Memory Driven Computing به عنوان معماری جدید کامپیوترها

Memory Driven Computing چیست؟

Memory-Driven Computing : در دنیای رایانش کنونی ،سرعت رشد داده‌ها به مراتب بیشتر از میزان قابل پردازش توسط فناوری‌های فعلی می‌باشد. کمپانی HPE طی تحقیقاتی چندین ساله و با هدف فایق آمدن بر این ضعف اساسی، فناوری جدیدی در معماری کامپیوتر ابداع نموده است.

این فناوری که ماحصل بخشی از پروژه بزرگ شرکت مذکور به نام The Machine می‌باشد، در نوامبر 2016 برای اولین بار رونمایی شد. در معماری رایج و کنونی که از آن به عنوان رایانش پردازنده-محور (Processor-Centric Computing ) یاد میشود، مطابق دیاگرام سمت چپ به هر پردازنده ، میزان محدودی حافظه تخصیص داده می‌شود که صرفا قابل دسترسی توسط همان پردازنده می باشد. همچنین پردازنده مسئول انتقال دائمی داده بین حافظه و فضای ذخیره ساز (بعنوان مثال هارد دیسک) می‌باشد در فناوری نوین تغییر اساسی در معماری ایجاد شده است به این شیوه که مخزن تقریباْ نامحدودی از حافظه در مرکز سیستم قرار گرفته و مطابق دیاگرام سمت راست این حافظه بزرگ بین تمامی پردازنده ها (یا هسته های پردازشی) در سیستم به اشتراک گذاشته می‌شود. به همین دلیل برای این معماری نام رایانش حافظه محور (Memory-Driven Computing ) انتخاب شده است. در این معماری همه پردازنده‌ها می توانند دسترسی برابری به این مخزن بزرگ حافظه داشته باشند. و از آنجا که این حافظه از آخرین فناوری روز بنام non-volatile memory بهره می‌برد لذا بنوعی مفهوم حافظه و فضای ذخیره در هم ادغام می شوند (Memory-Storage Convergence) و بموجب این یکپارچگی سربار ارتباط داده ای بین حافظه و ذخیره ساز عملاْ بی معنا می‌شود.

ویژگی‌های راه‌حل Memory-Driven Computing

کمپانی HPE حافظه‌ای می‌خواهد که در مرکزیت سیستم قرار می‌گیرد و نه الزاما حافظه‌ای که فقط مختص به پردازنده باشد و معتقد است که راه حل مشکلات مطرح شده Memory-Driven Computing است.

حافظه non-volative: حافظه‌ای که در Memory-Driven Computing استفاده می‌شود، از ترکیب بهترین امکانات و آخرین فناوری‌های memory و storage در کنار یکدیگر بهره خواهد برد؛ به بیان ساده تر تلفیق و ترکیبی از سرعت DRAM و ماندگاری non-volatile Memory .

فابریک (Fabric): “فابریک” به معنای ارتباطاتی است که تبادل داده‌ها را بین اجزاء مختلف سیستم کامپیوتری فراهم می‌کند. در معماری کنونی اجزاء مختلف کامپیوترتوسط اتصالات داخلی (interconnect) مختلف به یکدیگر متصل می‌شوند DDR,PCIe,SAS,SATA نمونه هایی از این رابط ها می باشند.

در معماری Memory-Driven Computing شیوه متفاوتی استفاده می شود. تمامی اجزاء با استفاده از یک پروتکل ارتباطی واحد با راندمان بالا (high-performance ) متصل و مرتبط می‌شوند. این روش، برای ساخت یک کامپیوتر بسیار ساده و انعطاف‌پذیرتر است. در این معماری، پکیج‌های حافظه توسط فابریک به یکدیگر متصل می‌شوند تا در کنارهم مخزن بزرگی از حافظه را تشکیل دهند که همانا قلب معماری Memory-Driven Computing می‌باشد.

کمپانی HPE نتایج این تحقیقات را بصورت یک نمونه اولیه در نوامبر ۲۰۱۶ معرفی نمود.

فوتونیکس (photonics): در سیستم های کامپیوتری فعلی تبادل داده میان اجزای مختلف با حرکت الکترون ها روی مسیر های مسی تحقق می یابد. از طرفی داده‌های زیادی را نمی‌شود وارد سیم مسی کرد در حالی که حدود ۹۹ درصد انرژی بصورت حرارتی از بین می‌رود و همچنین هادی های مسی فضای زیادی اشغال می‌کنند. راه حلی که در معماری جدید بمنظور فائق آمدن بر این مشکل استفاده می شود جایگزینی الکترون با فوتون می‌باشد و به این تکنولوژی فوتونیکس می‌گویند. با استفاده از لیزرهای میکروسکوپی و رشته های فیبر نوری ضمن ایجا بستری کارامد برای تبادل داده ، ضمن افزایش چشمگیر سرعت و راندمان ، مصرف انژی نیز بطور چشمگیری کاهش میابد. همچنین نصب فیزیکی نوارهای فیبری ظریف بسیار آسان تر و سریعتر است.

تحقیقات در زمینه فوتونیکس و فابریک شامل اعمال این یافته‌ها و شیوه ها به مقیاس‌های بسیار کوچکتر از جمله در سطح ترانزیستور همچنان در پروژه The Machine در حال پیگیری و انجام است .

نرم افزار: حتی پیشرفته‌ترین سخت‌افزارها نیز بدون نرم‌افزار قابل استفاده نیستند؛ معماری کامل و جدید Memory-Driven Computing نیز از این قاعده مستثنی نیست. کمپانی HP صدها هزار خط کد و با استفاده از زبان‌های برنامه‌نویسی نام آشنا را در کنار نسخه بهینه شده‌ ای از سیستم عامل لینوکس توسعه داده است تا برنامه‌نویسان قادر به استفاده از توانایی های بالقوه این فناوری شوند.

امنیت: به عنوان یکی از قسمت‌های تحقیقات کمپانی HPE بر روی Memory-Driven Computing، این کمپانی قصد تحول در روند کنونی امنیت سخت‌افزار دارد. به طور معمول، امنیت سخت‌افزار بر روی سیستم به طور از پیش تعیین شده مشخص می‌شود اما در معماری جدید فرصت‌هایی برای تامین امنیت از طریق نرم‌افزار و سخت‌افزار وجود می‌آید.