В настоящее время мы можем наблюдать интересную тенденцию - появление и постепенную популяризацию так называемых "облачных" (другой термин - "рассеянные") вычислений. Если говорить упрощенно, то за этим термином кроется следующее. Персональный компьютер пользователя выступает в роли клиента, который посредством глобальной сети получает доступ к некоторым ресурсам. При этом удаленный сервер получает данные от клиента, хранит и обрабатывает информацию, а результат вычислений отправляет обратно клиенту. На первый взгляд, все это напоминает классическую архитектуру клиент-сервер. Но есть важное отличие - в "облачных" вычислениях клиенту не обязательно иметь какой-то специфичный для сервера протокол, и не важно, какой именно сервер будет выполнять его запрос. Даже более того - клиент может вообще ничего не знать о внутренней архитектуре "облачного" сервиса, был бы канал доступа и стандартный интерфейс, например - интернет-браузер.
48-ядерный процессор Intel с "облачной" архитектурой.
Почему мы в начале завели разговор об облачных вычислениях? Все очень просто - компания Intel рассказала о разработке экспериментальной версии 48-ядерного центрального процессора, имеющего "облачную" архитектуру. По мнению специалистов крупнейшего мирового чипмейкера, данная разработка приведет к революционным изменениям в дизайне персональных компьютеров, серверов, суперкомпьютеров и т.д. Главной особенностью уникального многоядерного процессора Intel является рекордно высокая производительность. По предварительным оценкам, его вычислительная мощность в десять - двадцать раз выше производительности современных процессоров популярного семейства Intel Core. Но даже создание столь сложного процессора, имеющего сразу сорок восемь процессорных ядер, является первым шагом на пути разработки многоядерных ЦП. По мнению сотрудников компании Intel, в будущем вполне возможно создание центральных процессоров, конструкция которых предполагает использование свыше сотни процессорных ядер. При этом основополагающие моменты многоядерной архитектуры разрабатываются уже сегодня. Одним из них является объединение огромного количества вычислительных блоков в единую вычислительную сеть, которая очень схожа с архитектурой масштабируемого вычислительного кластера - точно такая же сеть используется в случае построения "облачного" сервисного центра. Получается, что разработанный 48-ядерный центральный процессор представляет собой кластер из десятков вычислительных блоков, только чрезвычайно миниатюрных и разместившихся на едином кремниевом кристалле. Вот почему многоядерный центральный процессор получил обозначение Single-chip Cloud Computer - однокристальный "облачный" компьютер.
48-ядерный процессор Intel с "облачной" архитектурой.
Сотрудники компании Intel выделяют несколько основных особенностей архитектуры процессора Single-chip Cloud Computer:
- процессор разбит на двадцать четыре "тайла", каждый из которых, в свою очередь, представляет комплекс из двух процессорных Intel-Architecture (IA) ядер;
- передача информации между "тайлами" осуществляется посредством двадцати четырех интегрированных маршрутизаторов с пропускной способностью 256 Гб/с;
- архитектура процессоров предусматривает наличие сразу четырех интегрированных контроллеров оперативной памяти стандарта DDR3;
- реализована аппаратная поддержка обмена сообщениями между ядрами.
Итогом всех вышеперечисленных особенностей 48-ядерных процессоров компании Intel является тот факт, что они представляют собой не просто мощные вычислительные блоки, а полноценную вычислительную сеть. Это означает, что каждое ядро способно работать со своей "выделенной" операционной системой, либо отдельным независимым программным стеком, и взаимодействовать в качестве независимого вычислительного узла с соседними вычислительными узлами в рамках единой сети, базирующейся на пакетной передаче информации. При этом вся вычислительная сеть ограничена рамками небольшого по размерам кремниевого кристалла.
"Облачная" архитектура процессоров Intel.
