Серверные платформы RISC/UNIX

История проекта Alpha

Говоря о RISC/UNIX-платформах, нельзя не вспомнить проект Alpha. В 1989 году компания Digital Equipment Corporation. (DEC), подталкиваемая моральным старением собственной VAX-архитектуры и стремительным натиском перспективных RISC-платформ, принялась за создание инновационной 64-разрядной RISC-архитектуры, ориентированной на максимально возможную совместимость с системами VAX, чтобы облегчить перенос операционной системы VAX/VMS и всего наработанного за предыдущие годы сопутствующего ПО на новую, более производительную и гибкую аппаратную среду.

Первые более или менее подробные сведения об архитектуре Alpha относятся к 1992 г. Тогда же было оговорено, что термин Alpha — это кодовое наименование, и к моменту выпуска первых процессоров оно будет заменено официальным. Согласно анонсам, новая платформа имела 64-разрядную RISC-архитектуру с инструкциями фиксированной (32 бита) длины. Подробнее о процессорах Alpha можно прочитать в разделе «Процессоры».

Вскоре проект вступил в производственную стадию, все силы, связанные с ним, были реорганизованы в одно из ведущих подразделений корпорации DEC. Новая архитектура получила официальное название АХР или Alpha АХР, планировалось, что время ее активной жизни составит как минимум 25 лет.

Первый процессор из семейства Alpha имел индексное обозначение 21064, где часть 21 указывала на то, что Alpha — архитектура XXI века, 0 означал порядковый номер процессорного поколения, а 64 — разрядность архитектуры в битах. Кроме того, ему присвоили кодовое наименование EV4, которое по одной из не подтвержденных официально версий является аббревиатурой «Extended VAX». Цифра 4 на конце означает поколение технологического процесса, в данном случае это CMOS4. Интересно, что в дальнейшем кодовое название стало даже более распространенным, чем официальные индексы, и поколения процессоров семейства Alpha определяются и отсчитываются именно по нему.

Первые наборы системных микросхем для поколения EV4 были рассчитаны на использование периферийных шин TURBOchannel, FutureBus+ и XMI; однако, несмотря на техническое совершенство, они не получили широкого распространения из-за небольшого количества совместимого оборудования. В начале 1994 г. был представлен набор системных микросхем DEC Apecs в вариантах с 64- и 128-разрядной шиной данных, ориентированный на стандартные шинные архитектуры PCI и ISA/EISA, при этом работа с шинами ISA и EISA была реализована посредством внешних стандартных мостов.

Разработка реальных продуктов на базе архитектуры Alpha нисколько не отставала от процесса совершенствования ее самой — уже в ноябре 1992 г. на базе процессора EV4 с тактовой частотой 150 МГц и соответствующего системного окружения была построена первая рабочая станция архитектуры Alpha — DEC 3000 Model 500 АХР (кодовое наименование Flamingo).

Для поколения EV5 был разработан НМС DEC А1соr со следующими параметрами: частота системной шины 33 МГц, использование до 64 Мбайт внешней кэш-памяти и до 8 Гбайт оперативной памяти FPM ЕСС (при разрядности шины памяти 256 бит), совместимость с 64-разрядной 33-МГц шиной PCI. Работа с шинами ISA/EISA, как и прежде, была реализована посредством внешнего контроллера. Дисковый контроллер стандарта IDE отсутствовал, однако была предусмотрена возможность интеграции отдельной микросхемы независимых изготовителей. Одновременно с запуском в производство EV56 была выпущена модификация Alcor, поддерживающая BWX, — Alcor 2. В дальнейшем появился НМС Pyxis, обеспечивший работу с системной шиной на частоте 66 МГц и использование 66-МГц оперативной памяти SDRAM ЕСС (при разрядности шины памяти в 128 бит).

Для процессоров серии 21264 (EV6) было спроектировано два набора системных микросхем — DEC Tsunami (известных также как Typhoon) и AMD Irongate или AMD-751. Решение корпорации DEC было направлено на повышение масштабируемости платформы Alpha: на основе Tsunami проектировали однопроцессорные, двухпроцессорные и четырехпроцессорные системы с разрядностью шины памяти от 128 до 512 бит. В качестве ОЗУ использовались модули регистровой памяти SDRAM с ЕСС-коррекцией, работающие на частоте 83 МГц. НМС DEC Tsunami обеспечивал работу сразу нескольких 64-разрядных 33-МГц шин PCI. Гибкость построения конечных систем достигалась благодаря разделению НМС на множество обособленных компонентов. В распоряжении разработчиков находились контроллеры системной шины — C-chips (по одному на каждый процессор), контроллеры шины памяти — D-chips (по одному на каждые 64 разряда шины) и контроллеры шины PCI — P-chips (по одному на каждую требуемую шину). Впрочем, подобный подход имел и некоторые недостатки — в некоторых системах, например AlphaPC 264DP, совокупное число используемых микросхем доходило до 12, что отрицательно сказывалось на их конечной стоимости. НМС AMD Irongate разрабатывался изначально как «северный мост» для системных плат под процессоры Athlon, однако его также использовали в некоторых решениях для семейства Alpha — например UP1000 и UP 1100. Irongate представлял собой одну-единственную микросхему, а потому стоил намного дешевле DEC Tsunami, а, кроме того, обладал более низким энергопотреблением. Однако из-за отсутствия многопроцессорности и узкой шины памяти он не позволял серьезно раскрыться потенциалу процессоров семейства 21264.

