So sieht er aus: der Prototyp von The Machine – ohne Memristoren aber mit ARM

HPE Milestone The Machine

| Autor / Redakteur: Ariane Rüdiger* / Ulrike Ostler

Hewlett Packard Enterprise (HPE) stellt weitere Details zu „The Machine“ vor.
Hewlett Packard Enterprise (HPE) stellt weitere Details zu „The Machine“ vor. (Bild: arco.carranza@ketchum.com)

Der erste Prototyp von HPEs Zukunftsprojekt „The Machine“ verwendet eine neuartige Speicherzugriffstechnik, teilweise optische Interconnects, gemeinsam nutzbaren Speicher und einen Prozessor mit ARM-Architektur.

In die Westentasche, von der HPE bei Präsentationen zu The Machine immer wieder gern spricht, passt der erste Prototyp des neuartigen Rechners, den HPE nun ankündigt, noch lange nicht. Er verschlingt vielmehr die Hälfte eines normalen Racks. Und auch die Memristoren, neuartige, hochdichte und auch ohne Strom die Daten haltende Speicherbausteine, sucht man in dem Design noch vergeblich.

Die Prototypen von "The Machine" im HPE-Labor
Die Prototypen von "The Machine" im HPE-Labor (Bild: arco.carranza@ketchum.com)

Ansonsten ist das Gerät, das HPE vor allem verwenden will, um neue, auf die Struktur von The Machine zugeschnittene Algorithmen zu entwickeln und auszutesten, aber durchaus bemerkenswert: Der Rechner vereinigt 1280 Prozessorkerne, 40 weitere Prozessoren als Bestandteil der Speicherinfrastruktur und 160 Terabyte „Fabric Attached Memory“, das gemeinsam nutzbar ist.

Der Speicherraum ist aufgeteilt in 1-Terabyte-Elemente, die jeweils aus DRAM und einem Fabric Controller bestehen. Jeweils vier Speicherelemente werden zu einem Modul zusammengefasst. Zehn Module passen in ein Gehäuse und vier Gehäuse werden dann photonisch miteinander verbunden. Jeder der 40 Speicherprozessoren besitzt 32 Rechenkerne und kann seinerseits noch einmal über 250 GByte lokalen Speicher verfügen.

Die interne Kommunikation

Innerhalb der Gehäuse kommuniziert das System auf Kupferbasis, hier wie über die Glasfasern mittels der von HPE und einer ganzen Reihe anderer Hersteller promoteten neuen Speicherzugriffsarchitektur Gen-Z. Sie soll bisherige technische Beschränkungen der tradierten Zugriffssysteme, vor allem bei der Bandbreite und Adressierbarkeit, beseitigen.

Nahaufnahme der Leiterplatte von "The Machine"
Nahaufnahme der Leiterplatte von "The Machine" (Bild: Richard Lewington)

Zur Umsetzung der elektrischen in optische Signale und umgekehrt verwendet HPE das selbst entwickelte „X1“-Modul, das Laser, Photodioden und Protokollwandlung (optisch/elektrisch und vice versa) integriert. Dass noch nicht im gesamten System Photonik verwendet wurde, ist angeblich nicht der Technologie, sondern eher ökonomischen Überlegungen geschuldet.

„Die Bausteine in den Chassis nutzen die Fähigkeiten der photonischen Verbindungen nicht aus, deshalb haben wir es in den einzelnen Speichergehäusen noch bei Kupfer belassen“, erklärt Kirk Bresniker, Chief Architect der Hewlett Packard Labs und HPE Fellow. Jede der photonischen Verbindungen zwischen den vier Gehäusen besteht aus einem Faserbündel mit zwölf Fasern. Jede Faser kann vier Lichtfarben mit jeweils 25 Gigabit pro Sekunde transportieren, so dass sich eine Gesamtbandbreite von 1,2 Terabit pro Sekunde ergibt.

Die Maschine verwendet auf ARMv8 basierende „ThunderX“-SoCs (System on a Chip) von Cavium.
Die Maschine verwendet auf ARMv8 basierende „ThunderX“-SoCs (System on a Chip) von Cavium. (Bild: arco.carranza@ketchum.com)

Die Maschine verwendet auf ARMv8 basierende „ThunderX“-SoCs (System on a Chip) von Cavium. Jeder Prozessorkern kann auf beliebige 16 Terabyte des gemeinsam genutzten Speichers zugreifen. Gemeinsam genutzte Speicherarchitekturen sind besonders für neuartige Applikationen des maschinellen Lernens wichtig.

Damit können beispielsweise mehrere grafische Verarbeitungseinheiten gleichzeitig auf neuronales Netz und die zum Lernen gespeicherten Daten zugreifen. „Das könnte das Anlernen neuronaler Netze für alle möglichen Applikationen von Monate auf Stunden beschleunigen“, so Besniker.

* Ariane Rüdiger ist freie Journalistin. Sie lebt in München.

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