マシン（コンピュータアーキテクチャ）

このマシンは、ヒューレット・パッカード・エンタープライズが製作した実験用コンピュータです。これは、サーバー向けの新しいタイプのコンピュータアーキテクチャを開発する研究プロジェクトの一環として作成されました。この設計は、「メモリ中心のコンピューティング」アーキテクチャに焦点を当てており、メモリ階層において従来のDRAMとディスクの代わりにNVRAMが使用されています。NVRAMはバイト単位でアドレス指定可能で、フォトニック相互接続を介してどのCPUからもアクセスできます。^{[ 1 ] [ 2 ]}このプロジェクトの目的は、この新しい設計を構築して評価することでした。

The Machine は、メモリ ファブリックを介して接続された多数の個々のノードを持つコンピュータ クラスタでした。ファブリック相互接続には、X1 と呼ばれるカスタム チップを使用したVCSELベースのシリコン フォトニクスが使用されました。 ^{[ 3 ]}メモリへのアクセスは均一ではなく、複数のホップが含まれる場合があります。The Machine は、当初 80 個のプロセッサと 320 TB のファブリック接続メモリを備えたラック スケール コンピュータとして構想され、最大 32 ZB までエンクロージャを増やす可能性がありました。^{[ 4 ] [ 5 ]}ファブリック接続メモリはキャッシュ コヒーレントではないため、ソフトウェアはこの特性を認識する必要があります。^{[ 4 ]}従来のロックにはキャッシュ コヒーレンシが必要なため、そのレベルでアトミック操作を実行するためにブリッジにハードウェアが追加されました。^{[ 4 ]}各ノードには、限られた量のローカル プライベート キャッシュ コヒーレント メモリ (256 GB) もあります。^{[ 6 ] [ 4 ]}各ノードのストレージとコンピューティングは、完全に分離された電源ドメインを持っていました。^{[ 4 ]}

The Machine のファブリック接続メモリ全体は、プロセッサの仮想アドレス空間(幅 48 ビット^{[ 4 ]} ) にマッピングするには大きすぎます。ファブリック接続メモリのウィンドウをプロセッサメモリにマッピングする方法が必要です。そのため、各ノード SoC とメモリプール間の通信は、ローカル SoC のメモリ マッピングをファブリック接続メモリに管理するFPGAベースの「 Z ブリッジ」コンポーネントを介して行われます。 [ ^{4 ] Z ブリッジは、53 ビット論理 Z アドレスと 75 ビット Z アドレスの 2 種類のアドレスを扱い、それぞれ 8PB と 32ZB のアドレス指定が可能です。 [ 4 ]}各^{Zブリッジに}は、アクセス制御を強制するためのファイアウォールも含まれています。^{[ 7 ]}相互接続プロトコルは社内で開発され、次世代メモリ相互接続 (NGMI) として知られています。^{[ 4 ]}このプロトコルは、オープンなGen-Z標準に進化しました。^{[ 8 ] [ 9 ]} Z ブリッジは PCIe を使用して SoC に接続し、大規模なソフトウェア変更を回避します^{。[ 9 ]}

2016年にロンドンで開催されたHPE Discoverで、このマシンのハーフラックプロトタイプが発表されました。[ 10 ^{]各ノード}には、ARMv8-AベースのBroadcom / Cavium ThunderX2 SoCが搭載されていました。^{[ 11 ] [ 12 ] [ 3 ]}合計で40個の32コアSoCが搭載されていました。^{[ 13 ]}適切なメモリス​​タベースのNVRAMまたは相変化メモリが入手できなかったため、プロトタイプでは160TBのバッテリーバックアップDRAMが使用されました。^{[ 14 ] [ 12 ] [ 15 ]}このような挫折にもかかわらず、ソフトウェアアーキテクトのKeith Packard氏は、「切り替える前に設計の他の部分を検証するために使用できる」と述べています。^{[ 4 ]} The Registerによると、HPEとSK Hynixのメモリス​​タベースのNVRAM開発のパートナーシップは、資金と方向性の問題に直面し、The Machine向けにSandiskと抵抗性RAM（ReRAM ）に取り組んでいました。^{[ 16 ]} The Next Platformによると、HPEは「生産量が市場に出回るようになったら」Intel Optane DIMMへの切り替えを検討していた。 ^{[ 9 ]}