1998 г. ознаменовался для платформы Alpha серьезными событиями, сулившими неплохое будущее — в феврале 1998 г. между DEC и Samsung было заключено соглашение, которое предоставляло последней доступ ко всем патентам по архитектуре Alpha, а также позволяло выпускать уже разработанные DEC модели и даже создавать собственные, а в июне 1998 г. уже Compaq, поглотившая к тому времени DEC, совместно с Samsung организовали альянс по развитию архитектуры Alpha. Среди прочих мер была учреждена дочерняя компания Alpha Processor Inc. (API), занявшаяся маркетинговыми вопросами и продвижением архитектуры. Летом 1998 г. началось массовое производство систем на базе EV6. Помимо Samsung, по условиям договора с DEC, процессоры EV6 производились и на мощностях корпорации Intel.

Однако процесс интеграции подразделений DEC в структуры Compaq привел к тому, что уже через полгода DEC окончательно прекратила свое существование. С этого момента фактически и начинается закат платформы Alpha.

Со времен независимости DEC платформа Alpha как открытая архитектура была ориентирована на использование целого ряда операционных систем. Речь прежде всего идет о Microsoft Windows NT, Digital UNIX (также известной как DEC OSF/l, и позднее, как Compaq Tru64 UNIX) и OpenVMS, причем приоритеты были расставлены именно в таком порядке. Кроме этих систем, на Alpha были портированы ОС независимых поставщиков и некоммерческие ОС, такие, как Linux и BSD всех разновидностей, однако никакой поддержки с официальной стороны они не получили и использовались крайне незначительно.

Среди всех известных RISC-платформ Alpha, пожалуй, единственная, которая была способна реально работать с Windows NT, ибо еще в 1997 г. корпорация Microsoft свернула поддержку архитектур PowerPC и MIPS. Однако количество приложений для Alpha было во много раз меньше, чем для х86. Частично ситуацию помогал исправить эмулятор и транслятор кода х86 в код Alpha, именуемый FX132 и выпущенный в 1996 г. Однако его использование снижало производительность систем на 40% и больше по сравнению с изначально откомпилированными под Alpha приложениями. Нерешенной ос тавалась и проблема драйверов для периферийных устройств: транслятор FXI32, естественно, оказался неприменим, а очень многие производители сочли разработку драйверов для Alpha нецелесообразной, так что заказчикам приходилось рассчитывать в основном на Microsoft и DEC. И, наконец, самый важный момент, характеризующий ошибочность выбранной DEC системы приоритетов: даже работая на 64-разрядной архитектуре Alpha, Windows NT оставалась 32-разрядной и не могла полностью раскрыть заложенный в аппаратуру потенциал.

Согласно статистике Compaq, среди всех предустановленных на Alpha-системах ОС 60% принадлежало Tru64 UNIX, 35% — OpenVMS, а на долю Windows NT приходилось около 5%. Очевидно, что дальнейшие работы над этой ОС были бессмысленны. Учитывая сложившуюся ситуацию, 23 августа 1999 г. Compaq отказалась от участия в развитии Windows NT и прекратила поставлять ее со своими Alpha-системами. Неделю спустя Microsoft объявила, что прекращает работу над портированием Windows 2000 на платформу Alpha.

В декабре 1999 г. компании Compaq и Samsung подписали меморандум о намерении инвестировать 500 млн. долл. США в развитие архитектуры Alpha: Samsung — 200 млн. на отладку новых технологических процессов, a Compaq — 300 млн. на проектирование новых серверных решений и на дальнейшее развитие Тru64 UNIX. В том же месяце Compaq и IBM оформили соглашение, по которому последняя будет изготавливать процессоры Alpha по своей технологии на медных проводниках, но Samsung останется основным поставщиком процессоров Alpha. Однако в 2000 г. Samsung не успела наладить 180-нм процесс, и рынок был вынужден довольствоваться процессорами EV67 и небольшими вкраплениями EV68C. В начале 2001 г. она все же организовала массовый выпуск процессоров EV68A, однако момент был упущен — Compaq уже планировала переориентировать производство систем AlphaServer GS-класса, а также развернуть модернизацию используемых систем с применением процессора EV68C, поставляемого IBM.

