, начинает выполнять инструкции программы и, в случае необходимости, в конце копирует результаты расчетов обратно во внешнюю память.



К сожалению, современные методы производства оперативной памяти, ключевого компонента всех компьютеров, уже уперлись в ряд физических и технологических ограничений, и все это указывает на то, что вычислительные системы будущего будут требовать памяти совершенно нового типа. В настоящее время существует множество новых экспериментальных типов памяти, к которым можно отнести память на основе мемристоров, разрабатываемую компанией HP.

В отличие от традиционной оперативной памяти, большинство всех новых типов памяти относятся к энергонезависимой памяти, способной хранить данные в случае отсутствия питающего напряжения. Это и высокое быстродействие новой памяти позволяет заменить ею не только оперативную память, но и внешние устройства хранения информации, такие, как флэш-накопители и твердотельные жесткие диски. Это, в свою очередь, позволит избежать необходимости бессмысленного копирования программ и данных из памяти одного типа в память другого типа. 

"Такие, с виду незначительные, изменения архитектуры вычислительной системы, потянут за собой целый каскад более кардинальных изменений" - рассказывает Мартин Финк, - "Но все эти изменения так или иначе ведут к тому, что новые компьютеры станут более мощными и более эффективными".

Согласно предварительным прогнозам компании, компьютер The Machine будет иметь в шесть раз более высокую производительность и потреблять в 80 раз меньше энергии, нежели современный компьютер со схожими параметрами тактовой частоты, объемов памяти и т.п. Первый опытный образец The Machine будет иметь порядка 150 вычислительных узлов, ядер, снабженных 157 петабайтами памяти с прямой адресацией.



"Для такой вычислительной системы потребуется абсолютно новая операционная система" - рассказывает Мартин Финк, - "Ведь на плечи именно операционной системы ложится копирование данных между различными типами памяти, а в новой архитектуре необходимость такого копирования будет исключена как класс".

Специалисты лаборатории HP Labs уже работают над новой операционной системой Carbon, создаваемой как говорится, с чистого листа. А в следующем году компания HP предоставит свободный доступ к некоторым частям кода этой операционной системы. Параллельно с этим ведутся работы по созданию экспериментальной операционной системы на базе Linux, которая получит название Linux++, и которая будет предназначаться для работы на компьютерах с новой архитектурой.

Еще одним преимуществом, которое может обеспечить внедрение архитектуры The Machine, является упрощение структуры вычислительных систем. "Современные системы имеют в среднем от 9 до 11 уровней хранения данных, начиная со сверхбыстрого кэша L1 до медленных оптических приводов" - рассказывает Мартин Финк, - "Каждый такой слой - это компромисс между надежностью, постоянством и скоростью. Наличие иерархии уровней хранения данных приводит к усложнению структуры системы, что может быть устранено лишь путем использования массива единой быстрой энергонезависимой памяти с линейным доступом".

"Одна из основных целей архитектуры The Machine - максимальное упрощение структуры вычислительной системы" - рассказывает Мартин Финк, - "А это упрощение обязательно отразится в лучшую сторону на скорости и на эффективности работы системы в целом".