الآلة (هندسة الحاسوب)

"الآلة " حاسوب تجريبي من إنتاج شركة هيوليت باكارد إنتربرايز . صُمم كجزء من مشروع بحثي لتطوير بنية حاسوبية جديدة للخوادم. ركز التصميم على بنية "الحوسبة المتمحورة حول الذاكرة"، حيث حلت ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة (NVRAM) محل ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) والأقراص الصلبة التقليدية في التسلسل الهرمي للذاكرة . كانت ذاكرة NVRAM قابلة للعنونة على مستوى البايت ، ويمكن الوصول إليها من أي وحدة معالجة مركزية عبر وصلة ضوئية . ^{[ 1 ] [ 2 ]} كان الهدف من المشروع بناء هذا التصميم الجديد وتقييمه.

كانت الآلة عبارة عن مجموعة حواسيب تضم العديد من العُقد الفردية المتصلة عبر شبكة ذاكرة. استخدمت وصلات الشبكة تقنية الفوتونات السيليكونية القائمة على ليزر VCSEL مع شريحة مُخصصة تُسمى X1. ^{[ 3 ]} الوصول إلى الذاكرة غير مُنتظم وقد يتضمن عدة قفزات . صُممت الآلة في البداية لتكون حاسوبًا بحجم رف، يضم 80 معالجًا و320 تيرابايت من الذاكرة المتصلة بالشبكة، مع إمكانية التوسع إلى المزيد من الحاويات حتى 32 زيتابايت. ^{[ 4 ] [ 5 ]} الذاكرة المتصلة بالشبكة غير متماسكة في ذاكرة التخزين المؤقت ، وتتطلب برمجيات للتعرف على هذه الخاصية. ^{[ 4 ]} نظرًا لأن الأقفال التقليدية تحتاج إلى تماسك ذاكرة التخزين المؤقت، فقد أُضيفت مكونات مادية إلى الجسور لإجراء عمليات ذرية على هذا المستوى. ^{[ 4 ]} تحتوي كل عقدة أيضًا على كمية محدودة من ذاكرة التخزين المؤقت الخاصة المحلية المتماسكة (256 جيجابايت). ^{[ 6 ] [ 4 ]} كان للتخزين والحوسبة في كل عقدة نطاقات طاقة منفصلة تمامًا. ^{[ 4 ]}

ذاكرة الجهاز المتصلة بالشبكة كبيرة جدًا بحيث لا يمكن ربطها بمساحة العناوين الافتراضية للمعالج (التي يبلغ عرضها 48 بت ^{[ 4 ]} ). لذا، ثمة حاجة إلى طريقة لربط أجزاء من ذاكرة الجهاز المتصلة بالشبكة بذاكرة المعالج. ولذلك، يتم التواصل بين كل عقدة من نظام SoC ومجموعة الذاكرة عبر مكون "جسر Z" قائم على FPGA ، والذي يدير عملية ربط ذاكرة نظام SoC المحلي بذاكرة الجهاز المتصلة بالشبكة. ^{[ 4 ]} يتعامل جسر Z مع نوعين مختلفين من العناوين: عناوين Z منطقية 53 بت وعناوين Z 75 بت، مما يسمح بعنونة 8 بيتابايت و32 زيتابايت على التوالي. ^{[ 4 ]} يحتوي كل جسر Z أيضًا على جدار حماية لفرض التحكم في الوصول. ^{[ 7 ]} تم تطوير بروتوكول الربط البيني داخليًا ويُعرف باسم Next Generation Memory Interconnect (NGMI). ^{[ 4 ]} تطور هذا البروتوكول ليصبح معيار Gen-Z المفتوح . ^{[ 8 ] [ 9 ]} يتصل جسر Z بنظام SoC باستخدام PCIe، مما يجنب إجراء تغييرات برمجية كبيرة. ^{[ 9 ]}