25 июня 2001 г. произошло историческое событие, поставившее окончательную точку на будущем платформы Alpha: корпорация Compaq объявила о планах поэтапного перевода к началу 2004 г. всех своих серверных решений на архитектуру IA-64. Результатом этого объявления стало немедленное прекращение работ над поколением EV8. EV7 стало финалом многолетней деятельности подразделения Alpha Microprocessor Division — после официального объявления о начале производства процессоров, намеченного на начало 2002 г., оно подлежало расформированию, а костяк инженеров планировалось перевести на работу в компанию Intel. Выдержав непродолжительную паузу, Samsung и IBM прекратили производство процессоров Alpha на своих мощностях. 21 октября 2001 г. компания API, переименованная на тот момент в API Networks, передала все полномочия по поддержке Alpha-систем компании Microway — крупнейшему после Compaq сборщику рабочих станций и серверов на архитектуре Alpha и старому партнеру DEC.

На этом по логике вещей история должна была бы закончиться, однако 3 сентября 2001 г. компания HP объявила о планах по слиянию с Compaq, которые в итоге отсрочили закат платформы Alpha на десятилетие. Вопреки ожиданиям, Hewlett-Packard не только не свернула поддержку Alpha-систем, но и взяла на себя труд по выпуску процессоров и дальнейшему развитию поколения EV7, хотя и в ограниченном объеме.

В августе 2004 г. в производство была запущена последняя модификация архитектуры Alpha — процессор с кодовым именем EV7z, работающий на частоте 1,3 ГГц и изготавливаемый с применением 180-нм проектных норм. По архитектуре он не отличался от прародителя EV7.

В специальном меморандуме, вышедшем в момент объявления EV7z, было заявлено, что никаких иных воплощений архитектуры Alpha больше не будет, однако серверы и рабочие станции, созданные на ее базе, останутся доступными под маркой HP до 2006 г., а их техническое обслуживание продлится до 2011 г.

Несостоявшееся поколение EV8 (процессоры с индексом 21464) должно было стать дальнейшим развитием идей, заложенных в EV7- Предполагалось вдвое увеличить количество основных функциональных устройств, доведя число целочисленных конвейеров до восьми, а вещественных — до четырех, расширить объем кэш-памяти до 3 Мбайт, реализовать многопоточную обработку данных с использованием технологии SMT (Simultaneous Multi-Threading), которая должна была позволить одновременное выполнение до четырех программных потоков внутри одного ядра. Однако этим планам не суждено было реализоваться — EV8 никогда не увидит свет. Впрочем, история платформы Alpha на этом не обрывается — значительное количество технических специалистов перекочевало из подразделения Alpha Microprocessor Division в компанию AMD, хорошо известную на рынке систем с архитектурой х86. Там, используя свой опыт, знания и наработки, они занимались проектированием успешной платформы AMD64, во многом наследующей идеи проекта Alpha.

Серверы HP

Компания Hewlett-Packard вступила в завершающую стадию перевода своих «тяжелых» серверов с архитектуры РА-RISC (ЦП 8x00) на архитектуру IA64 (ЦП Itanium 2). Серверы AlphaServer на процессорах Alpha пока еще продаются, но их дни сочтены. Более подробно об этих архитектурах рассказано в разделе «Процессоры». Особенность переходного этапа заключается в том, что компания одновременно с новыми Itanium-серверами Integrity продолжает выпускать модели серии HP 9000. Последнее поколение этой серии строится на процессорах 8900 с тактовыми частотами 800 или 1000 МГц и наборах микросхем zxl (в младших моделях) и sx1000 (в средних и старших), таких же, как в серии Integrity.

Унификация конструктивного исполнения обеих серий максимально упрощает модернизацию серверов 9000 до соответствующих моделей Integrity — в большинстве случаев для этого достаточно извлечь старую процессорную ячейку (терминологии HP), перенести из нее модули памяти в новую и вставить новую ячейку на место старой. При работе под управлением ОС HP-UX 11i v2 для ряда моделей серверов такая замена может производиться без остановки и перезагрузки машины.

Для построения гибких масштабируемых систем масштаба предприятия серверы серий 9000 и Integrity могут объединяться в кластеры. Узлы кластера, каждый из которых представляет собой самостоятельный сервер со своими процессорами и оперативной памятью, работающий под управлением своей ОС, соединяются при помощи стандартных сетевых интерфейсов. Для связи между узлами используются специальные протоколы связи и системные процессы. В состав кластера, помимо серверов, входят также дисковые системы, устройства резервного копирования, специализированное программное обеспечение кластерных конфигураций, программное обеспечение управления информационными технологиями HP OpenView, техническая поддержка, консультационные услуги и обучение.

