Новинки мирового рынка ЖЕЛЕЗА (HARDWARE)!

Механические диски уступают более современным накопителям по показателям производительности. Однако, если принимать в расчет стоимости каждого гигабайта записанных данных, то традиционные «винчестеры» по-прежнему находятся вне конкуренции.

В существующих носителях емкостью в 2 и 3 терабайта используется технология перпендикулярной магнитной записи. Производители трудятся над созданием 4-пластинного диска, на который можно будет записать 4 терабайта данных, однако, ни для кого не секрет, что потенциал технологии не является безграничным и разработчики практически приблизились к максимально возможной плотности записи. Решение, предложенное японскими инженерами, позволит обойти существующее ограничение. Представители отраслевого альянса Storage Technology Alliance полагают, что с помощью новой технологии объемы информации, записываемой на диск, можно будет увеличить до 8 терабайт и более.

TDK предлагает использовать лазер, встроенный в винчестерную магнитную головку и предназначенный для нагрева поверхности диска. Носители, в свою очередь, будут изготавливаться из материала, обладающего высокой коэрцитивностью, то есть обеспечивающего сохранность магнитной записи под воздействием высоких температур.

Разработка пока еще не готова для коммерческого использования и представители TDK воздерживаются от предоставления подробной дополнительной информации. Впрочем, руководство компании утверждает, что массовое производство дисков с поддержкой новой технологии начнется уже в следующем году.

Epiphany IV имеет 64 ядра. Как заявляет генеральный директор Adapteva Андреас Олофссон, чип способен обеспечить быстродействие на уровне 70 GFLOPS, хотя потребляет всего 1 Вт. Возможно, для смартфонов это многовато, но вся мощность сопроцессора постоянно и не нужна: его ядра можно задействовать лишь периодически, для ускорения задач вроде распознавания жестов и лиц.

В качестве основного процессора Epiphany IV применять нельзя — он может лишь брать на себя часть нагрузки основного. Чип имеет ячеистую конструкцию, в которой каждое ядро соединено с соседними сразу несколькими каналами обмена данными, за счет чего ускоряется параллельная обработка. Число ядер в такой архитектуре можно легко увеличивать, а наличие множества коммуникационных трактов помогает избежать возникновения узких мест. «Мы не пытаемся соперничать с Intel или ARM — мы надеемся занять место прямо рядом с ними», — подчеркивает Олофссон.

До попытки вторгнуться на мобильный рынок Adapteva, чей штат составляет всего пять сотрудников, попробовала сделать себе имя в сегменте суперкомпьютеров, который ей удалось заинтересовать возможностью применения ее чипа для задач наподобие моделирования окружающей среды. По утверждению Олофссона, Adapteva уже удалось заключить одну сделку лицензирования своей технологии для использования в суперкомпьютерах. Но благодаря малым размерам и низкой потребляемой мощности Epiphany IV также отлично подходит на роль сопроцессора для смартфонов и планшетов, убежден Олофссон.

Ядра Epiphany IV имеют архитектуру RISC. В режиме пиковой нагрузки потребляемая мощность каждого из них — 25 мВт. Сопроцессор изготавливается по 28-нанометровому технологическому процессу. По сравнению с предыдущей моделью, выпускаемой по технологии 65 нм, у новой больше быстродействие и меньше расход энергии в расчете на ядро. Свой предыдущий чип Adapteva представила в начале этого года. У него 16 ядер, а потребляемая мощность составляет около 1 Вт. По словам Олофссона, 64-ядерный вариант планируется выпустить в первом квартале следующего года.

Чип Adapteva, с одной стороны, не является процессором общего назначения, с другой — отличается от сопроцессоров других типов, в частности от графических, которые используются для ускорения математических вычислений, — полагает главный аналитик Insight 64 Натан Бруквуд. Epiphany IV также, вероятно, будет дешевле, чем программируемые вентильные матрицы, которые обычно применяются для решения индивидуальных задач вроде обработки XML.

«Площадь ядер Epiphany IV ничтожна, — отмечает Бруквуд. — Даже когда ядер 64, чип все равно будет очень компактным». Однако, по мнению аналитика, на рынке высокопроизводительных вычислений у Adapteva больше шансов добиться успеха, чем на мобильном, так как в суперкомпьютерах для повышения их мощности в последнее время все активнее применяются сопроцессоры-ускорители. Как полагает Бруквуд, процессор Intel Xeon в паре с Epiphany IV мог бы обеспечить более высокое быстродействие, чем несколько экземпляров Xeon.

«Если бы смартфонам был нужен подобный уровень производительности, то попытки Adapteva имели бы смысл, — считает аналитик. — Но на данный момент смартфонам это не требуется».

По мнению Олофссона, поставщики оборудования центров обработки данных вряд ли заинтересуются чипом Adapteva, так как в ЦОД преобладают серверы на процессорах x86. Epiphany может работать совместно с процессорами Intel или AMD, но с его помощью нельзя повысить быстродействие старых приложений для x86-чипов.

Adapteva продолжит продвигать свою разработку на рынке высокопроизводительных параллельных вычислений, указал Олофссон. На Epiphany могут работать приложения, созданные при помощи инструментария OpenCL, широко применяемого для разработки параллельных программ. Код на OpenCL может работать без изменения на множестве различных платформ. В число компаний, поддерживающих данный открытый стандарт, входят Apple, nVidia, Intel и AMD.

По словам Олофссона, максимальное число ядер, которое может содержать суперкомпьютерный вариант Epiphany IV, составляет 4096: «Это не фантастика — мы вполне способны создать такой сопроцессор, лишь бы нашелся заказчик, который попросит нас его спроектировать».

Открытие было сделано сотрудниками Агентства научных исследований и технологий, в тесном сотрудничестве с учеными из Национального университета Сингапура и Института технологий хранения данных. Согласно официальной документации «новый техпроцесс поможет повысить плотность записи данных на жесткие диски до 3.3 терабит на квадратный дюйм, то есть гарантирует шестикратное увеличение этого показателя по сравнению с существующими моделями».

Включение хлорида натрия соли в процесс электронно-лучевой литографии, позволит повысить разрешение пучка электронов и гарантирует более аккуратную компоновку битов данных на поверхности магнитного диска. «Технология обеспечит более высокую контрастность и теперь мы можем отчетливо видеть линии, которые при обычных условиях оказались бы размытыми», – объясняет доктор Джоэль Йанг (Joel Yang), руководитель группы разработчиков.

Предлагаемая технология предусматривает возможность создания на поверхности диска аккуратных наноструктур, размером не более 4.5 нанометров. Стоит отдельно отметить, что внедрение новой методики не предполагает серьезной модернизации существующего производственного оборудования.

По словам доктора Йанга, технология будет полностью готова к коммерциализации к 2016 году. К этому периоду производители жестких дисков уже столкнутся с естественными ограничениями, которые подразумеваются существующими методиками, и будут испытывать острую потребность в свежих альтернативных решениях.

Руководителем работы на микромеханическими экранами выступает Уоллен Мфепо (Wallen Mphepo) из Национального университета Чиао Тун в г. Хсинчу. В опытных образцах новых экранов пиксели представляют собой пластинки из диоксида циркония диаметром около 30 микрон. С одной стороны эти пластинки покрыты слоем серебра 1,23 микрон в толщину. Управление зеркальцами осуществляется с помощью электростатического заряда – для этого нужно приложить напряжение к таким же тонкопленочным транзисторам, которые используются для управления пикселями в ЖК-экранах. В результате получается небольшой отражатель, угол направления которого можно менять по команде. Звучит парадоксально, но нанесенный сверху слой серебра является не отражателем, а прозрачным слоем – он слишком тонкий, чтобы отражать свет. Роль отражателя берет на себя как раз поверхность диоксида циркония, которая в обычных условиях является прозрачной преломляющей средой.

Все дело в том, что диоксид циркония имеет гораздо больший коэффициент отражения, чем серебро. Другими словами, свет сильнее замедляется и преломляется в диоксиде циркония, чем в тонком слое серебра. Граница между этими материалами образует высокоточную отражающую поверхность. При попадании света на зеркальце можно контролировать длину пути, который проходит свет, попадая в слой серебра и возвращаясь в глаза наблюдателя, в зависимости от угла наклона зеркальца. В итоге одни цвета (то есть фотоны с определенной длиной волны) в отраженном свете усиливаются, а другие ослабляются до минимума, что позволяет получать необходимый цвет пикселя.

Толщина серебряного слоя в 1,23 микрон выбрана не случайно – это удвоенная средняя длина волны видимого света. Такая толщина прозрачного слоя обеспечивает достаточный диапазон для процессов усиления или ослабления цветов. Таким образом, небольшие повороты микро-зеркал оказывают огромный эффект на то, какие цвета в отраженном от экрана световом луче будут усиливаться, а какие нет.

Примечательно, что схожая технология уже используется в некоторых дисплеях американской компании Qualcomm. Мы уже писали об этой технологии под названием Mirasol, однако в разработке американских инженеров микро-электронно-механические устройства, или MEMS, применяются только лишь для включения и выключения пикселей (либо отражаются только волны одной длины, либо никакие). Изобретение Мфепо реализует гораздо более сложный и продуктивный подход, причем не требует разбиения пикселя на отдельных суб-пиксели для каждого из трех основных цветов, составляющих все видимые цвета спектра. Новый подход может улучшить разрешение экранов, поскольку при той же плотности элементов число пикселей вырастет втрое. Кроме того, на две трети снижается число транзисторов, необходимых для управления экраном – это поможет снизить стоимость продукции. Если тайваньским ученым удастся воплотить свой проект в жизнь, история дисплеев может получить совершенно новое направление.

Несмотря на то, что представители Китая уже неоднократно делились своими планами касательно микропроцессора собственной разработки, эксперты в области микропроцессорной техники упорно считали, что Китай отделяет минимум три поколения от уровня мировых лидеров, таких как Соединенные Штаты, Япония и Тайвань. Таким образом, сообщение о введение в строй собственного суперкомпьютера стало чем-то вроде грома среди ясного неба. "Это оказалось для нас полной неожиданностью и огромным сюрпризом" - заявил доктор Джек Донгарра (Jack Dongarra), ученый в области информационных технологий в университете Теннеси и глава проекта "Top500", списка самых быстрых суперкомпьютеров в мире.

Доктор Донгарра рассказал, что пиковая производительность системы BlueLight Sunway MPP составляет 74 процента от производительности самого быстрого суперкомпьютера в США - системы Jaguar, находящейся в Национальной лаборатории Ок-Ридж. В настоящее время суперкомпьютер Jaguar, детище компании Cray, занимает третью позицию в рейтинге Top500.

Но специалистов удивили не только китайские микропроцессоры, согласно имеющимся данным система BlueLight Sunway MPP отличается особой эффективностью и потребляет всего около 1 МВт энергии, для ее работы достаточно ресурсов водной электростанции весьма небольших размеров. Для сравнения, суперкомпьютер Tianhe-1A, построенный на базе процессоров Intel и Nvidia, потребляет 4 МВт, а система Jaguar - приблизительно 7 МВт.



На просочившихся в сеть фотоснимках можно увидеть тщательно продуманную систему водного охлаждения, которая может в ближайшем времени стать существенным прогрессом для конструирования высокопроизводительных суперкомпьютеров. "Расчет и изготовление "правильной" системы водного охлаждения является весьма тяжелой задачей" - рассказывает Стивен Уоллак (Steven Wallach), ведущий ученый из компании Convey Computer. - "То, что я вижу, указывает на очень серьезный подход к решению данной проблемы. Эта разработка системы охлаждения может стать тем, что позволит преодолеть планку производительности в экзафлопс".

Следует напомнить, что китайцы являются далеко не новичками в деле создания суперкомпьютеров. Прошлой осенью их суперкомпьютер Tianhe-1A так же произвел фурор, заняв первое место в рейтинге Top500. Правда? находился он там не очень долго, до весны этого года, когда первое место рейтинга занял суперкомпьютер K Computer, разработанный и изготовленный компанией Fujitsu. Но, как уже упоминалось выше, суперкомпьютер Tianhe-1A был построен на базе процессоров Intel и Nvidia, а основой суперкомпьютера K являются микропроцессоры SPARC64 VIIIfx, изначально разработанные компанией Sun Microsystems из Силиконовой долины. Так, что можно твердо считать, что попадание Китая в первую двадцатку рейтинга Top500 с первым собственным суперкомпьютером - это огромный успех.

Два накопителя ioDrive Octal можно установить в сервер типоразмера 1U, такой, как Supermicro SuperServer 6016GT-TF, получив высокоскоростную подсистему хранения объемом 20 ТБ. В конструкции ioDrive Octal используется восемь модулей ioMemory на базе флэш-памяти типа MLC объемом 1,28 ТБ каждый.

Производительность ioDrive Octal объемом 10 ТБ превышает 1,3 млн. IOPS, а пропускная способность равна 6,7 ГБ/с. Год назад моделью объемом 5,7 ТБ были достигнуты показатели 1 млн. IOPS и 6,2 ГБ/с.

По словам производителя, накопитель найдет применение в приложениях с большими нагрузками, включая суперкомпьютерные вычисления. Поставки ioDrive Octal объемом 10 ТБ компания обещает начать в первом квартале будущего года.

По сравнению с обычным электронным диодом новый «оптический диод» действует практически так же, только обеспечивает однонаправленное пропускание света, а не электрического тока. Это означает, что паразитные отражения в схеме не смогут дестабилизировать работу лазеров, используемых для генерации оптического сигнала. Кроме того, избавление от паразитных отражений поможет повысить эффективность передачи светового потока с полезным сигналом.

На данный момент для подавления паразитных отражений в существующих оптических компьютерах применяется другой элемент под названием изолятор (isolator). Тем не менее, фотонный диод позволяет реализовать эту функцию внутри той же кремниевой микросхемы, которая занимается другими задачами обработки сигналов.

Фотонные диоды, созданные учеными из МТИ, изготавливаются из граната, который обычно очень трудно вырастить на кремниевой подложке микросхемы. Ученым давно известны свойства граната неодинаково проводить свет в разных направлениях, показывая разный индекс преломления в зависимости от направления луча. Несмотря на сложности в обращении с этим минералом, ученые смогли накрыть тонкой пленкой из кристаллов граната половину световодной петли, подключенной к каналу передачи оптического сигнала на микросхеме. В результате свет, идущий через микросхему, в одном направлении проходит свободно, а свет, идущий в обратном направлении, отклоняется в оптическую петлю.

Как сообщила профессор Кэролайн Росс (Caroline Ross), возглавляющая исследования, готовые решения на базе фотонных диодов вполне можно изготавливать на уже имеющихся технологических мощностях, что значительно приближает сроки серийного производства полностью оптических чипов. По словам профессора Росс, кремниевая подложка остается самой удобной и предпочтительной платформой для создания компьютеров, в том числе оптических. Благодаря этому открытию новую оптическую электронику, или «фотонику», можно будет создавать на уже действующих заводах с минимальным перевооружением предприятий.