تم الكشف عن نموذج أولي نصف رف للجهاز في مؤتمر HPE Discover بلندن عام 2016. ^{[ 10 ]} احتوت كل عقدة على معالجات Broadcom / Cavium ThunderX2 SoCs من نوع ARMv8-A . ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 3 ]} بلغ إجمالي عدد المعالجات 40 معالجًا، كل منها مكون من 32 نواة. ^{[ 13 ]} نظرًا لعدم توفر ذاكرة NVRAM كافية تعتمد على المقاومة المتغيرة أو ذاكرة تغيير الطور ، استخدم النموذج الأولي 160 تيرابايت من ذاكرة DRAM مدعومة ببطارية . ^{[ 14 ] [ 12 ] [ 15 ]} على الرغم من هذه العقبة، صرّح مهندس البرمجيات كيث باكارد بأن هذا "يمكن استخدامه لإثبات صحة الأجزاء الأخرى من التصميم قبل التغيير". ^{[ 4 ]} وفقًا لموقع The Register ، واجهت شراكة HPE مع SK Hynix لتطوير ذاكرة NVRAM تعتمد على المقاومة المتغيرة مشاكل في التمويل والتوجيه، وكانوا يعملون مع Sandisk على ذاكرة الوصول العشوائي المقاومة ( ReRAM ) للجهاز. ^{[ 16 ]} وفقًا لموقع The Next Platform، فكرت شركة HPE في التحول إلى وحدات Intel Optane DIMM "عندما تتوفر كميات إنتاجية منها في السوق". ^{[ 9 ]}

وقدّرت شركة "ذا نيكست بلاتفورم" أن النموذج الأولي للرف يستهلك ما بين 24  و36  كيلوواط من الطاقة. ^{[ 9 ]}

تم إنشاء مشروعين برمجيين رئيسيين لجهاز "ذا ماشين". ^{[ 17 ]} نسخة تجريبية من نظام لينكس تُسمى Linux++ ^{[ 18 ]} مزودة بجميع التحسينات اللازمة لتهيئة الأجهزة والعمل مع نماذج البرمجة التقليدية. ^{[ 19 ]} وشمل ذلك تهيئة الجسور، والتحكم في الوصول، ورسم الخرائط باستخدام النظام الفرعي DAX. بالتوازي، تم الإعلان عن نظام تشغيل جديد يُسمى Carbon ^{[ 20 ] [ 21 ]} ، والذي صُمم من الصفر للاستفادة الكاملة من حاسوب يعتمد على ذاكرة NVRAM. ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}

تضمنت أحمال العمل الأساسية لجهاز "ذا ماشين" قواعد البيانات الموجودة في الذاكرة ، وبرمجيات على غرار هادوب ، وتحليلات البيانات الضخمة في الوقت الفعلي . ^{[ 25 ] [ 26 ]} زعمت شركة إتش بي إي أن تصميم الحوسبة القائم على الذاكرة مثل "ذا ماشين" يمكن أن "يحسن السرعات بما يصل إلى 8000 ضعف مقارنة بالأنظمة التقليدية". ^{[ 27 ]}

في النظام الأولي، تم تنظيم ذاكرة النظام المتصلة بالشبكة بواسطة مكون خادم إدارة "أعلى الرف" يُسمى "المكتبة". ^{[ 4 ] [ 28 ]} قسمت المكتبة الذاكرة إلى "رفوف" من "كتب" سعة كل منها 8 جيجابايت، وكان من الممكن ضبط حماية الأجهزة على حدود الكتب. ^{[ 4 ]} كما تم دعم "كتيب" دقيق بسعة 64 كيلوبايت. ^{[ 4 ]}

يتولى نظام التشغيل عملية ربط الذاكرة، بينما تتولى البنية التحتية لإدارة النظام ككل ضبط ضوابط الوصول إليها. ^{[ 4 ]} يجب أن يكون البرنامج على دراية بأن عمليات قراءة الذاكرة المتصلة بالشبكة قد تحتوي على أخطاء متزامنة، بينما قد تحتوي عمليات الكتابة على أخطاء غير متزامنة. في نظام لينكس، عند حدوث خطأ في الذاكرة، يتم استخدام إشارة نظام التشغيل SIGBUS . ^{[ 4 ]}