В зависимости от требуемого уровня отказоустойчивости предлагаются несколько типов кластерных решений, в которых серверные узлы кластера могут быть размещены централизованно (локальный кластер), распределены по соседним зданиям (кампусный кластер), распределены по нескольким территориям в пределах одного города (метро-кластер) или представляют собой два связанных кластера, размещенных в различных городах, странах или континентах (континентальный кластер).

Архитектура HP HyperPlex применяется для задач, требующих интенсивного обмена информацией между серверами (узлами интегрированной системы), например, для консолидации информационных систем предприятия, ERP-приложений, организации распределенных вычислений, технического моделирования и компьютерной имитации. Основу HyperPlex составляет специальное оборудование HyperFabric2, обеспечивающее прямое либо коммутируемое высокоскоростное соединение между узлами на скорости до 4 Гбит/сек в полнодуплексном режиме на каждый порт. Архитектура поддерживает стандартные протоколы TCP/IP и НМР (Hyper Messaging Protocol), а также кластерные конфигурации с возможностью равномерного распределения трафика по всем имеющимся каналам (балансировка нагрузки).

Большинство серверов HP могут быть сконфигурированы как в виде единой мультипроцессорной системы, так и в виде нескольких аппаратно и/или программно независимых виртуальных разделов со своими ресурсами и операционной системой.

Серверы семейства HP оснащены рядом средств обеспечения высокой готовности: резервными вентиляторами и блоками питания с «горячей» заменой; дисками и контроллерами ввода-вывода «горячего» подключения; динамической очисткой и перераспределением страниц памяти; динамическим перераспределением процессоров; независимыми гнездами PCI; интегрированной службой оповещения о событиях Event Monitoring System (EMS), работающей в режиме реального времени; встроенной расширенной системой обнаружения неисправностей с выделенным сервисным процессором и шиной.

Прогнозирование и предотвращение возможных сбоев реализуются путем непрерывного контроля состояния всех компонентов сервера и анализа тенденций изменения контролируемых показателей. При обнаружении какой-либо потенциальной проблемы, например, возможного перегрева процессора, специальные функции динамического перераспределения ресурсов (в данном случае функция DPR — Dynamic Processor Resilience) обеспечат перенос процессов с потенциально сбойного компонента на исправный без прерывания выполнения приложений. При этом администратор системы и/или служба технической поддержки получат уведомление и подробный отчет о происшедшем событии.

В состав средств повышения надежности и заблаговременного высвобождения потенциально сбойных элементов входят: CHIPKILL (защита от выхода из строя одной микросхемы памяти в модуле DIMM); динамическое высвобождение процессоров (Dynamic Processor Resilience — выполняемое без прерывания приложений высвобождение процессоров, потенциальная возможность сбоя которых выявлена в результате контроля температуры и статистики ошибок кэш-памяти); динамическое высвобождение областей памяти (Dynamic Memory Resilience — выполняемое без прерывания приложений высвобождение областей памяти, потенциальная возможность сбоя которых выявлена в результате контроля статистики ошибок).

Все серверы семейств 9000 и Integrity, кроме младших моделей, могут комплектоваться резервными процессорами, поддерживающими технологию iCOD (Instant Capacity on Demand), называемую также оплатой только в случае использования. Технология iCOD позволяет зарезервировать процессорные ресурсы на случай непредвиденного роста бизнеса и резкого увеличения нагрузки на сервер. При этом стоимость резервного процессора примерно в 25 раз меньше стоимости активного. Благодаря заложенной в iCOD возможности активизации дополнительных процессоров на лету исключается необходимость останавливать систему и приложение при вводе дополнительных процессоров или замене сбойных ЦП резервными.

Основной ОС для серверов HP 9000 и Integrity является 64-разрядная HP-UX Hi (v1 или v2), которая поставляется вместе с серверами с лицензией на неограниченное количество пользователей. На системы Integrity, кроме того, могут устанавливаться ОС Linux, Microsoft Windows Server 2003 и OpenVMS.

HP 9000

История HP 9000 неразрывно связана с 64-бит процессорами архитектуры PA-RISC. Сейчас номенклатура этой серии насчитывает более десятка моделей — от компактных серверов rp3410-2 и rp4440-8 до суперкомпьютеров Superdome, обладающих вычислительной мощностью, достаточной для работы систем управления крупными международными корпорациями с десятками тысяч одновременно работающих пользователей.