Немаловажным аспектом работы столь сложного центрального процессора является потребляемая им мощность. Увеличение числа процессорных ядер до нескольких десятков, а в будущем и до сотен ядер, должно приводить к резкому росту энергопотребления, а, следовательно, и выделяемой кристаллом тепловой энергии. Однако такой сценарий будет справедлив в том случае, если разработчики не будут применять никаких инновационных инструментов для контроля и снижения потребляемой мощности. А такие технологии в центральных процессорах Single-chip Cloud Computer реализованы, и успешно решают возложенные на них задачи. Максимальная потребляемая всем процессором мощность не превышает 125 Вт, а минимальное энергопотребление составляет всего лишь 25 Вт. Видно, что приведенные разработчиками цифры полностью идентичны энергопотреблению современных высокопроизводительных центральных процессоров. За счет чего удалось удержать потребляемую мощность в разумных пределах? За счет динамического изменения параметров работы каждого "тайла" и каждого процессорного ядра силами программного обеспечения. Приложения могут в автоматическом режиме изменять рабочую частоту каждого из тайлов, полностью отключать процессорные ядра, и/или варьировать рабочее напряжение группы из четырех тайлов, независимо от напряжения на остальных компонентах интегральной схемы. При этом на программное обеспечение возложена задача отслеживания уровня загруженности процессора и его энергопотребления, дабы обеспечить оптимальное соотношение между требуемой и реальной производительностью процессора в конкретный момент времени.
Многоядерные центральные процессоры станут залогом высочайшей производительности вычислительных систем, как серверов, так и персональных компьютеров. Компания Intel обещает, что ноутбуки смогут принимать и обрабатывать огромные объемы данных в реальном времени. Столь мощные персональные компьютеры станут полноценными интерактивными системами, взаимодействующими с человеком на высоком уровне. Представители Intel утверждают, что однажды человек сможет брать уроки танцев у своего ПК - компьютер выступит в роли учителя, анализируя движения человека, отмечая его ошибки и недочеты. При этом взаимодействие человека и вычислительной машины будет проходить без использования привычной сегодня периферии - клавиатур, компьютерных мышей, джойстиков и пр. Роль интерфейса возьмут на себя системы распознавания и генерации речи. В еще более отдаленном будущем компьютеры будут получать команды от человека, анализируя электромагнитное поле головного мозга. То есть, компьютеры научаться "читать мысли" человека.
Если компания Intel на данный момент экспериментирует в области разработки многоядерных центральных процессоров, то южнокорейская компания Samsung делает успешные попытки перевести изготовление интегральных микросхем флеш-памяти на новый техпроцесс. На этой неделе из Южной Кореи дошла информация, согласно которой Samsung начинает поставки на мировой рынок 30-нм микросхем флеш-памяти типа NAND. При этом речь идет о 30-нм многоуровневых микросхемах NAND-памяти, способных хранить до трех бит в одной ячейки памяти, и 30-нм микросхемах NAND-памяти с поддержкой асинхронного интерфейса DDR. Появление подобных полупроводниковых устройств позволяет в скором времени искать в продаже более вместительные устройства хранения информации. В частности, 3-битные MLC-микросхемы NAND-памяти будут с успехом применяться в качестве аппаратной основы для карт памяти формата SD. Переход на 30-нм техпроцесс приведет к повышению компактности интегральных микросхем и снижению их себестоимости, а технология многоуровневой ячейки памяти позволяет значительно повысить их информационную емкость. Результатом модернизаций становится заметное повышение вместительности карт памяти или встроенных в портативные электронные устройства накопителей. Например, становится возможным выпуск карт памяти формата microSD емкостью до 8 Гб.
SDXC.
Что же касается интегральных микросхем NAND-памяти с поддержкой асинхронного интерфейса DDR, то их основная область применения - твердотельные накопители, накопители для "топовых" смартфонов, а также фирменной памяти moviNAND. То есть те сферы, где на первый план выходит высокая скорость передачи информации. И снова главным итогом перехода на 30-нм технологический процесс становится повышение информационной емкости накопителей, созданных на основе новейших интегральных микросхем.
Заговорив о сменных картах памяти необходимо отметить развитие событий вокруг стандарта SDXC, о котором впервые заговорили в самом начале зимы 2009 года. Напомним, что SDXC предполагает увеличение максимальной информационной емкости карт памяти до 2 Тб, что позволит хранить до сотни фильмов высокого разрешения. Разумеется, необходимо повышать и скорость передачи информации, и здесь разработчики стандарта предусмотрели возможность повышения пропускной способности до 300 Мб/с. Однако первое знакомство с новым стандартом успешно состоялось, а вот появления готовых устройств приходится ждать до сих пор. Впрочем, в скором времени ситуация может измениться к лучшему - сразу несколько ведущих производителей персональных компьютеров пообещали выпустить ПК с поддержкой SDXC в следующем году. Речь идет о таких компаниях, как Lenovo, HP, Dell, а поддержкой карт памяти следующего поколения наделят ноутбуки на основе 32-нм центральных процессоров Intel с кодовым обозначением Arrandale. Правда, на первых порах переход на стандарт SDXC не приведет к резкому росту вместительности самих карт памяти - сначала разработчики выпустят устройства объемом 32 Гб и 64 Гб. Лишь по прошествии нескольких лет на прилавках магазинов появятся карты памяти информационной емкостью около одного терабайта и выше. Но можно быть уверенным - появление таких продуктов, как 30-нм микросхемы флеш-памяти типа NAND, ускорят рост вместительности карт памяти.
Сегодня на рынке в массовом количестве появляются устройства создания цифрового контента высокого разрешения (цифровые фотоаппараты, в том числе и фотокомпакты, камкодеры, и пр.), присутствуют инструменты для просмотра HD-видеороликов. А вот технология, которая бы позволяла с минимумом приложенных усилий и на высокой скорости обмениваться цифровым контентом, пока на рынке отсутствует. Конечно, можно воспользоваться услугами Bluetooth или Wi-Fi, однако они меркнут перед возможностями технологии TransferJet. Последняя позволяет "спаривать" электронные устройства на скорости до 560 Мбит/с всего лишь приблизив их на расстояние нескольких сантиметров друг к другу - необходимость настройки параметров связи для двух аппаратов отсутствует. Основные возможности технологии выглядят следующим образом: рабочая частота передачи информации 4,48 ГГц, максимальная скорость передачи данных 560 Мбит/с, эффективная пропускная способность интерфейса 375 Мбит/с, топология сети 1-к-1, дистанция на которой осуществляется передача информации - несколько сантиметров.
TransferJet.
Интегральные микросхемы Sony TransferJet.
Впервые мы услышали о технологии TransferJet в 2008 году, когда целый ряд компаний, среди которых значатся Sony, Canon, Eastman Kodak, Hitachi, Victor Company of Japan, KDDI, Kenwood, Matsushita Electric Industrial (Panasonic), Nikon, Olympus Imaging, Pioneer, Samsung Electronics, Seiko Epson, Sony Ericsson Mobile Communications и Toshiba сообщили о создании консорциума TransferJet Consortium. Тогда же сообщили об основных преимуществах новой технологии, которую предстояло воплотить в жизнь. А вот именно реализацию TransferJet пришлось ждать до самого конца ноября 2010 года, когда японская компания Sony официально объявила о создании и готовности поставлять на мировой рынок интегральные микросхемы с поддержкой "контактной" технологии передачи информации. Речь идет о сразу двух моделях микрочипов: CXD3267AGG и CXD3268AGW, одновременно с которыми японская компания намерена предоставить разработчикам электроники и программного обеспечения набор инструментов для реализации поддержки технологии TransferJet. Планируется, что интегральные микросхемы будут встраиваться в такие электронные устройства, как мобильные телефоны, цифровые камекодеры, фотоаппараты, персональные компьютеры (ноутбуки и нетбуки) и пр. Но когда готовые устройства с соответствующей функциональностью доберутся до мирового рынка, пока остается загадкой. Будем надеяться, что TransferJet прочно обоснуется в портативной электронике уже в следующем году - аппаратная база для этого появляется на рынке, и японская компания Sony в этом сегменте стала первой.
