The Machine di HP: primi sistemi l'anno prossimo, ma senza memristor

The Machine di HP: primi sistemi l'anno prossimo, ma senza memristor

La prima generazione della nuova generazione di computer sviluppata da HP perde, quantomeno inizialmente, una delle sue tecnologie peculiari: quella memristor. I primi sistemi il prossimo anno nelle mani degli sviluppatori software

di Paolo Corsini pubblicata il , alle 08:01 nel canale Server e Workstation
HP
 

In occasione di Discover, evento organizzato la scorsa settimana a Las Vegas, l'americana HP ha fornito nuove informazioni sullo stato dello sviluppo di The Machine. Con questo nome viene indicata la nuova tipologia di computer che HP sta sviluppanto per il futuro, all'interno della quale trovano ampio utilizzo tecnologie futuristiche e che dovrebbe rappresentare per l'azienda americana il futuro dei sistemi di elaborazione. Uno schema di sintesi vede un elevato numero di core di tipo special purpose affiancati da un pool di memoria di ampia capacità, il tutto collegato attraverso silicon photonics.

the_machine_1.png (26155 bytes)
il primo schema di struttura di The Machine presentato da HP

Uno degli elementi alla base dell'architettura di The Machine era l'utilizzo di memristor, una tecnologia che vanta quale peculiarità quella di poter mantenere al proprio interno le informazioni memorizzate anche quando non viene più alimentata. Tutto questo è reso possibile grazie alla presenza di memristor, un particolare tipo di resistore che viene inserito in un circuito dopo condensatore, resistore e induttore. Sulla carta questa tecnologia apre spazio a sistemi di archiviazione estremamente veloci, compatti nelle dimensioni e in grado di consumare molto poco: caratteristiche che si vorrebbero in qualsiasi tecnologia di storage.

Nelle prime implementazioni di The Machine non troveremo però questa tecnologia: a Discover 2015 HP ha specificato come memristor arriverà solo in un secondo tempo, e che nella sua prima implementazione The Machine sarà basata su tradizionali tecnologie di memoria compresa quella DRAM. Un dato significativo riguarda però la dotazione di memoria, che potrà raggiungere un picco massimo di 320 TB.

La prima concretizzazione di The Machine dovrebbe vedere la luce già nel corso del prossimo anno, anche se questo implicherà per HP di fatto l'inizio di una fase di supporto e sperimentazione da parte degli sviluppatori software per poter prima conoscere e quindi sperimentare questa nuova architettura. Alla base di tutto questo l'utilizzo del sistema operativo Linux, adattato per l'utilizzo con questa nuova tipologia di sistemi.

Per HP The Machine rappresenta la via futura al computing non solo per i sistemi a più elevata potenza di elaborazione, ma anche una base architetturale he possa venir adattata anche a dispositivi di più piccole dimensioni. Non pensiamo unicamente a PC desktop, notebook, tablet e smartphone ma anche alle tante periferiche come le stampanti che necessitano al proprio interno di logica di elaborazione.

9 Commenti
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avvelenato09 Giugno 2015, 09:23 #1
All'atto pratico fatico a capire l'impatto rivoluzionario del memristore, dal momento che la caratteristica saliente che gli viene attribuita è già presente, con alcuni limiti non eccessivamente vincolanti, nelle ram (vincolo: obbligo di alimentazione) e nelle memorie flash (vincolo: velocità.

Quindi più che una tecnologia rivoluzionaria, la vedo una tecnologia evolutiva.

Forse mi perdo qualcosa. Spiegazioni?
boboviz09 Giugno 2015, 10:12 #2
Io invece sarei curioso nel sapere cosa differenzia una cpu odierna da quelle "special purpose"...
Lore_8709 Giugno 2015, 10:32 #3
Originariamente inviato da: avvelenato
All'atto pratico fatico a capire l'impatto rivoluzionario del memristore, dal momento che la caratteristica saliente che gli viene attribuita è già presente, con alcuni limiti non eccessivamente vincolanti, nelle ram (vincolo: obbligo di alimentazione) e nelle memorie flash (vincolo: velocità.

Quindi più che una tecnologia rivoluzionaria, la vedo una tecnologia evolutiva.

Forse mi perdo qualcosa. Spiegazioni?


Bhe... Io direi anche pure rivoluzionaria. Di fatto sono memorie che hanno tempi di accesso pari a quelle delle DRAM e sono persistenti (persistentMemory). Ora dipende molto su cosa HP punta... Il memristore è un componente generico e può essere di tipo ReRAM o MRAM (le PCM le scartiamo in partenza). Se puntano su ReRAM avranno una densità di integrazione importante, ma dovranno scontrarsi con problemi di affidabilità (con tecnologie molto scalate il filamente conduttivio si spezza facilmente). Viceversa se punteranno sulle MRAM, avranno l'affidabilità delle DRAM (circa), ma il power consumption sarà spaventoso. Ad ogni modo vederemo cosa viene fuori.