В серверах HP 9000 использовались ЦП РА-8700 (РА-8700+), затем РА-8800 и, наконец, РА-8900 — последний представитель семейства РА-RISC, самый мощный и в то же время лучше всего приспособленный для безболезненного перехода на архитектуру IA64 (Itanium 2).

Архитектура серверов серии 9000 различна — в младших моделях это симметричная многопроцессорная архитектура (SMP) в чистом виде, тогда как в старших (rp7420-16, rp8420-32, Superdome) используется гибридная архитектура, сочетающая черты ccNUMA (cache-coherent, Non-Uniform Memory Access) и SMP. Эта иерархическая модульная архитектура представляет собой совокупность вычислительных ячеек, объединенных высокоскоростными внутренними матричными крестообразными коммутаторами.

Модели начального уровня. Модели IIP 9000 гр3410-2 и гр3440-4 представляют собой многофункциональные одно-, двух- и четырехпроцессорные серверы начального уровня. Они комплектуются процессорами РА-8900 с тактовыми частотами 800 МГц или 1,0 ГГц, оперативной памятью объемом до 32 Гбайт и дисковой памятью до 900 Гбайт. Серверы серии гр34хО-х могут содержать до четырех 64-бит 133 МГц гнезд ввода-вывода PCI-X I/O. Они могут работать под управлением ОС HP-UX 11i vl или v2.

Они предназначаются для предприятий СМБ, для филиальных сетей, в качестве серверов Web- и других приложений. Обе модели размещаются в компактных шасси высотой 2U для установки в стандартную 19-дюйм стойку. Модель rp3410-2 оснащена двумя, а rp3440-4 — четырьмя разъемами для плат ввода-вывода PCI-X, в обе модели может быть установлено до трех жестких дисков. Изготовитель предлагает готовые комплекты модернизации, причем не только для превращения модели HP 9000 rp3410-2 в rp3440-4, но и для превращения серверов серии гр34хО-х в Itanium-сервер HP Integrity rx2620-2.

Модели HP 9000 rp4410-4 и rp4440-8 HP относит к начальному уровню, хотя фактически они представляют собой промежуточную ступень между серверами начального уровня и серверами масштаба предприятия среднего уровня. Первая представляет собой одно-, двух- или четырехпроцессорный сервер, вторая в полной комплектации — 8-процессорный. В обе модели может устанавливаться до 128 Гбайт ОЗУ, до двух жестких дисков, обе работают под управлением ОС HP-UX Hi. В них предусмотрено 6 разъемов PCI-X с «горячей» установкой, они имеют высоту 4U.

Серверы оснащаются всеми необходимыми для сервера приложений масштаба предприятия средствами обеспечения высокой готовности; их производительность достаточна для работы таких приложений, как ERP, CRM, электронная коммерция. Благодаря тому, что максимальное число процессоров в сервере rp4410-4 равно четырем, он соответствует требованиям лицензии на Oracle Database Standard Edition, что позволяет уменьшить стоимость ПО СУБД. Обе модели оснащаются контроллерами Ultra320 SCSI и двумя гигабитными Ethernet-адаптерами. Модернизация до Itanium-сервера HP Integrity rx4640-8 выполняется простой заменой процессорных модулей.

Модели среднего уровня. В этой категории HP предлагает 16-процессорную модель HP 9000 гр7420-16 и 32-процессорную гр8420-32. В одной стандартной стойке может быть установлено до четырех серверов HP 9000 rp7420-16 (высота 10IJ) и до двух rp8420-32 (ITU). Обе модели построены на базе ЦП РА-8900 с тактовой частотой 1,0 или 1,1 ГГц и набора микросхем HP Super-Scalable Processor Chipset sxl000. Эти модели могут служить платформами для консолидации серверов, позволяющей снизить общую стоимость владения (ТСО) и значительно уменьшить сложность ИТ-инфраструктуры предприятия. Это достигается благодаря специальному компоненту ОС HP-UX 11i — Virtual Server Environment, включающему подсистемы для создания виртуальных разделов (vPar), жестких разделов (пРаг) и HP Workload Manager (WLM), который позволяет автоматически выделять ресурсы таким образом, чтобы максимально удовлетворить запросы приложений и обеспечить наиболее полное использование аппаратных ресурсов. Как и для остальных моделей серии 9000, модернизация до Itanium-серверов Integrity rx7420-16 и rх8620-32 осуществляется простой заменой процессорных модулей.

Сервер rp8420-32 обеспечивает уровни производительности, масштабируемости и готовности, достаточные для работы таких критически важных для бизнеса приложений, как базы данных и системы ERP (например, SAP) масштаба предприятия.

