Процессоры и компьютеры IBM

IBM System/360

    IBM System/360 (S/360) — это семейство  компьютеров класса мейнфреймов,  которое было анонсировано 7 апреля 1964 года. Это был первый ряд  компьютеров, в котором проводилось чёткое различие между архитектурой и реализацией.

    В отличие  от предыдущих серий, IBM создала линейку  компьютеров, от малых к большим, от низкой к высокой производительности, все модели которой использовали один и тот же набор команд (с двумя исключениями из правила — для специфичных рынков). Эта особенность позволяла заказчику использовать недорогую модель, после чего обновиться до более крупной системы, с ростом компании — без необходимости переписывать программное обеспечение. Для обеспечения совместимости, IBM впервые применила технологию микрокода, который применялся во всех моделях серии кроме самых старших.

   Затраты на разработку System/360 составили около 5 млрд. долларов США (что соответствует 30 млрд. в ценах 2005 г., если сравнивать с 1964). Таким образом, это был второй по стоимости проект НИОКР 1960-х годов после программы «Аполлон».

   Дальнейшим  развитием IBM/360 стали системы 370, 390, zSeries и z9. В СССР IBM/360 была клонирована  под названием ЕС ЭВМ.

   Благодаря широкому распространению IBM/360 8-битные символы и 8-битный байт как минимально адресуемая ячейка памяти стали стандартом для всей компьютерной техники.

   Шестнадцатеричная система, широко применявшаяся в  документации IBM/360, практически вытеснила  ранее доминировавшую восьмеричную.

   IBM System/370

    IBM System/370 (S/370) — серия мейнфреймов, выпущенная компанией IBM. Впервые анонсирована 30 июля 1970 года. Эти машины обладали теми же преимуществами, что и их предшественники System/360: высокой управляемостью, универсальностью, масштабируемостью и надёжностью при обработке приложений с большим объёмом данных в многопользовательской среде и были совместимы с системами System/360. Основными новациями System/370 можно считать возможность использования нескольких процессоров в рамках одной системы, полноценную поддержку виртуальной памяти и новый 128-разрядный блок вещественной арифметики.

IBM System/390

   IBM System/390 (S/390) — мейнфреймы компьютерной архитектуры IBM ESA/390, разработанные компанией IBM.

   IBM ESA/390 (англ. Enterprise Systems Architecture/390) является развитием архитектур System/360 и System/370; о её выпуске было объявлено в 1990 г. В результате пересмотра бизнес инфраструктуры в 2000 г., дальнейшее развитие архитектуры линии IBM S/390 получило название z/Architecture, а мейнфреймы — zSeries и System z9.

IBM System z

   IBM System z (более раннее название IBM eServer zSeries) — бренд созданный компанией IBM, для обозначения линейки мейнфреймов.

    Буква Z происходит от «zero down time», означающее нулевое время простоя, что отражает одно из главных качеств сервера — высочайшую надежность, позволяющую непрерывно поддерживать работу сервера на заданном уровне производительности по схеме 7 × 24 (то есть 24 часа в сутки) × 365 (дней).

    В 2000 году компания IBM сменила название IBM System/390 на IBM eServer zSeries и уже в октябре 2000 была выпущена первая модель этого семейства zSeries 900. В 2002 году было представлено новое семейство zSeries 800. А в апреле появился сервер zSeries 890. В середине 2005 системы этого типа получили новое обозначение — System Z.

   Рассмотрим  один из представителей этого семейства  мейнфреймов - zSeries 890 — класс мейнфреймов, созданный компанией IBM и предназначенный для предприятий среднего размера. В целом z890 построен на базе технологии сервера z990, но обладает меньшей мощностью.

   Общие Характеристики:

• От 1 до 4 процессоров.
• От 8 до 256 GB внутренней памяти.
• До 30 логических разделов LPAR.
• До 256 каналов ввода/вывода.

   Конструкция:

   z890 построен по классической схеме zSeries, но имеет только один фрейм(A-фрейм), в то время как z990 имеет два фрейма(A и Z фреймы).

   Фрейм z890 состоит из:

• CEC каркаса
• Каркаса ввода/вывода
• Источников питания
• ИБП
• Системы воздушного охлаждения
• Системы жидкостного охлаждения

 

   Поскольку для сервера z890 реализована только одна аппаратная модель — А04, CEC cage содержит только один процессорный блок(в то время как CEC cage в z990 имеет 4 блока). Поэтому z890 может иметь от 1 до 4 процессоров и от 8 до 32 GB внутренней памяти. Один из процессоров может быть конфигурован как SAP.