Per quanto riguarda gli special purpose core, direi che sono dei processori che sono stati specializzati a fare qualcosa di molto specifico (tipo decoder jpeg, h264, calcolo matriciale ecc). Questo paradigma è ormai abbastanza noto (manycore) e prevede di abbinare a core di tipo genaral purpose degli acceleratori hardware (sullo stesso chip) ultra lowpower e high performance.

Fonte: sono ricercatore
boboviz09 Giugno 2015, 11:36 #4
Originariamente inviato da: Lore_87
Per quanto riguarda gli special purpose core, direi che sono dei processori che sono stati specializzati a fare qualcosa di molto specifico (tipo decoder jpeg, h264, calcolo matriciale ecc). Questo paradigma è ormai abbastanza noto (manycore) e prevede di abbinare a core di tipo genaral purpose degli acceleratori hardware (sullo stesso chip) ultra lowpower e high performance.


E fin qui ci siamo, lo sapevo anch'io.
Il fatto è che NON vedo, nello schema di cui sopra, la presenza di general purpose ma solo special. E' quello che mi sembra molto strano.
Devono essere degli special "special" :-P
avvelenato09 Giugno 2015, 12:05 #5
Originariamente inviato da: Lore_87
Bhe... Io direi anche pure rivoluzionaria. Di fatto sono memorie che hanno tempi di accesso pari a quelle delle DRAM e sono persistenti (persistentMemory). Ora dipende molto su cosa HP punta... Il memristore è un componente generico e può essere di tipo ReRAM o MRAM (le PCM le scartiamo in partenza). Se puntano su ReRAM avranno una densità di integrazione importante, ma dovranno scontrarsi con problemi di affidabilità (con tecnologie molto scalate il filamente conduttivio si spezza facilmente). Viceversa se punteranno sulle MRAM, avranno l'affidabilità delle DRAM (circa), ma il power consumption sarà spaventoso. Ad ogni modo vederemo cosa viene fuori.


E torno a non vedere vantaggi "rivoluzionionari", perdona la mia ignoranza
Cosa si può fare con i memristori che non si possa fare, a prescindere da vincoli di costi o di consumi, con le tecnologie attuali?

Voglio dire ad esempio , allo stato attuale, senza memristori, sarebbe possibile architetturare un sistema in cui la distinzione tra memoria e storage. Costerebbe un macello e consumerebbe un casino, però si può fare, mettendo ad esempio terabytes di ram. O no?

O forse i vincoli economici sono talmente rilevanti da rendere un'architettura simile inattuabile allo stato pratico, cosa che invece coi memristori diverrebbe invece possibile?
Personaggio09 Giugno 2015, 12:26 #6
Originariamente inviato da: avvelenato
E torno a non vedere vantaggi "rivoluzionionari", perdona la mia ignoranza
Cosa si può fare con i memristori che non si possa fare, a prescindere da vincoli di costi o di consumi, con le tecnologie attuali?

Voglio dire ad esempio , allo stato attuale, senza memristori, sarebbe possibile architetturare un sistema in cui la distinzione tra memoria e storage. Costerebbe un macello e consumerebbe un casino, però si può fare, mettendo ad esempio terabytes di ram. O no?

O forse i vincoli economici sono talmente rilevanti da rendere un'architettura simile inattuabile allo stato pratico, cosa che invece coi memristori diverrebbe invece possibile?


Bhe chiaro, le domande: Cosa si potrebbe fare con la tecnologia oggi, e cosa si può fare con la tecnologia oggi, hanno risposte completamente differenti.
Con la tecnologia attuale potresti costruire un treno a lievitazione magnetica tra New York e Roma con una durata del viaggio in torno alle 2 ore, ma non lo puoi fare perché ti costerebbe migliaia di miliardi e dovresti usare decine di reattori nucleari per la corrente di esercizio.
Lore_8709 Giugno 2015, 12:28 #7
Originariamente inviato da: avvelenato
E torno a non vedere vantaggi "rivoluzionionari", perdona la mia ignoranza
Cosa si può fare con i memristori che non si possa fare, a prescindere da vincoli di costi o di consumi, con le tecnologie attuali?

Voglio dire ad esempio , allo stato attuale, senza memristori, sarebbe possibile architetturare un sistema in cui la distinzione tra memoria e storage. Costerebbe un macello e consumerebbe un casino, però si può fare, mettendo ad esempio terabytes di ram. O no?

O forse i vincoli economici sono talmente rilevanti da rendere un'architettura simile inattuabile allo stato pratico, cosa che invece coi memristori diverrebbe invece possibile?


Certo che si potrebbe =D ed è una soluzione attulamente utlizzata negli hyper-scaled systems. Si chiama RamCloud! Ovvero tutto il cloud su DRAM.