تم أيضًا استكشاف تغييرات في نموذج البرمجة وبنية البيانات ، بما في ذلك تغييرات في مكتبات الخيوط وبنى بيانات الكومة لتكون مرنة في مواجهة أنماط فشل الذاكرة غير المتطايرة. ^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]}

بعد بضع سنوات من إعادة اكتشاف شركة HP للمقاوم الذاكري ، ^{[ 34 ]} أنشأ مارتن فينك، الرئيس التنفيذي للتكنولوجيا المعين حديثًا في HP، مشروعًا في مختبرات HP لبناء نظام حاسوبي قائم على المقاوم الذاكري لمعالجة تباطؤ قانون مور . وقد أعلن عن المشروع في فعالية "ديسكفر" التي أقامتها HP في صيف عام 2014. ^{[ 35 ]} استُلهمت بعض أفكار "الآلة" أيضًا من تصميمات نظام دراغون هوك . ^{[ 4 ] [ 36 ]} ركز ثلاثة أرباع موظفي مختبرات HP البالغ عددهم 200 موظف على مكونات الآلة المادية والبرمجية. ^{[ 22 ]}

وفي حديثها مع بلومبرج ، قالت شركة إتش بي إنها ستطرح جهاز "ذا ماشين" تجارياً في غضون بضع سنوات، "أو ستفشل فشلاً ذريعاً في محاولتها". ^{[ 35 ]}

شغل كيرك بريسنيكر منصب كبير المهندسين المعماريين، وتم تعيين كيث باكارد للعمل على تحسينات لينكس. ^{[ 37 ] [ 7 ]} وتم تعيين بديل جاربي لإدارة تطوير البرمجيات مفتوحة المصدر. ^{[ 38 ]}

في عام 2015، انفصلت شركة هيوليت-باكارد إلى شركتين منفصلتين، هما HP Inc و Hewlett Packard Enterprise (HPE)، وتم إسناد مشروع The Machine إلى الأخيرة. ^{[ 39 ]}

في أواخر عام 2016، تقاعد مارتن فينك من منصبه كرئيس تنفيذي للتكنولوجيا في شركة هيوليت باكارد. ^{[ 40 ]} وأشار إعلان تقاعده أيضًا إلى نقل موظفي مختبرات هيوليت باكارد إلى مجموعة منتجات المؤسسات بهدف "مواءمة أعمال البحث والتطوير الخاصة بنا على جهاز The Machine مع احتياجات العمل". ^{[ 41 ] [ 42 ]}

بحلول أوائل عام 2017، عرضت شركة هيوليت باكارد لابز شريحةً توضح أن هدف المشروع هو "إظهار التقدم، وليس تطوير منتجات"، وأنهم "سيتعاونون لتقديم قيمة مميزة لتقنية Machine في البنى الحالية، بالإضافة إلى البنى الثورية". ^{[ 43 ]} وذكر موقع BleepingComputer : "بمعنى آخر، لم تعد تقنية Machine منتجًا قائمًا بذاته، بل ستوفر تقنيات تُستخدم في منتجات HPE الأخرى مستقبلًا". أعادت HPE هيكلة قسم البحث والتطوير لديها، ووضعته ضمن مجموعة المنتجات. ^{[ 44 ]} وأفاد موقع Yahoo! Finance أن نموذج Machine الأولي "لا يزال على بعد سنوات من طرحه تجاريًا". ^{[ 45 ]}

في عام 2018، صرحت شركة HPE بأن المشروع قد وصل إلى المرحلة التي يحتاج فيها إلى تطبيقات تجارية من العملاء في الخطوة التالية من تطوره. ^{[ 46 ]}