   Блоки z890 поддерживают пропускнцую способность данных в 16 Gb/sec между памятью и устройствами ввода/вывода используяю до восьми процессорных шин STI(Self-Timed Interconnect).

   Серверы z890 работают только в LPAR-режиме. В одном сервере можно определить до 30 логических разделов(LP), и соответственно до 30 логических канальных подсистем(LCSS). Существуют определенные правила построения LPs и LCSSs :

4. Суперкомпьютеры

   Определение понятия суперкомпью́тер (англ. supercomputer) не раз было предметом многочисленных споров и дискуссий.

   Чаще  всего авторство термина приписывается  Джорджу Мишелю и Сиднею Фернбачу, в конце 60-х годов XX века работавшим в Ливерморской национальной лаборатории  и компании Control Data Corporation. Тем не менее, известен тот факт, что ещё в 1920 году газета New York World рассказывала о «супервычислениях», выполняемых при помощи табулятора IBM, собранного по заказу Колумбийского университета.

   В общеупотребительный  лексикон термин «суперкомпьютер» вошёл  благодаря распространённости компьютерных систем Сеймура Крея, таких как, Control Data 6600, Control Data 7600, Cray-1, Cray-2, Cray-3 и Cray-4. Сеймур Крей разрабатывал вычислительные машины, которые по сути становились основными вычислительными средствами правительственных, промышленных и академических научно-технических проектов США с середины 60-х годов до 1996 года. Не случайно в то время одним из популярных определений суперкомпьютера было следующее: — «любой компьютер, который создал Сеймур Крей». Сам Крей никогда не называл свои детища суперкомпьютерами, предпочитая использовать вместо этого обычное название «компьютер».

   Из-за большой гибкости самого термина  до сих пор распространены довольно нечёткие представления о понятии  «суперкомпьютер». Шутливая классификация  Гордона Белла и Дона Нельсона, разработанная приблизительно в 1989 году, предлагала считать суперкомпьютером любой компьютер, весящий более тонны. Современные суперкомпьютеры действительно весят более 1 тонны, однако далеко не каждый тяжёлый компьютер достоин считаться суперкомпьютером. В общем случае, суперкомпьютер - это компьютер значительно более мощный, чем доступные для большинства пользователей машины. При этом, скорость технического прогресса сегодня такова, что нынешний лидер легко может стать завтрашним аутсайдером.

   Архитектура также не может считаться признаком  принадлежности к классу суперкомпьютеров. Ранние компьютеры CDC были обычными машинами, всего лишь оснащёнными быстрыми для своего времени скалярными процессорами, скорость работы которых была в несколько десятков раз выше, чем у компьютеров, предлагаемых другими компаниями.

   Большинство суперкомпьютеров 70-х оснащались векторными процессорами, а к началу и середине 80-х небольшое число (от 4 до 16) параллельно  работающих векторных процессоров  практически стало стандартным суперкомпьютерным решением. Конец 80-х и начало 90-х годов охарактеризовались сменой магистрального направления развития суперкомпьютеров от векторно-конвейерной обработки к большому и сверхбольшому числу параллельно соединённых скалярных процессоров.

   Массивно-параллельные системы стали объединять в себе сотни и даже тысячи отдельных  процессорных элементов, причём ими  могли служить не только специально разработанные, но и общеизвестные  и доступные в свободной продаже  процессоры. Большинство массивно-параллельных компьютеров создавалось на основе мощных процессоров с архитектурой RISC, наподобие PowerPC или PA-RISC.

   В конце 90-х годов высокая стоимость  специализированных суперкомпьютерных  решений и нарастающая потребность  разных слоёв общества в доступных вычислительных ресурсах привели к широкому распространению компьютерных кластеров. Эти системы характеризует использование отдельных узлов на основе дешёвых и широко доступных компьютерных комплектующих для серверов и персональных компьютеров и объединённых при помощи мощных коммуникационных систем и специализированных программно-аппаратных решений. Несмотря на кажущуюся простоту, кластеры довольно быстро заняли достаточно большой сегмент суперкомпьютерного рынка, обеспечивая высочайшую производительность при минимальной стоимости решений.