Суперкомпьютеры HP 9000 Superdome. Эти наиболее мощные до недавнего времени серверы HP зарекомендовали себя как одни из самых производительных UNIX-серверов в отрасли, Последнее поколение IIP 9000 Superdome оснащается 1,1-ГГц процессорами РА-8900, число которых в одной системе может достигать 128, а общий объем оперативной памяти — 1 Гбайт. Они также строятся с применением НМС HP Super-Scalable Processor Chipset sxlOOO и оснащаются средствами виртуализации вычислительных ресурсов. Superdome обеспечивает наиболее высокий в линейке HP 9000 уровень масштабируемости.

HP Integrity

Серверы Integrity строятся на процессорах Intel Itanium 2 и тех же НМС zxl (младшие модели) и sxlOOO (средние и старшие), что и серверы серии 9000. Конструктивно эти серии также унифицированы. Последнее поколение серверов Integrity (кроме двух младших моделей) строится на разработанных HP двухпроцессорных модулях HP mx2 Dual-Processor Module. Кроме основной для этих машин ОС HP-UX 11i v2, на все модели могут устанавливаться Microsoft Windows Server 2003 Enterprise Edition for 64-bit Itanium based systems, Red Hat Enterprise Linux AS 3, SUSE LINUX Enterprise Server 9 и OpenVMS v8.2 (модели среднего уровня и Superdome будут комплектоваться OpenVMS начиная с первой половины 2006 г.). Кроме того, на модели HP Integrity rx7620-16, rx8620-32 и Superdome может устанавливаться Microsoft Windows Server 2003 Data-center Edition for 64-bit Itanium-based systems. Оговорено, что поддержка Linux обеспечивается только в моделях, построенных на одиночных процессорах Itanium 2. На модели с двухпроцессорными модулями mx2 Linux не устанавливается. Все модели оснащаются сервисным программно-аппаратным комплексом IIP Systems Insight Manager.

Модели начального уровня. К начальному уровню HP относит три модели: HP Integrity rx 1620-2, гх2620-2 и гх4640-8. Все они выполнены на наборе микросхем zxl и могут оснащаться ЦП Itanium 2 с тактовыми частотами 1,3, 1,5 и 1,6 ГГц. Модель гх4640-8 может также оснащаться двухпроцессорными модулями тх2, В первые две модели может устанавливаться до двух, а в гх4640-8 — до 8 процессоров, максимальный объем ОЗУ для rх 1620-2 составляет 16, для rх2620-2 32, а для rх4640-8 128 Гбайт. Модели имеют высоту, соответственно, 1U, 2U и 4U, число разъемов PCI-X 2, 4 и 6, количество внутренних жестких дисков 2, 3 и 2.

Модели среднего уровня, К среднему уровню в серии Integrity относятся, как и в серии 9000, 16- и 32-процессорные серверы — rх7620-16 и rх8620-32. Они строятся на процессорах Itanium 2 с тактовой частотой 1,5 (кэш L3 4 Мбайт) и 1,6 ГГц (кэш L3 6 Мбайт) или двухпроцессорных модулях тх2. В качестве НМС используется sxl000. Объем ОЗУ в серверах rх7620-16 может достигать 128, а в rх8620-32 — 256 Гбайт. Высота блоков составляет, соответственно, 10 и 17U.

Как и в соответствующих моделях серии 9000, в состав ОС этих серверов входят средства виртуализации вычислительных ресурсов, позволяющие создавать независимые разделы и динамически перераспределять ресурсы между ними.

Суперкомпьютеры HP Integrity Superdome и NonStop. В этих суперсерверах число процессоров (1,6-ГГц с кэшем 9 Мбайт или 1,5-ГГц с кэшем 6 Мбайт или модули тх2) может достигать 128, а общий объем оперативной памяти — 1 Тбайт. Средства виртуализации обеспечивают создание до 16 независимых разделов, а число разъемов ввода-вывода может доходить до 192.

Для предприятий, где прерывание обслуживания абсолютно недопустимо, компания предлагает масштабируемые серверы Integrity NonStop, готовность которых выражается фантастической цифрой «7 девяток» (99,99999% — это значит, что в течение года допускается не более 5 минут простоя). Число процессоров в этих монстрах может достигать 4 тысяч!

Платформа IBM POWER

История платформы IBM POWER (Performance Optimization With Enhanced RISC) уходит далеко в начало 1970-х гг.; в то время корпорация IBM делала первые серьезные шаги в области проектирования, производства и применения высокопроизводительных микропроцессоров на базе RISC-архитектуры. Она связана с RISC-процессором IBM 801, долгое время использовавшимся в качестве высокоскоростного вспомогательного контроллера в составе крупных информационно-вычислительных систем компании IBM. В начале 1980-х гг. идеи, заложенные в IBM 801, были изучены, переработаны, дополнены и заново воплощены в кремнии в рамках проекта «America», результаты которого фактически и стали началом архитектуры IBM POWER.

Набиравшие в то время особую популярность персонализированные вычисления требовали при построении систем компактных, недорогих, но производительных микропроцессорных решений, и новая архитектура пришлась ко двору IBM как нельзя лучше. Для создания полноценной платформы было решено воспользоваться программными наработками, реализованными ранее при создании рабочих станций в рамках проекта RISC Technology Personal Computer (RT PC), и перенести на новую процессорную архитектуру собственную версию UNIX-подобной ОС AIX (Advanced Interactive Executive).

Надо отметить, что архитектура POWER с момента своего появления — открытый стандарт, к которому при соблюдении определенных условий может присоединиться любой желающий. Начиная с декабря 2004 г. координация усилий разработчиков, участвующих в развитии архитектуры POWER, возложена на консорциум Power.org (www.power.org), в ведении которого также находятся вопросы, связанные с лицензированием элементов архитектуры независимых заинтересованных производителей.

В феврале 1990 г. появился первый микропроцессор новой архитектуры — 32-разрядный POWER1, а вместе с ним и новое семейство высокопроизводительных рабочих станций RS/6000, ныне известных как eServer pSeries. В качестве ОС использовалась новая версия AIX — AIX V3. Особенность процессора POWER1 — блок операций с вещественными числами, хотя и единственный, но способный обрабатывать одну инструкцию за такт, с задержкой не более двух тактов (подробнее об архитектуре процессоров POWER см. в разделе «Процессоры»). Благодаря ему производительность системы RS/6000 на операциях с вещественными числами оказалась очень высокой. Не исключено, что эта особенность сыграла решающую роль в распространении рабочих станций RS/6000 в научном сообществе.

В январе 1992 г. была представлена система RS/6000 7011 модель 220, построенная для уменьшения цены и большей доступности на однокристальной реализации архитектуры POWER — RISC Single Chip (RSC).

Достаточно быстро по меркам тогдашнего времени на смену первому поколению пришла платформа POWER2. В сентябре 1993 г. появились системы RS/6000 7013 моделей 580Н, 590 и 990, построенные на базе этого процессора. Второе поколение архитектуры POWER использовалось практически до октября 1996 г., когда IBM представила систему RS/6000 7013 модель 595, построенную на базе однокристальной реализации архитектуры POWER2 под названием POWER2 Super Chip (P2SC).

Рабочая станция RS/6000 7011 модель 250, появившаяся в сентябре 1993 г., стала первым воплощением нового направления под названием PowerPC (в виде процессора PowerPC 601). Процессор PowerPC 601 на самом деле не полностью соответствовал требованиям новой архитектуры и был скорее переходным звеном от POWER к PowerPC. Последовавшие за ним микропроцессоры 603, 604 и 604е стали действительно 100%-ным PowerPC.

Серия микропроцессоров RS64 была запущена в производство в сентябре 1997 г. и стала для системы RS/6000 и всей архитектуры POWER первым шагом к 64-разрядности. В отличие от поколения POWER2, в значительной степени ориентированного на научные расчеты, новое поколение стало более сбалансированным в плане исполнения бизнес-приложений. С помощью серии RS64 можно было строить SMP-системы, содержащие до 12 процессоров. С появлением этой серии микропроцессоров в платформе IBM POWER произошло еще одно существенное изменение — аппаратная часть (процессоры, подсистема ввода-вывода) серии RS/6000 (переименованной в pSeries в 2000 г.) и системы AS/400 (тогда же переименованной в iSeries) стала единой. Второе поколение серии микропроцессоров RS64 — RS64-II — появилось в сентябре. 1998 г. и характеризовалось повышением частотных характеристик и объема кэш-памяти второго уровня, а также небольшой оптимизацией внутрипроцессорной архитектуры. Значительные изменения произошли с появлением осенью 1999 г. третьего поколения — RS64-III. Дизайн кристалла был модифицирован для производства с применением технологии медных проводников, уровень масштабируемости был увеличен до 24 процессоров в рамках одной SMP-системы, и, наконец, в архитектуру была добавлена технология аппаратной многопоточности, поддержанная со стороны AIX. На тот момент эта технология не была востребована. Ее возвращение в RISC-процессоры IBM произошло только в 2004 году. Осенью 2000 г. появилась последняя, наиболее совершенная версия этого поколения процессоров — RS64-IV.

Поколение POWER3, представленное осенью 1998 г., соединило в себе фундаментальные принципы внутренней микроархитектуры POWER2, как они были реализованы в процессоре P2SC, с архитектурой систем на базе процессоров PowerPC. Процессоры этого поколения хорошо работают с вещественными числами, и при этом они стали первыми реально 64-разрядными с высокими частотными характеристиками и возможностями работы в SMP-конфигурациях.

Появление в 2001 г. архитектуры POWER четвертого поколения — POWER4 — стало для нее переломным моментом, определившим качественный поворот всей дальнейшей судьбы платформы IBM POWER. Благодаря новым технологиям открылась возможность строить решения с многоядерной архитектурой, чем немедленно воспользовались разработчики IBM, интегрировав на одном кристалле два 64-разрядных процессорных ядра. Кроме того, на процессорах этого поколения была отработана технология построения компактных многокристальных модулей МСМ (multi-chip module), объединяющих четыре процессора в единый корпус размером примерно е 5-дюйм дискету. Использование такой высокой интеграции элементов вместе с другими архитектурными решениями позволило получить на старших серверах IBM производительность, в пересчете на один процессор вдвое превышающую производительность конкурирующих систем.

Поколение POWER4+, увидевшее свет в 2002 г., было лишь обновлением технических характеристик POWER4: благодаря новой, более «тонкой» технологии производства увеличились тактовая частота и объем встроенной кэш-памяти второго уровня, а также снизилось энергопотребление процессоров.

Новый значительный шаг вперед был сделан с выходом в 2004 г. поколения POWER5. В нем получила развитие идея интеграции функций, для исполнения которых ранее применялись отдельные наборы микросхем, в частности, в кристалл был встроен контроллер оперативной памяти. Также в нем была реализована параллельная многопоточная архитектура, позволяющая в рамках одного потока команд выполнять целый комплекс задач: предсказание переходов, подготовку команд к исполнению и т. д. Это дало возможность значительно увеличить количество одновременно выполняемых инструкций, причем независимо от тактовой частоты. Согласно результатам открытых тестов, быстродействие систем на POWER5 в полтора-два раза больше, чем систем на POWER4. Использование многопоточности увеличивает производительность процессора POWER5 в среднем на 35% без повышения тактовой частоты. Одновременно с появлением нового поколения архитектуры была выпущена новая версия ОС AIX — AIX 5L V5.3.

AIX 5L V5.3 содержит многие инновационные технологии повышения производительности, надежности и гибкости, позволяя в рамках одной платформы выполнять приложения, работающие под управлением разных ОС. Среди наиболее важных особенностей платформы IBM POWER, реализуемых посредством ОС A1Х 5L V5.3, динамические логические разделы, средства изменения конфигурации по требованию, балансировка нагрузки на серверы при гарантированной безопасности работы приложений, средства повышения отказоустойчивости, возможность одновременного выполнения на одной платформе 32- и 64-разрядных приложений, а также использование инфраструктуры автономных вычислений (autonomic computing).

Для выполнения важных приложений в AIX 5L 5.3 имеется менеджер загрузки Workload Manager (WLM), гарантирующий их работу в соответствии с соглашением об обслуживании независимо от текущей нагрузки на систему. Обеспечивая автоматическое переключение ресурсов между заданиями, администратор транслирует бизнес-требования в политики, в соответствии с которыми происходит автоматическое распределение ресурсов и приоритетов, что особенно важно для обеспечения работоспособности и оптимизации выполнения приложений электронной коммерции, бизнес-разведки и ERP. Кроме этого, для более гибкого масштабирования в AIX 5L 5.3 предусмотрен механизм динамической модернизации сервера путем активизации установленных ранее неактивных ресурсов (процессоров, памяти) по запросу, известный как CUoD (Capacity Upgrade on Demand).

Кроме того, в AIX 5L 5.3 имеются средства DLPAR (Dynamic Logical Partitioning), позволяющие масштабировать серверы pSeries, обеспечивая одновременную, независимую работу на одном компьютере нескольких образов разных ОС. Логические разделы не ограничены рамками возможностей физических устройств, а оперируют блоками ресурсов, из которых можно строить виртуальный сервер с динамически изменяемой по числу процессоров, объему памяти, количеству гнезд ввода-вывода конфигурацией. Отличительной особенностью систем, построенных на POWER5 под управлением AIX 5.3, является уникальная возможность полной виртуализации вычислительной мощности. Независимые разделы могут «потреблять» процессорную мощность с шагом одна десятая процессора. При этом, учитывая динамическое перераспределение мощности и неравномерность загрузки процессоров выполняемыми задачами во времени, единовременное потребление каждой задачей может достигать 100% доступных вычислительных ресурсов. Для пользователя это означает, что консолидация нескольких задач в один сервер с подобным динамическим перераспределением может значительно повысить эффективность работы системы, а количество процессоров, используемых для консолидации, будет значительно меньше, чем необходимое для функционирования каждой задачи на индивидуальном сервере. (Flash Demo по технологиям,