"Компьютеры имени меня"

Амдал, с 1964 года работавший в IBM, был одним из главных разработчиков S/360. Подобно Крею, оставившему "родную" CDC, Амдал в 1974 году создал собственную фирму, которая сориентировалась на разработку и производство мощных IBM-совместимых мэйнфреймов. Уже в 1975 году мэйнфреймы Amdahl 470v/6 успешно конкурировали с популярными тогда IBM 370/168. Как правило, компьютеры Amdahl обладали более высокой производительностью, чем объявленные несколько ранее их соперники из IBM, при сравнимой, а то и более низкой цене.

Так, Amdahl 470v/6 выполняла операцию сложения за 0,06 мкс, а IBM 370/168 — за 0,15 мкс (лидер производительности, IBM 360/195, выполняла ту же операцию за 0,054 мкс).

Модели 470v/5 имели производительность чуть меньше 3 MIPS (напомним, что 1 MIPS — миллион операций в секунду, при этом измерения проводятся на специальном наборе команд типа известной "смеси Гибсона"). Компьютеры 470v эксплуатировались и в СССР, в частности в академическом Институте космических исследований.

В 1981 году появилась IBM 3081K, обладавшая новой архитектурой XA. Amdahl ответила анонсом моделей 5860/5870/5880 cерии 580, также поддерживающих эту архитектуру. Вот некоторые типичные характеристики, позволяющие сопоставить конкурентов: Amdahl 5860 — площадь процессорной части 5 кв. м (против 8 для IBM 3081); воздушное охлаждение против водяного у IBM; стоимость — почти такая же, как у IBM, а производительность в 1,5 раза выше.

Однако сам Джин Амдал уже в 1980 году создал новую компанию Acsys. В 1981 году вместе с собственным сыном и тогдашним главой Amdahl Мэдденом он основал еще одну компанию, Trilogy, которая также специализировалась на разработке мэйнфреймов. О дальнейших успехах компании Trilogy известно немногое, а вот Amdahl и по сей день — один из основных производителей IBM-совместимых мэйнфреймов. Деятельность Амдала очень напоминает попытки Крея "разорвать" рутину производства и осуществлять более революционные разработки путем создания новых и новых фирм.

Во второй половине 90-х совместимые с IBM S/390 компьютеры Amdahl с процессорами 5995М, выпускавшимися по технологии ECL, стали вытесняться КМОП-мэйнфреймами Millennium, которые в Amdahl, равно как и в IBM, называют уже не мэйнфреймами, а серверами. В 1996-1997 годах это были серверы серий 400 и 500, которые перешагнули уровень производительности 300 MIPS. При их производстве использовался 0,35-микронный процесс.

В 1998 году Amdahl перешла к выпуску серверов Millennium 700-й серии, в которых применяется технология на 0,25 мкм. В таблице приведены некоторые данные, позволяющие сопоставить ECL- и КМОП-мэйнфреймы Amdahl. При этом производительность КМОП-сервера почти на 30% выше, чем у ECL. Ясно, что КМОП-решения Amdahl окончательно вытеснили ECL.

Производительность старших моделей этих серверов GS7N5 достигает 686 MIPS, что выше, чем у ECL-мэйнфреймов как IBM, (9021, модели 711-й серии), так и самой Amdahl. Данный показатель уступает самым последним достижениям систем IBM S/390 G5. Однако, прежде, по утверждению Amdahl, GS7N5 были самыми быстрыми КМОП-мэйнфреймами. Производительность одного процессора GS7N5 составляет 80 MIPS против более чем 100 MIPS в G5.

Amdahl первой построила 12-процессорную КМОП-систему и, по собственному утверждению, первой смогла превзойти по производительности КМОП-мэйнфреймы IBM. За всю свою историю Amdahl действительно не раз удавалось опередить IBM, предлагая новые технические решения. И в Millennium GS7N5 мы также можем встретить целый ряд уникальных находок.

Архитектура серверов Millennium, центральной частью которой является коммутирующее устройство, типична для мэйнфреймов, обладающих высокой пропускной способностью памяти при обменах данными как с каналами, так и с процессором.

Основные компоненты серверов Millennium размещаются на системной плате. На ней располагаются процессорные модули МСМ (Multi Chip Module), устройства управления оперативной памятью, собственно оперативная память, а также процессоры ввода/вывода и блок управления системой.

Модули МСМ (на системной плате их может быть до 12) содержат один или два центральных процессора. Процессор снабжен первичным кэшем уникально большой емкости — 256 Кбайт (128 Кбайт для команд и 128 Кбайт для данных). В МСМ для каждого процессора предусмотрен также контроллер вторичного кэша и сам вторичный кэш емкостью 2 Мбайт. Время доступа к обоим кэшам равно 2,1 нс. Вместе с первичным кэшем процессор содержит 28 млн. транзисторов.

Центральный процессор состоит из трех блоков: I-устройство, Е-устройство и S-устройство. I-устройство управляет командами и обработкой прерываний. S-устройство содержит первичный кэш и поддерживает интерфейс с вторичным кэшем. Здесь следует отметить также два больших буфера быстрого преобразования адресов TLB, для команд и данных, имеющих по 1024 строки.

Большинство команд выполняется в E-устройстве, но некоторые реализуются в I-устройстве, которое запрашивает команды и данные из S-устройства. В I-устройстве имеется два конвейера: один — для выборки, другой — для выполнения команд. I-устройство ответственно и за предсказание переходов, которое основывается на таблице предыстории емкостью 2048 строк. Е-устройство включает шесть блоков для выполнения различных арифметических операций.

Канальные процессоры, изготовленные по 0,5-микронной технологии, выполняют полученные от центрального процессора команды ввода/вывода и передают данные между сервером и внешними устройствами.

Сервисный процессор, который соединен со всеми остальными блоками сервера специальным интерфейсом и, как и канальные процессоры, выполнен по 0,5-микронной технологии, отвечает за задачи мониторинга и конфигурирования. Работа сервисного процессора важна для обеспечения высокого уровня готовности — свойств, тщательно культивируемых в мэйнфреймах на протяжении не одного десятка лет.

Одной из самых "древних" особенностей, которой Amdahl может заслуженно гордиться, является MDF (Multiple Domain Feature) — возможность разбиения сервера на несколько (до 15) логических разделов. MDF, предложенная Amdahl в 1985 году и лишь позднее в немного видоизмененной форме появившаяся в мэйнфреймах IBM, а недавно — и в многопроцессорных серверах (например, в Sun Ultra Enterprise 10000), позволяет "расщепить" сервер на несколько независимо работающих, причем в каждом может жить своя ОС. Это позволяет, в частности, модернизировать ОС без прекращения ее обслуживания и существенно повышает уровень готовности.

В реализации Amdahl MDF отличается высокой эффективностью. Это достигается за счет понижения накладных расходов на работу с MDF, особенно при использовании MVS — основной операционной системы современных мэйнфреймов. MDF позволяет динамически реконфигурировать домены.

Другая уникальная особенность Millennium — MSF (Multiple Server Feature), которая позволяет на одной и той же площади (в рамках одного шкафа) образовать, скажем, два или четыре изолированных сервера, каждый из которых может быть многопроцессорным и, в свою очередь, разбиваться на домены. Кроме обычных моделей Millennium Global Server, в MSF-конфигурацию может входить Millennium Coupling Server, который используется в кластерах Parallel Sesplex, и запасной процессор. Отметим, что Global Server и Сoupling Server сами по себе очень близки и могут "перестраиваться" друг в друга путем модернизации.

Отметим, наконец, ряд особенностей GS7N5, повышающих его надежность:

1) Наличие низкоуровневых запасных компонентов, динамически замещающих основные, например альтернативных регистров управляющей памяти при выходе их из строя.

2) Наличие высокоуровневых запасных компонентов, динамически замещающих основные.

3) Средства Quick Availability, включающие Dynamic Quick Switch (для динамической замены центрального процессора на запасной); Dynamic Quick Capacity (модернизация путем добавления процессора из резервного пула без прекращения обслуживания); Dynamic Quick Channels (модернизация каналов без прекращения обслуживания); Quick Memory Feature (быстрая модернизация оперативной памяти на основе инсталлированного, но не включенного в конфигурацию пула памяти).

Особенностью Millennium, выгодно отличающей их от других мэйнфреймов, является поддержание стабильного уровня производительности даже при высокой рабочей нагрузке (свыше 75% максимальной). На 1999 год Amdahl запланировала выпуск нового поколения Millennium серии 800 с производительностью центральных процессоров свыше 100 MIPS. Очевидно, что российским пользователям, которым требуются новые мэйнфреймы (до кризиса такие организации еще существовали), следует обратить на серверы Millennium особое внимание, в том числе из-за более низких цен.

Михаил Кузьминский — старший научный сотрудник Центра компьютерного обеспечения Института химических исследований РАН. С ним можно связаться по телефону (095) 135-6388