Tuttavia, proviamo a girare il discorso cosi.
Su un cluster RamCloud-Based, l'NSA (National Security Agency) potrebbe avere delle info sensibili. Detto questo, visto che faccio girare tutto in DRAM avrò sicuramente dei throughput importanti (RamCloud nasce appunto per aumentare le prestazioni), tuttavia se succede un power fail puoi dire addio ai dati sensibili. In quest'ottica sono nati gli NVDIMM, ovvero delle DRAM che montano sullo stesso PCB anche delle NAND (memorie non volatili). Grazie a questa soluzione, se succede un power fail tutti i dati che sono sulla DRAM vengono spostati sulle NAND. A questo punto risulta chiaro che abbiamo costruito una prima memoria di tipo Persistent. EUREKA!

Ok, ora proviamo a fare il breakdown dei vari componenti. Tu hai il tuo NVDIMM e sei contento perchè è persistent, resistente ai power fault e ti da il tempo di accesso di una DRAM. Però per costruire un NVDIMM hai bisogno:
1) DRAM
2) Un NAND Flash Controller
3) Un banco di NAND (con la stessa capacità di storage delle DRAM)
4) Un super-capacitor, ovvero un super condensatore che durante il power fail ti regge l'alimentazione per tutta la durata del flush da DRAM a NAND.

A questo punto, mi sembra evidente che il costo diventa qualcosa di esagerato.

Bene! Detto questo, ora prova a immaginare un banco di ReRAM/MRAM. Queste sono:
1) Veloci come le DRAM
2) Affidabili come le DRAM
3) Persistent (non volatili)
Ma la cosa che ti fa fare il jackpot è che un NVDIMM ReRAM/MRAM-based ha solo i chip di MRAM/ReRAM e non ha tutto l'overhead degli NVDIMM basati su DRAM.

Quindi possiamo dire BINGO! Con un solo device riesco ad ottenere lo stesso risultato che oggi ottengo utilizzandone 3 (DDR, FLASH-controller, FLASH chips).

Mi sembra abbastanza rivoluzionare la cosa, non credi?
LMCH09 Giugno 2015, 12:40 #8
Originariamente inviato da: avvelenato
E torno a non vedere vantaggi "rivoluzionionari", perdona la mia ignoranza
Cosa si può fare con i memristori che non si possa fare, a prescindere da vincoli di costi o di consumi, con le tecnologie attuali?


Il grosso vantaggio dei memristori è che una volta messo a punto il processo di produzione scalano molto meglio delle NAND flash, hanno velocita di accesso analoghe a quelle delle DRAM e sopratutto la persistenza dei dati ed il numero di riscritture possibili sono enormemente superiori a quello che si può ottenere con NAND flash di pari densità.
Inoltre hanno "costi da flash" dando prestazioni simili alle ben più costose DRAM.

Significa che memorie a memristori possono sostituire gli HDD anche in applicazioni in cui i requisiti di densità di memoria e persistenza dei dati mettono fuori gioco pure le NAND flash che si potrebbero sviluppare in futuro.

Significa inoltre che specialmente per tablet e smartphone si usa un unico tipo di componente per sostituire DRAM e NAND-flash, idem per un fottio di dispositivi embedded dove usare un singolo chip invece di due permette di abbassare i costi in modo significativo sui grandi numeri.

Originariamente inviato da: avvelenato
Voglio dire ad esempio , allo stato attuale, senza memristori, sarebbe possibile architetturare un sistema in cui la distinzione tra memoria e storage. Costerebbe un macello e consumerebbe un casino, però si può fare, mettendo ad esempio terabytes di ram. O no?


Si, già esistono le BBU DIMM (DIMM con batteria/supercap che preserva i dati per 72 ore in caso di spegnimento) per server ad alte prestazioni con storage tutto in memoria centrale, inoltre recentemente è stato approvato lo standard JEDEC per le NVDIMM (DIMM con memoria DIMM non volatile) che prevede le NVDIMM-F (solo flash, da usare per storage ma sfruttando il bus DIMM DDR4) e le NVDIMM-N (che combinano ram e flash in modo da avere una ram "persistente", probabilmente con un supercap con sufficiente carica residua da copiare in flash la ram in caso di spegnimento).

Le NVDIMM-N molto probabilmente sono state introdotte per fornire uno standard di interfacciamento per memorie a memristori e permettere di realizzare dispositivi "di prima generazione" tipo "The Machine" in attesa dell'arrivo in forze di memorie a memristori.

Originariamente inviato da: avvelenato
O forse i vincoli economici sono talmente rilevanti da rendere un'architettura simile inattuabile allo stato pratico, cosa che invece coi memristori diverrebbe invece possibile?


Si. Ma con gli ultimi tipi di flash NAND-3D i problemi si sono ridotti al dover usare più chip (ram e flash) ed alla minor persistenza e riscrivibilità della flash NAND.
Ad occhio e croce un equivalente sistema a memristori costerà significativamente meno ed avrà margini più elevati di crescita in termini di capacità di memoria e prestazioni.
avvelenato09 Giugno 2015, 13:11 #9
Ok, ora risulta rilevante l'importanza di questo componente. Purché si riveli abbastanza economico e scalabile da rendere possibili gli scenari descritti!

Grazie a tutti per le risposte.

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