Тематическая статья: SPARC M7

Процессор SPARC M7

Инновации в сфере процессоров
на базе ‘программных средств в кремнии’

Джон Соат (John Soat)

 

Планы по развитию технологии SPARC подчеркивают новаторство и лидерство Oracle в кремниевых технологиях и системах «под ключ»

IEEE/Sigarch

Следующее поколение процессоров SPARC было представлено на Hot Chips 26.

Для ИТ-индустрии инновации — главный источник жизненной силы. В то же время инновации в ИТ — критически важный фактор для бизнеса, государственного управления и культуры. Осознавая этот императив не только как теорию, но и как практику, Oracle вкладывает немало времени, сил и ресурсов в развитие и эффективное внедрение информационных технологий, — прежде всего в программное обеспечение, затем в системы хранения, сети и аппаратное обеспечение.

Достаточно существенный результат этих вложений был представлен широкой публике на конференции Hot Chips в Купертино, Калифорния, где корпорация Oracle обнародовала технические подробности очередного поколения процессоров SPARC, известного как SPARC M7. Место выбрано не случайно: в этом году Hot Chips — выставка новаторских технологий полупроводниковой индустрии, спонсируемая техническим комитетом IEEE по микропроцессорам и микрокомпьютерам в сотрудничестве с SIGARCH (специальной группой по архитектуре вычислительных систем в составе Ассоциации вычислительной техники) — отмечает свою 26-летнюю годовщину. Это немаловажная веха и для Oracle: c учетом M7 за четыре года, прошедшие с момента приобретения Sun Microsystems, Oracle представила шесть новых процессоров SPARC. Такая динамика свидетельствует о серьезности работы Oracle над архитектурой SPARC и стремлении поддерживать ее актуальность в ИТ-среде.

Программные средства в кремнии

Новаторские разработки в новом процессоре SPARC полностью согласуются с философией проектирования, лежащей в основе систем Oracle «под ключ». Это подход к ИТ-архитектуре предприятия, который увязывает серверы, программное обеспечение и системы хранения в единую, точно настроенную интегрированную систему, на которой приложения могут работать с оптимальной производительностью.

Эта стратегия оптимизации отражена в новом процессоре. Наиболее значимые инновации в M7 связаны с тем, что называют "программными средствами в кремнии". Это подход к проектированию, предполагающий реализацию программных функций непосредственно в процессоре. Благодаря выполнению определенных функций в аппаратном обеспечении программные приложения работают значительно быстрее. А поскольку ядра процессора высвобождаются для выполнения других функций, обработка операций ускоряется в целом.

SPARC M7 имеет 32 процессорных ядра для повышения быстродействия.

Например, одна их самых интересных инноваций в процессоре M7 называется «механизмы ускорения запросов в памяти». Эти механизмы берут на себя определенные функции поиска данных, обычно выполняемые запросом к базе данных, в результате чего обработка этих функций происходит с очень высокой скоростью. Эта функциональность значительно ускоряет выполнение запросов к базам данных.

Такое ускорение запросов "реализовано иначе, нежели его реализовывали до сих пор", — говорит Дэвид Лоулер, старший вице-президент Oracle по управлению системными продуктами и стратегии их развития. M7 может включать в себя до восьми механизмов ускорения запросов в памяти.

Еще одной существенной инновацией, реализованной в M7, является функция, называемая обеспечением целостности данных приложений. Эта программная функциональность «в кремнии» обеспечивает, что приложение может обращаться только к выделенной ему области в памяти. Это позволяет программистам выявлять проблемы с распределением памяти, что дает несколько преимуществ.

По мнению Oracle, это кардинальным образом скажется и на скорости разработки программного обеспечения Oracle, и на качестве разрабатываемых продуктов, обеспечив клиентам дополнительное преимущество запуска приложений с постоянно защищенной памятью в рабочей среде.

Кроме того, эта функция способствует безопасности. "Если один фрагмент кода попытается считать данные другого фрагмента, процессор его остановит", говорит Ренато Рибейро, директор по управлению продуктами для систем SPARC, Oracle.

Будучи «зашитой» в процессор, функция обеспечения целостности данных не влияет на быстродействие приложения. "У нее практически нет накладных расходов", — говорит Лоулер.

Повышение быстродействия

100 ГБ/с

Еще одна инновация, воплощенная в новом процессоре, — это способность распаковывать данные с очень большой скоростью. Особую важность это принимает в связи с инновационной функциональностью «база данных в памяти», предлагаемой Oracle.

Быстродействие базы данных повышается, когда используемые данные можно загрузить непосредственно в память сервера: это устраняет задержки, связанные с передачей данных из внешнего хранилища. Однако для того, чтобы поместить в память сервера большой объем данных, эти данные необходимо сжать, а затем распаковывать при каждом запросе к базе данных. Декомпрессия данных занимает время и потребляет ценные ресурсы процессора—классическое узкое место.

Для устранения этого ограничения инженеры Oracle встроили в процессор M7 механизм ускорения декомпрессии. Этот аппаратный механизм выполняет декомпрессию данных на полной скорости базы данных в памяти: 100 ГБ/с. Это эквивалентно 16 PCI-платам декомпрессии или 200 ядрам ЦП, отмечает Лоулер.

Еще одно усовершенствование в M7, связанное с быстродействием, имеет отношение к обмену данными между двумя компьютерами. Известное как система совместного использования памяти с чрезвычайно низкой задержкой, это аппаратное межсоединение обеспечивает обмен сообщениями с задержкой менее микросекунды, что позволяет "обращаться к памяти второго компьютера так, как будто это локальная память" — говорит Лоулер. Это способствует повышению быстродействия компьютеров, объединенных в кластер.

И наконец, конструкция процессора M7 предполагает 32 ядра — «лошадиных сил» у него гораздо больше, чем у его предшественника M6 с его 12 ядрами. Это скорее усовершенствование, чем инновация, но тем не менее свидетельствует о стремлении Oracle сделать SPARC самым мощным процессором в отрасли.

Преимущество ко-инжиниринга

В случае архитектуры SPARC корпорация Oracle имеет преимущество перед другими поставщиками корпоративных систем в том, что может выполнять инженерные работы на всех уровнях вычислительного стека: процессор, операционная система, промежуточное ПО, база данных, приложения и даже программные инструменты, в частности Java.

Преимущества такого ко-инжиниринга очевидны в процессоре SPARC M7, который с самого начала разрабатывался с участием как инженеров по оборудованию, так и разработчиков программного обеспечения Oracle. Именно этот подход позволил реализовать инновационную стратегию "программных средств в кремнии". "Мы проанализировали все наше программное обеспечение, определили, какие решаемые им задачи являются самыми трудными", — говорит Лоулер. Соответственно, функции для решения этих задач были встроены в процессор.

Ожидается, что начало продаж SPARC M7 начнется в 2015 календарном году. Корпорация Oracle рассчитывает, что преимущества от проделанной работы сможет ощутить вся отрасль в целом. "Мы планируем сделать эти функции доступными другим поставщикам программного обеспечения, которым хотелось бы ими воспользоваться ", — говорит Рибейро.


Начните прямо сейчас

Мы готовы помочь

Свяжитесь с экспертом по продажам

Пробная версия

Испытайте Oracle Cloud

Подписка по темам