För över två år sedan presenterade HP planer på en ny typ av superdator under kodnamnet “the Machine”. Nu finns för första gången en fungerande prototyp.
Merparten av alla datorer som används idag, från mobiltelefoner till stora superdatorer, har i grund och botten ungefär samma struktur. Det finns en eller flera processorer som utför beräkningar, och varje processor har tillgång till en mängd snabbt minne som töms vid varje omstart, samt långsammare lagring som behåller sin data mellan omstarter. Kraftfullare datorer har snabbare och/eller fler processorer, mer minne och mer lagring, men principen är densamma.
Målet med HP:s nya datorkoncept, “the Machine”, är att göra om den klassiska datorstrukturen från grunden, med ett nytt sätt att använda minne. Redan 2014 fanns planerna för the Machine på pappret – men först nu finns en fungerande prototyp.
Vad är “the Machine”?
I traditionella datorer har varje processor en egen minnesmängd som den kan läsa och skriva till. När flera processorer används i samma system har var och en sin egen mängd minne, och om en processor behöver någonting från en annan processors minnesmängd behöver den först få den informationen tilldelad sig, vilket tar upp värdefull beräkningstid.
The Machine är en experimentell dator som innehåller flera processorer, som var och en har en egen minnesmängd. Men utöver det “privata” minnet har varje processor tillgång till en stor mängd delat minne, alla kan läsa från och skriva till samtidigt.
Målet är en dator som, enligt HP:s simuleringar, kan bli närmare 8 000 gånger snabbare än dagens datorer.
Suddar ut gränsen mellan minne och lagring
I en klassisk dator lagras informationen som du arbetar med för stunden i minnet, medan allt det som inte används sparas undan i lagringen. Det innebär att data ständigt flyttas fram och tillbaka mellan minne och lagring, när nya program ska laddas in eller när resultat ska sparas. Men även dagens snabba flashlagring mycket långsam jämfört med minnet.
HP utvecklar en ny minnesteknik baserad på så kallade memristorer, vilket är tänkt att bli den felande länken mellan NAND-flash och vanligt datorminne. Med hjälp av memristorer menar HP att de kan bygga snabbt minne som bevarar sin data på samma sätt som en SSD. Memristorer är med andra ord vad som kallas för icke-volatilt minne.
Om tekniken faktiskt fungerar så bra som HP påstår så innebär det att distinktionen mellan lagring och minne inte längre kommer behövas. Det medför att konceptet med laddningstider, där data ska läsas in till minnet från lagringen, i princip upphör helt och hållet. Istället arbetar datorn med informationen på plats, utan behov av att flytta den fram och tillbaka.
Prototypen som HP har visat upp använder dock inte memristorer ännu. Tekniken är fortfarande i sin vagga, och istället används en stor mängd vanligt DRAM-minne, tills memristor-tekniken är tillräckligt mogen.
Fiberoptik minskar svarstiderna
Förutom att bygga om minnesstrukturen från grunden i the Machine vill HP även vidareutveckla hur information skickas runt i systemet. Istället för att använda traditionella elektriska banor i koppar eller guld mellan processor och minne så används fotonik.
Vad det innebär är att de elektriska kopplingarna helt eller delvis bytts ut mot fiberoptiska sådana, snarlikt vad som används för moderna bredbandsuppkopplingar. Att bygga in fiberoptik i en så liten skala på ett kretskort är avancerat, men för med sig flera viktiga fördelar. Genom att kommunicera via laserljus mellan processorer och minne ska the Machine ha lägre effektförbrukning, högre bandbredd och kortare svarstider.
Den snabba fiberoptiska kopplingen är tänkt att ge de hastigheter och svarstider som behövs för att alla processorer effektivt ska kunna arbeta med den enorma minnesmängden på flera hundra terabyte. Faktum är att the Machine kan komma att använda 75-bits minnesadressering istället för 64-bit, för att kunna hantera allt minne.
Utveckling i tre steg
Den prototyp som HP nu har visat upp utgör steg ett av tre i utvecklingsplanen. I nästa steg ska DRAM-minnet bytas ut mot så kallat “phase change”-minne, som är långsammare än DRAM men icke-volatilt på riktigt. I det tredje steget hoppas HP till slut kunna använda sig av den färdiga memristor-tekniken, som ska vara både snabbt och icke-volatilt.
Än så länge ligger fortfarande the Machine en bit bort från en kommersiell lansering. De första massproducerade produkterna baserade på tekniken förväntas nå marknaden som tidigast 2018 eller 2019, och en slutgiltig version med memristor-teknik kan dröja längre än så.
Med det sagt så påvisar HP:s prototyp att det grundläggande konceptet faktiskt fungerar. Om den färdiga produkten faktiskt kommer kunna leverera den prestanda som HP utlovar återstår att se.