Next Platformは、ラックのプロトタイプが24kW から36kW の電力を消費すると推定した。^{[ 9 ]}

マシン向けに 2 つの主要なソフトウェア プロジェクトが作成されました。^{[ 17 ]}ハードウェアを構成し、従来のプログラミング モデルで動作するために必要なすべての機能強化を備えた Linux++ と呼ばれる Linux の実験版 [ 18 ]。[ 19 ]^{これには、 DAXサブ}システムを使用したブリッジ構成、アクセス制御、およびマッピングが含まれます。並行して、 NVRAM ベースのコンピュータを最大限に活用するために基本原理から設計される Carbon ^{[ 20 ] [ 21 ]}と呼ばれる新しいオペレーティングシステム(OS)が発表されました。^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}

The Machine の主なワークロードには、インメモリ データベース、Hadoopスタイルのソフトウェア、リアルタイムビッグ データ分析が含まれていました。^{[ 25 ] [ 26 ]} HPE は、The Machine のようなメモリ駆動型コンピューティング設計は「従来のシステムと比較して最大 8000 倍の速度向上」が可能だと主張しました。^{[ 27 ]}

プロトタイプ システムでは、システムのファブリック接続メモリは、ライブラリアンと呼ばれる「トップ オブラック」管理サーバー コンポーネントによって管理されていました。^{[ 4 ] [ 28 ]}ライブラリアンはメモリを 8GB の「ブック」の「シェルフ」に分割し、ブック境界でハードウェア保護を設定できました。^{[ 4 ]}きめ細かい 64KB の「ブックレット」もサポートされていました。^{[ 4 ]}

メモリのマッピングはOSによって処理され、メモリへのアクセス制御はマシンシステム全体の管理インフラストラクチャによって構成されます。^{[ 4 ]}ソフトウェアは、ファブリック接続メモリのメモリ読み出しには同期エラーが発生する可能性があり、書き込みには非同期エラーが発生する可能性があることを認識する必要があります。Linuxシステムでは、メモリエラーが発生すると、SIGBUSオペレーティングシステム信号が使用されます。^{[ 4 ]}

プログラミング モデルとデータ構造の変更も検討され、不揮発性メモリ障害モードに対する耐性を高めるためのスレッド ライブラリとヒープ データ構造の変更も含まれた。^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]}

HPがメンリスタを再発見してから数年後、^{[ 34 ]} HPの新たにCTOに就任したマーティン・フィンクは、ムーアの法則の減速に対処するため、メンリスタをベースにしたコンピュータシステムを構築するHP Labsプロジェクトを立ち上げた。彼は2014年夏のHPのDiscoverイベントでこのプロジェクトを発表した。^{[ 35 ]} The Machineのアイデアの一部はDragonhawkシステム設計からも得られた。^{[ 4 ] [ 36 ]} HP Labsの200人のスタッフの4分の3は、マシンのハードウェアとソフトウェアに集中していた。^{[ 22 ]}

ブルームバーグの取材に対し、HPは「数年以内にThe Machineを商品化するか、さもなければ失敗するだろう」と語った。^{[ 35 ]}

カーク・ブレスニカーがチーフアーキテクトを務め、キース・パッカードがLinuxの機能強化のために採用された。^{[ 37 ] [ 7 ]}ビーデール・ガービーがオープンソース開発の管理のために採用された。^{[ 38 ]}

2015年、ヒューレット・パッカードはHP Incとヒューレット・パッカード・エンタープライズ（HPE）の2つの独立した会社に分割され、マシンプロジェクトは後者に割り当てられた。^{[ 39 ]}

2016年後半、マーティン・フィンクはHPEのCTOを退任した。^{[ 40 ]}フィンクの退任発表では、ヒューレット・パッカード・ラボのスタッフはエンタープライズ製品グループに移籍し、「マシンに関する研究開発をビジネスに合わせる」とも述べられた。^{[ 41 ] [ 42 ]}

2017 年初頭までに、ヒューレット・パッカード・ラボは、プロジェクトの目的は「製品を開発することではなく、進歩を示すこと」であり、「既存のアーキテクチャと破壊的アーキテクチャの両方に差別化された Machine の価値を提供するために協力する」というスライドを公開した。^{[ 43 ]} BleepingComputer は、「言い換えれば、The Machine はもはやそれ自体が製品ではなく、今後他の HPE 製品で使用されるテクノロジーを提供するものとなる」と述べた。HPEは純粋な R&D 組織を再編し、製品グループに組み入れた。^{[ 44 ]} Yahoo! Finance は、Machine のプロトタイプは「商用利用可能になるまでにはまだ何年もかかる」と報じた。^{[ 45 ]}

2018年、HPEは、このプロジェクトが進化の次の段階で顧客からの商用アプリケーションを必要とする段階に達したと述べた。^{[ 46 ]}