   В настоящее  время суперкомпьютерами принято  называть компьютеры с огромной вычислительной мощностью («числодробилки» или  «числогрызы»). Такие машины используются для работы с приложениями, требующими наиболее интенсивных вычислений (например, предсказания погоды, моделирование ядерных испытаний и т. п.), что в том числе отличает их от серверов и мэйнфреймов (англ. mainframe) — компьютеров с высокой общей производительностью, призванных решать типовые задачи (например, обслуживание больших баз данных или одновременная работа с множеством пользователей).

   Иногда  суперкомпьютеры используются для  работы с одним-единственным приложением, использующим всю память и все  процессоры системы; в других случаях  они обеспечивают выполнение большого числа разнообразных приложений.

Deep Blue

    Deep Blue — специализированный шахматный суперкомпьютер, разработанный компанией IBM. В 1997 одержал победу над чемпионом мира по шахматам — Гарри Каспаровым. В названии «Дип Блю» сочетается название проекта «Deep Thought» (буквально — «глубокая мысль» ) и кличка, которую ему дали в IВМ: «Биг Блю». В мае 1997 г. состоялся шахматный матч, ставший знаменательным событием, о котором сообщали газеты и информационные агентства всего мира. Гарри Каспаров, в ту пору — чемпион мира и бесспорно величайший игрок в истории шахмат, принял вызов от «Дип Блю», полуторатонного компьютера, который был создан и управляем группой американских ученых. Ранее команда «Дип Блю» пыталась победить Каспарова дважды: в 1989 и 1996 годах. И в обоих случаях компьютер потерпел поражение. В 1997 г. они снова встретились в матче из 6 партий. Специалисты IВМ, обслуживавшие «Дип Блю» были уверены, что на этот раз их машина достаточно мощна, чтобы победить чемпиона мира. Однако, когда перед матчем Гарри Каспарова спросили, может ли это случиться, он ответил: «Я не считаю уместным обсуждать, могу ли я проиграть. Я не проигрываю никогда. Ни разу в жизни я не проигрывал». По ходу матча стало видно, что «Дип Блю» значительно мощнее, чем в предыдущие годы. Он просчитывал 200 миллионов ходов в секунду, мощность составляла 11,38 гигафлопс, и это не беря в расчет специальную структуру «Дип Блю», созданную специально для игры в шахматы.  Перед шестой, заключительной партией счет был равным. Но затем впервые за всю свою шахматную карьеру Каспаров был разбит. Спустя лишь час — а партии у шахматистов экстра-класса продолжаются в среднем около четырех часов — его позиция лежала в руинах. На церемонии закрытия Каспаров выглядел взвинченным. Он гневно заявил, что, если бы «Дип Блю» пришлось играть в обычном турнире, то он, Каспаров, разнес бы его в пух и прах.

   Blue Gene/L

    В декабре 1999 года IBM объявила о запуске собственного петафлопсного проекта под названием Blue Gene. В проектирование суперкомпьютера производительностью операций в секунду было намечено вложить 100 миллионов долларов, а построить его - в течение пяти лет. Согласно пресс-релизам, петафлопсный «Голубой Ген» создается под конкретную задачу - исследование процесса сворачивания белков, поскольку понимание этого процесса представляет собой одну из фундаментальных проблем и влечет за собой глубокие экономические и научные последствия, в частности, в деле борьбы с болезнями и разработки лекарств узконаправленного действия.

    На начало 2006 года была реализована предварительная часть проекта, которая называется Blue Gene/L. В максимальной конфигурации компьютер Blue Gene/L объединяет 131072 процессора, что позволяет получить пиковую производительность 360 Tflop/s. На тесте Linpack производительность компьютера Blue Gene/L, установленного в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LNLL), полученная в максимальной конфигурации, составила 280.6 Tflop/s.  

    В 26-ю редакцию списка Top500 (ноябрь 2005 года) вошли 19 систем Blue Gene/L, в том числе на 1-ом и 2-ом местах.

   Blue Gene/L является массивно-параллельным  компьютером и имеет масштабируемую  сотовую архитектуру - необходимый  компьютер собирается из однотипных  стоек. Одна стойка Blue Gene, занимающая менее квадратного метра площади, объединяет до 1024 вычислительных узлов и обладает быстродействием в 5.7 Tflop/s.

   Характеристики  компьютера Blue Gene/L: