Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Блог компании selectel

Шифровальщики продолжают наступать уязвимость в VPN Fortigate привела к остановке двух фабрик из-за ransomware

09.04.2021 04:13:25 | Автор: admin

Постапокалиптические сценарии, главными героями которых являются киберпреступники, становятся все более реальными. То они атакуют (причем успешно) электростанции, то насосные станции, управляющие поставками воды для крупных городов. Теперь и за фабрики принялись (точнее, об этом стало известно именно сейчас скорее всего, атаки, как успешные, так и не очень, реализовывались в течение многих лет).

В сообщении Swisscom CSIRT указывалось, что в этом году киберпреступники организовали успешную атаку на ряд промышленных объектов Европы с использованием шифровальщика Cring. В нескольких случаях атака привела к временной остановке производственных процессов, в результате чего производство потерпело крупные убытки. Сейчас стали известны подробности атаки.

Так что это за атака такая?


О подробностях рассказали журналисты ArsTechnica, получив информацию из первых рук от Kaspersky ICS CERT (кстати, вот ссылка на оригинал). Для того, чтобы проникнуть в сеть предприятия киберпреступники воспользовались уязвимостью CVE-2018-13379. Она дает возможность извлечь файл сеанса VPN-шлюза. Этот файл включает такие данные, как имя пользователя и пароль в открытом виде.

Речь идет об узявимости сервера Fortigate, что дает возможность злоумышленнику получить доступ к системным файлам устройства Fortigate SSL-VPN. В текущей ситуации киберпреступники могут получить доступ к файлу sslvpn_websession напрямую из интернета без необходимости аутентифицироваться.

Так вот, за несколько дней до начала атаки киберпреступники выполняют тестовые подключения к VPN-шлюзу. Благодаря этому они убеждаются, что на устройстве используется версия ПО, которую можно взломать. Возможно, команда злоумышленников и не выполняла эту работу самостоятельно, а просто приобрела список IP систем, которые поддаются взлому. Стоит напомнить, что речь идет именно о Fortigate.

В пользу последней версии говорит то, что предложение о покупке базы устройств публиковалось на одном из закрытых форумов.


Компания Fortigate была в курсе этой проблемы, поэтому старалась предупреждать пользователей.

Ок, атака удалась, а что потом?


После успешного проникновения в сеть операторы вируса воспользовались утилитой Mimikatz. Она применяется для кражи аутентификационных данных учетных записей пользователей Windows, которые ранее выполнили вход на уже взломанной системе.

В одном случае киберпреступникам удалось скомпрометировать учетку доменного администратора организации, которая была атакована. Ну а с этими данными все было уже просто команда взломщиков воспользовалась фреймворком Cobalt Strike и инструментарием PowerShell для распространения вредоносного ПО внутри сети предприятия.


После загрузки скрипт расшифровывает нагрузку от Cobalt Strike Beacon это бэкдор, который дает возможность взломщику удаленно контролировать зараженную систему. Удалось узнать и IP сервера это 198.12.112[.]204.


Система на крючке


Ну и после этого остается уже минимум телодвижений загружается cmd-скрипт, который загружает и запускает криптовымагатель Cring. Он сохраняется в %TEMP%\execute.bat (например, C:\Windows\Temp\execute.bat) и запускает PowerShell с именем kaspersky, для маскировки работы вымогателя.


Кстати, Cring запускается вручную операторами вредоноса. Здесь есть интересный нюанс у файла в URL расширение .txt, но на самом деле это исполняемый файл.



После запуска программа останавливает работу служб:

  • Veritas NetBackup: BMR Boot Service, NetBackup BMR MTFTP Service
  • Microsoft SQL server: SQLTELEMETRY, SQLTELEMETRY$ECWDB2, SQLWriter

Плюс останавливается служба, которая используется для создания VPN-подключений. Вероятно, это делается для того, чтобы исключить возможность отреагировать со стороны системных администраторов скомпрометированной сети.

Еще завершаются процессы:

  • Veritas NetBackup: BMR Boot Service, NetBackup BMR MTFTP Service
  • Microsoft SQL server: SQLTELEMETRY, SQLTELEMETRY$ECWDB2, SQLWriter

Удаляются файлы и папки в корне диска с названиями, включающими Backup или backup. Вредоносная программа создает специализированный скрипт kill.bat, который выполняется один раз, после чего удаляет сам себя.


Ну и наступает финальный этап шифрование всех важных файлов, с использованием криптостойких алгортимов, которые невозможно расшифровать самостоятельно. Файлы шифруются алгоритмом AES, затем ключ шифрования шифруется при помощи открытого ключа RSA, который встроен в исполняемый файл вредоносной программы. Длина ключа 8192 бита.

Шифруются все файлы с расширениями:

  • .vhdx (виртуальные диски)
  • .ndf (базы данных Microsoft SQL Server)
  • .wk (таблицы Lotus 1-2-3)
  • .xlsx (таблицы Microsoft Excel)
  • .txt (текстовые документы)
  • .doc (документы Microsoft Word)
  • .docx (документы Microsoft Word)
  • .xls (таблицы Microsoft Excel)
  • .mdb (базы данных Microsoft Access)
  • .mdf (образы дисков)
  • .sql (сохраненные запросы SQL)
  • .bak (файлы резервных копий)
  • .ora (базы данных Oracle)
  • .pdf (PDF документы)
  • .ppt (презентации Microsoft PowerPoint)
  • .pptx (презентации Microsoft PowerPoint)
  • .dbf (файлы баз данных dBASE)
  • .zip (архивы)
  • .rar (архивы)
  • .aspx (веб-страницы ASP.NET)
  • .php (веб-страницы PHP)
  • .jsp (веб-страницы Java)
  • .bkf (резервные копии, созданные утилитой Microsoft Windows Backup Utility)
  • .csv (таблицы Microsoft Excel)

После завершения процесса показывается сообщение с требованием денег.


Сейчас известно о случаях остановки производственных процессов на двух крупных фабриках европейской компании (ее название по понятным причинам не афишируется экспертами по информационной безопасности, которые вскрыли проблему). Скорее всего, это далеко не все, а лишь вершина айсберга.

Можно ли обнаружить признаки заражения?


Да, специалисты Kaspersky Lab опубликовали их, так что можно свериться с этим списком:

Пути к файлам

%temp%\execute.bat (скрипт-загрузчик вредоносного ПО)
C:\__output (исполняемый файл Cring)

Контрольные суммы (MD5)

c5d712f82d5d37bb284acd4468ab3533 (исполняемый файл Cring)
317098d8e21fa4e52c1162fb24ba10ae (исполняемый файл Cring)
44d5c28b36807c69104969f5fed6f63f (скрипт-загрузчик вредоносного ПО)

IP-адреса

129.227.156[.]216 (использовался злоумышленниками в ходе атаки)
129.227.156[.]214 (использовался злоумышленниками в ходе атаки)
198.12.112[.]204 (сервер управления Cobalt Strike)
45.67.231[.]128 (хостинг вредоносного ПО)

Подробнее..

Новые взломы на Pwn2Own 2021 побеждены Ubuntu Desktop, Windows 10, Zoom и кое-что еще

09.04.2021 14:13:02 | Автор: admin

Ежегодные соревнования белых взломщиков Pwn2Own 2021 состоялись и в этом году. Конечно, онлайн, поскольку пандемия никуда не делась. Участников попросили попробовать взломать 23 разных продукта, чтобы продемонстрировать ранее неизвестные уязвимости и способы их эксплуатации.

Участники соревнования успешно взломали Ubuntu Desktop, Windows 10, Сhrome, Safari, Parallels Desktop, Microsoft Exchange, Microsoft Teams и Zoom. Как всегда, взламывались продукты с последними обновлениями, а не устаревшие версии. Призовой фонд соревнования в этом году составил $1 500 000, из них было выплачено $1 200 000.

Участники предприняли три попытки взломать Ubuntu Desktop. Из них засчитано две: победители этой секции показали способ локального повышения привилегий через эксплуатацию ранее неизвестных уязвимостей. Они связаны с переполнением буфера и двойным освобождением памяти. Подробности станут известны через 90 дней именно столько дается разработчикам взломанных продуктов для ликвидации проблем. Ну а призовой фонд здесь составил $30 000.

Что касается третьей попытки, то она удалась лишь частично. Эксплоит при этом сработал, дав возможность получить root-привилегии. Но, как оказалось, эта проблема уже была известна разработчикам Ubuntu и они как раз ее фиксили.

Еще одна успешная атака была предпринята в отношении движка Chromium Google Chrome и Microsoft Edge. Участникам секции удалось создать эксплоит, дающий злоумышленнику возможность выполнить код при открытии специально подготовленной страницы в Chrome и Edge (был создан один универсальный эксплоит для двух браузеров). Награда за успех здесь была больше, чем в случае Ubuntu, сразу $100 000. Исправление, насколько известно, планируется опубликовать в ближайшие часы. После этого будут технические подробности.

Что еще?


Кроме уже названных, были и другие успешные атаки. В их числе:

  • Удачный взлом Zoom, для чего использовалось сразу три уязвимости в ПО Zoom и еще одна в ОС Window. За это автору взлома заплатили $200 000. Суть взлома: можно выполнить свой код, отправив сообщение собеседнику, без необходимости совершения со стороны получателя каких-либо действий.
  • Взлом Microsoft Exchange, который заключается в обходе аутентификации и локальном повышении привилегий на сервере для получения прав администратора. Успех повторила и вторая команда, но, как оказалось, уязвимость была той же, поэтому премию в $200 000 получила первая команда.
  • Взлом Microsoft Teams с выполнением кода на сервере. Приз $200 000.
  • Эксплуатация уязвимости в Safari, с целочисленным переполнением в Safari и переполнением буфера в ядре macOS для обхода песочницы и выполнением кода на уровне ядра. Премия $200 000.
  • Взлом Parallels Desktop (выход из виртуальной машины и выполнение кода в основной системе). Атака совершена через эксплуатацию трех разных уязвимостей утечки неинициализированной памяти, переполнения стека и целочисленного переполнения. Премия $200 000.
  • Дополнительные взломы Parallels Desktop. Логическая ошибка и переполнение буфера, позволившие выполнить код во внешней ОС через действия внутри виртуальной машины, две премии по $40 000.
  • И три эксплуатации уязвимостей в Windows 10: целочисленное переполнение, обращение к уже освобожденной памяти и состояние гонки, позволившие добиться получения привилегий SYSTEM. Было выплачено три премии по $40 000.

Ну и на номинации Firefox, VMware ESXi, Hyper-V client, MS Office 365, MS SharePoint, MS RDP и Adobe Reader не оказалось претендентов. Кроме того, никто не пробовал взломать информационную систему электромобиля Tesla, хотя премия там составляла целых $600 000.

Подробнее..

Перевод Дайте собачке погулять автоматическое открытие двери при помощи Raspberry Pi

06.04.2021 00:08:46 | Автор: admin

Работа дома хороший вариант для многих из нас. Можно больше времени проводить с семьей (хотя бы теоретически), включая питомцев. Мой офис находится на втором этаже, так что я не всегда замечаю, когда собака хочет погулять. Конечно, можно поставить звонок и научить ее звонить, чтобы понимать, когда выпускать животное наружу. Но зачем, если можно придумать over-engineered решение? Технологий никогда не бывает много.

В этом проекте используется машинное обучение, а именно обнаружение объектов. К счастью, даже если вы не слишком хорошо в нем разбираетесь, это ОЧЕНЬ простой проект для старта. Его основа уже обученная нейросеть, так что не придется тратить часы на то, чтобы получить сотни изображений, а потом обучать на их основе нейросеть.

Что нужно для старта


Raspberry Pi 4 или Raspberry Pi 3 с источником питания.
Карта памяти объемом в 8 ГБ или больше с Raspberry Pi OS.
Raspberry Pi камера и кабель для обнаружения объектов.
Модуль широкоугольного объектива для малинки. Ну или любой другой модуль камеры, который может вам понадобиться все зависит от того, на каком расстоянии от двери будет установлена эта камера.
Динамики с 3,5 мм штекером. Можно использовать и мегафон было бы желание.
Монитор и клавиатура (по желанию) с HDMI и набором кабелей.

Как определить, когда питомец хочет на улицу при помощи малинки


1. Настройте Raspberry Pi. Если не знаете как это сделать, вот туториал.
2. Подключите камеру к малинке.
3. Активируйте камеру при помощи raspi-config. Для этого необходимо зайти под администратором и перейти к Interface Options > P1 Camera.
4. Перезагрузка.



5. Тестируем фокус камеры при помощи команд, указанных ниже. Понятно, что картинка видна только если монитор подключен к ПК. Если используется headless версия rasbian, то нужно использовать scp для отправки изображения на компьютер.

raspistill -o /home/pi/focus.jpg

6. Ставим git. Для загрузки кода и скриптов из удаленного репозитория нужен git (мануал ну очень подробно разжеван, чтобы его могли использовать даже зеленые новички прим. Переводчика).

sudo apt-get update && sudo apt-get -y install git

7. Клонируем репозиторй с нужным кодом в собственную директорию.

cd ~/
git clone github.com/rydercalmdown/pet_detector


8. Устанавливаем зависимости, виртуальное окружение и python зависимости.

cd ~/pet_detector
make install


9. Загружаем заранее обученные модели. В проекте используется модель YOLOv3, обученная на дата-сете COCO. Модель умеет распознавать практически любые объекты в доме и квартире включая котов и собак.

10. Подключаем динамики. Они нужны для проигрывания звука, который укажет на то, что питомец находится в зоне действия камеры. Для тестирования динамиков используем команду

say this is a test


11. Редактируем файл /etc/rc.local для запуска скрипта. Сначала нужно открыть файл при помощи команды sudo nano /etc/rc.local, а затем добавить вот эту строку.

source /home/pi/pet_detector/env/bin/activate && cd /home/pi/pet_detector/src && python app.py &

12. Направляем камеру на дверь. Конечно, если собака или кошка мечутся по квартире, такая настройка не очень помогает. Но если питомец садится и терпеливо ждет то все работает идеально.


13. Выпускаем питомца наружу. Когда собака или кошка дают о себе знать малинка издает звуковой сигнал, так что хозяин может спускаться и выпускать страдальца.

Подробнее..

Northrop Grumman запустила на орбиту уже вторую сервисную станцию, которая оживляет спутники связи без топлива

13.04.2021 18:11:50 | Автор: admin

Космическая индустрия продолжает развиваться, это касается не только пусков ракет, о чем мы недавно писали, но и спутников, включая спутники связи. Впереди планеты всей компания Northrop Grumman со своими роботизированными сервисными станциями MEV.

Эти станции способны стыковаться на орбите со старыми спутниками, продлевая их срок жизни. Соответственно, владельцы/операторы спутников получают возможность не хоронить аппараты после того, как у тех заканчивается топливо, а, доплатив за услуги партнера, эксплуатировать систему еще около пяти лет. О том, как это происходит, под катом.

В чем проблема со спутниками?



У них ограниченный запас топлива для совершения маневров. Например, для коррекции орбиты либо в штатном режиме, либо экстренно, если обнаружилась опасность столкновения с каким-либо объектом.

Когда объем оставшегося топлива спутника приближается к расчетному лимиту, его необходимо отправить на специальное космическое кладбище. То есть на определенную орбиту, где отработавшие свое аппараты остаются навечно, не представляя опасности для живых и рабочих систем.

Большинство спутников, которые отправляются на космическое кладбище, вполне функциональны и могли бы работать еще много лет. Но выхода обычно нет: топливо заканчивается, а космических орбитальных АЗС пока нет.

Решение от Northrop Grumman


АЗС нет, но зато появились сервисные станции с автономным запасом топлива, которые способны передвигать спутники с орбиты на орбиту. Это относительно новое решение от Northrop Grumman, которая впервые опробовала его в прошлом году.

Станция не одноразовая, как можно было подумать. Ее срок службы составляет около 15 лет. То есть после того, как основной спутник уже не может использоваться, хотя бы в силу морального устаревания, станция отстыковывается и перебирается к другому клиенту.

MEV-1

25 февраля 2020 года на околоземной орбите сервисная станция MEV-1 впервые состыковалась с телекоммуникационным спутником Intelsat 901. Она оснащена электрическими движками, специально спроектированным механическим захватом и визуальной системой наблюдения для корректировки стыковки. У станции есть и запас топлива для того, чтобы выполнять маневры автономно или вместе со спутником, который нужно возродить.


MEV-1 состыковалась с отработавшим свой срок космическим аппаратом Intelsat 901 как раз на кладбище. Он работал с 2001 по 2016 годы. Получается, спустя пять лет он вновь вернулся к работе и компания сможет эксплуатировать его еще пять лет. После завершения этого срока MEV-1 снова отбуксирует спутник на вечный покой.


MEV-2

Вторая станция была запущена из космодрома Куру во Французской Гвиане в августе 2020 года. На то, чтобы подняться до расчетной орбиты, у MEV-2 ушло полгода. Ее основной целью был 17-летний спутник связи IS-10-02. На тот момент он находился на геостационарной орбите. Как и у предыдущего пациента, у него закончилось топливо, необходимое для совершения маневров. Если бы не станция, его тоже пришлось бы отправить на космическое кладбище.

12 марта 2021 года станция начала стыковочный процесс с IS-10-02. Это довольно долго, ведь нужно не только выполнить сложную стыковку, но и проверить работу систем. По словам одного из представителей проекта, все прошло хорошо, и теперь спутник связи сможет проработать еще около 5 лет, прежде чем его выведут из эксплуатации.


Стоимость изготовления и запуска сервисной станции пока что неизвестна, но, похоже, она вполне устраивает клиентов компании. Во всяком случае, вице-президент Intelsat заявил о том, что контракт с Northrop это win-win.


Как и MEV-1, вторая станция после завершения пятилетнего периода работы со своим спутником выведет его на внешнюю орбиту, отстыкуется и отправится к новому пациенту.

Что дальше?



Сейчас компания Northrop разрабатывает усовершенствованную версию спутниковой сервисной станции, которая получила название Mission Robotic Vehicle (MRV). По сравнению с MEV, MRV гораздо более продвинутая система. Она будет устанавливать на спутниках модули первой помощи, которые станут выполнять те же задачи, что и MEV. Каждый MRV сможет нести на себе 6 модулей, так что один запуск MRV это 6 возвращенных к жизни спутников, спасенных от забвения.

Подробнее..

Спутниковый интернет Starlink продолжает развиваться в этом году он станет мобильным и покроет почти всю планету

20.04.2021 20:11:13 | Автор: admin

Компания SpaceX под руководством Илона Маска продолжает развивать спутниковый интернет Starlink. Похоже, цель компании покрыть связью всю планету близка к достижению. Во всяком случае, к этому все идет. Но, кроме покрытия, есть и другие интересные задачи, о которых недавно рассказал Илон Маск.

Так, на днях он заявил о том, что уже в этом году пользователи спутниковых терминалов Starlink смогут использовать их там, где захотят, а не только в своем доме. Можно, например, поставить тарелку на трейлер и путешествовать по разным странам. Если в регионе есть покрытие, у пользователя будет интернет. Когда и как это планируется реализовать?

Что рассказал Маск


Бизнесмен сообщил в Твиттере, что спутниковый интернет, вернее, оборудование для него, станет полностью передвижным уже в этом году. Правда, для того чтобы достичь хорошего покрытия, потребуется запустить на орбиту еще несколько спутников связи. Плюс ввести парочку ключевых обновлений системы.


Кроме Твиттера, есть и другие источники информации. Так, SpaceX пришлось раскрыть часть планов по развитию спутникового интернета в своей заявке Федеральной комиссии по связи США. В заявке запрашивается возможность разворачивания обновленных спутниковых терминалов, чтобы к спутниковому интернету можно было подключиться и в машине, и на судне, и в самолете/вертолете. В общем, интернет везде и всюду.

Если FCC одобрит заявку компании, то Starlink вскоре станет полностью мобильным.

Стоит напомнить, что Dishy McFlatface, оборудование для подключения к спутниковому интернету, сейчас поставляется в своей стационарной модификации. Но это лишь бета-версия программы подключения. Скорее всего, после запуска основного проекта оборудование будет действительно автономным. Но для этого, конечно, придется провести еще несколько испытаний.

Сейчас в условиях договора с компанией есть пункт, что терминал предназначен для использования по адресу, указанному в заявке. Тем не менее, некоторые сорвиголовы среди пользователей переносили антенны и получали интернет вне дома.

С течением времени качество сервиса становятся все выше, включая аптайм, пропускную способность канала и задержки. Об этом говорят пользователи, говорит и сам Маск.


Покрытие для большей части планеты


Как говорилось выше, главная цель всего проекта по созданию глобальной спутниковой сети обеспечение связью всей планеты. И компания активно движется по намеченному пути.

Бета-сервис обеспечивает пропускную способность от 50 до 150 Мбит/с, с задержкой от 20 до 40 мс. Чем больше будет спутников на орбите, тем лучше показатели. К концу года Маск обещает уже 300 Мбит/с и покрытие большей части планеты.

На низкой орбите сейчас работает 1 351 спутник связи. Всего было запущено 1 445 таких систем. Впрочем, какие-то находятся в резерве, какие-то сведены с орбиты и сгорели в атмосфере их уничтожили после отказа в работе, какие-то просто тестируются. Но и того, что есть, вполне достаточно для хорошего качества связи.

Всего планируется запустить 12 000 спутников, с дальнейшим увеличением этой группы (если разрешит FCC) до 30 000.

К сожалению, сейчас система доступна только в США и только в некоторых регионах. Позже география сервиса будет расширена, но количество заказов все равно ограничат. Компанию можно понять: сейчас проводится лишь бета-тестирование и лишние пользователи пока ни к чему.

Стоимость терминала по-прежнему составляет $499, а цена услуг связи $99 в месяц. Представители компании уже заявили, что ценообразование останется прозрачным для пользователей, а цены доступными и после окончания бета-теста. Сейчас у SpaceX есть разрешение от регулятора на разворачивание 1 млн пользовательских терминалов в США. В новой заявке у FCC просят разрешить уже 5 млн терминалов.


Для ускорения развития спутниковой сети Starlink компания строит новый завод в Остине. На заводе будут производить системы для изготовления спутниковых антенн, маршрутизаторы Wi-Fi, монтажное и другое оборудование.

Новое производство поможет не отставать от спроса на услугу глобального интернета. Предполагается, что строительство фабрики ускорит развертывание широкополосной спутниковой сети Starlink.

О строительстве нового завода стало известно не из новостей, а из объявления о вакансии на должность инженера по автоматизации и контролю. В объявлении говорится о том, что инженер будет играть ключевую роль. Цель завода производить миллионы устройств, ориентированных на потребителя.

Немного о проблемах


Компании мешают конкуренты, которые изо всех стараются сохранить монополию наземной связи. Главный их аргумент против проекта Starlink технологии компании пока что не протестированы целиком и полностью, да и сеть работает не везде.

В заявлении конкурентов говорится следующее: Cпутниковая сеть пока что находится на этапе бета-тестирования, так что связь доступна не везде, а вопросы остаются. В то же время спутниковая сеть пока еще не показала сочетание скорости и задержек, ранее обещанное компанией. Кроме того, юс представители группы считают, что выделение средств компаниям, которые только испытывают свои технологии, не является оправданным шагом со стороны FCC. Тем более, что SpaceX и не нуждается особо в финансировании со стороны.


На днях Wall Street Journal опубликовал статью, в которой рассказывается о попытке остановить Маска. Конкуренты объединились, добавив в свою коалицию представителей регуляторов и экспертов. Все они считают, что миллиардер строит почти что монопольный бизнес, угрожая безопасности людей и аппаратов в космосе, а также нанося вред окружающей среде.

Другие спутниковые компании жалуются на то, что спутники Маска мешают их собственному оборудованию, блокируя сигналы.

Подробнее..

Наука в мире животных как и почему летают пчелы и шмели

04.04.2021 22:19:50 | Автор: admin

В 2007 году появился фильм Bee Movie, посвященный насекомым. Фильм неплох, но в нем прозвучало мнение, что пчелы, согласно принципам авиации, не должны летать, но летают. Это мнение быстро распространилось, и его принялись повторять на все лады журналисты, популяризаторы науки и обычные люди. Справедливости ради стоит заметить, что заблуждение о невозможности полета пчел и шмелей существовало задолго до фильма где-то с начала XX века.

Проблема в том, что пчелы, шмели и другие летающие насекомые вовсе не самолеты. Конечно, если рассчитывать подъемную силу крыльев пчелы при помощи математического аппарата авиастроения, то вывод будет, как и в фильме пчелы и шмели не должны летать. Их небольшие крылышки просто не разовьют подъемную силу, достаточную для того, чтобы насекомое поднялось в воздух. На самом деле все гораздо сложнее и интереснее одновременно.

Взмахи крылышками и динамическое сваливание


У обычных самолетов крылья имеют достаточно жесткую конструкцию, они закреплены на корпусе самолета и составляют с ним единое целое. У них есть определенная степень гибкости, но с точки зрения аэродинамики существенного эффекта она не оказывает. Именно благодаря неподвижности крылья самолета обеспечивают значительную подъемную силу, которой достаточно для того, чтобы аппарат тяжелее воздуха оторвался от поверхности и летел.

У крыльев самолета специфический аэродинамический профиль. Если увеличить угол наклона крыла по отношению к воздушному потоку, крыло создаст бОльшую подъемную силу. Но если угол будет слишком большим, то подъемная сила исчезнет, этот эффект называется сваливанием. Исчезни подъемная сила и самолеты попадают.

У пчел, как и многих других насекомых, нет неподвижных крыльев, как у самолета. Для того, чтобы лететь, им нужно активно махать крыльями это позволяет как бы оттолкнуться от воздуха и создать подъемную силу. Крылья в процессе взмаха совершают невероятно сложную траекторию движения. Крыло выполняет сложные движения на всем пути от начальной точки до конечной. Машущее крыло создает подъемную силу благодаря целому ряду физических явлений.

Первое из них образование сильного завихрения на передней кромке крыла. Это явление называется динамическим сваливанием или же отсутствием сваливания (dynamic stall, absence of stall). Крыло находится под очень большим углом атаки при движении вверх и вниз. Угол атаки угол между направлением вектора скорости набегающего на тело потока и характерным продольным направлением, выбранным на теле, например у крыла самолёта это будет хорда крыла, у самолёта продольная строительная ось, у снаряда или ракеты их ось симметрии.



В итоге воздушный поток разделяется с образованием завихрения у передней кромки крыла. В процессе полета завихрение остается на том же месте благодаря особенностям потока. Создается большая подъемная сила благодаря разнице давлений. Если бы завихрение не возникало, то и подъемной силы бы не было.



Второе эффекты благодаря вращению крыльев насекомого. При вращении крыла увеличивается завихрение на передней кромке, соответственно, растет и подъемная сила. Изменяя точку вращения крыла, можно менять и подъемную силу при каждом взмахе.


Диаграмма, показывающая разницу в аэродинамических характеристиках крыльев в режимах опережающего, симметричного и замедленного вращения. Черные линии представляют крыло, а точка показывает переднюю кромку. Красные стрелки показывают величину и направление сил. Эти данные были собраны с помощью модели машущего крыла робота. (Дикинсон, Lehmann & Sane, 1999)

А что там у других летающих насекомых?


Сложные механизмы полета наблюдаются не только у пчел, но и у других насекомых и птиц. У многих видов есть собственная техника увеличения подъемной силы с одновременной оптимизацией затрат энергии на выполнение взмаха. Ширококрылые бабочки в полете отбрасывают дискретные вихревые кольца. У этих насекомых по мере увеличения скорости полета цепочка вихревых колец сначала размыкается в верхней точке взмаха, что достигается энергичным хлопком крыльев над спинкой, а затем и в нижней точке.

В итоге при наиболее скоростном миграционном полете, а также при взлете крылья бабочки отбрасывают дискретные вихревые кольца: при хлопке крыльев в верхней точке кольцо отбрасывается назад и бабочка получает толчок вперед; в нижней точке взмаха бабочка хлопает крыльями и отбрасывает кольцо вниз, получая вследствие этого толчок вверх. И наконец, у насекомых с высокой частотой взмаха крыльев отбрасывание мелких дискретных колец становится основным способом создания полезных аэродинамических сил.

У многих насекомых при взмахе вверх возникает кратковременный импульс силы за счет расширения ранее образовавшегося кольца с ускорением воздуха назад. Важнейшую роль играют и особые движения крыльев, включая хлопок в верхней или нижней точке взмаха.

Шмели используют примерно тот же механизм полета, что и пчелы. И они тоже летают без всяких проблем. Проблема с объяснением механизма полета этих насекомых возникла именно из-за сложной траектории крыльев. Пчела совершает около 230 взмахов крыла в секунду, шмель 300, в некоторых случаях 400. Благодаря скорости, а также тому, что аэродинамическая поверхность с подвижной амплитудой генерирует гораздо большую подъемную силу, чем жестко зафиксированное крыло, насекомые и летают.

Ну а проблема с невозможностью полета пчелы возникли из-за неверной трактовки законов аэродинамики в применении к движущимся крыльям, причем без учета ряда принципов механики вязкой среды и газовой динамики.

Подробнее..

Инженеры NASA начали собирать межпланетную станцию Europa Clipper, которая полетит на Европу

06.04.2021 12:11:10 | Автор: admin


В 1960-е годы астрономы предполагали, что на спутнике Юпитера Европе может быть жизнь. Однако догадываться не означает быть уверенным. В книге 2001: Космическая одиссея Артур Кларк описывал гигантские растения, произрастающие подо льдом Европы. В то время, а роман написан в 1968-м году, это казалось чистой воды фантастикой, хотя, конечно, и научной. Однако в конце 90-х годов ученые получили косвенные доказательства существования под 15-20 км юпитерского льда реального океана. А если есть океан, то может быть и жизнь. Но так ли это на самом деле только предстоит выяснить ученым.

Зов космоса слышен все громче каждую неделю мы узнаем о новых шагах в покорении очередных областей Солнечной системы. Сейчас стало известно о скором испытании очередной новинки от NASA межпланетном корабле Europa Clipper. NASA запускает этап сборки и тестирования новой станции. Аппарат планируют отправить в 2024 году. Он будет исследовать ледяную поверхность и подледный океан спутника Европы.

Миссия к Европе


Иллюстрация: зонд Europa Clipper у спутника Юпитера (NASA / JPL)

Главная цель проекта Europa Clipper изучение спутника Юпитера. Особый интерес для исследователей представляет как раз уникальный океан Европы. Сейчас почти никто не сомневается в его существовании.

Старт миссии нацелен на 2024 год. Аппарат запустит в космос ракета-носитель SLS. Продолжительность полета к спутнику составит 7 лет. Основная научная программа продлится 109 дней.

Что будет включать в себя миссия к Европе?

  • Сбор точной информации о внутреннем океане;
  • сбор картографических данных о рельефе и характере поверхности;
  • поиск следов водяного пара, которые могут появляться из-под ледяной коры.


По словам менеджера проекта Europa Clipper Яна Чодаса из Лаборатории реактивного движения NASA в Южной Калифорнии: планы по завершению разработки и интеграции отдельных частей продвигаются как положено, а система в целом будет функционировать, как задумано, и позволит собрать научные измерения, необходимые для изучения потенциальной обитаемости Европы. В общем, все идет по первоначальному сценарию.

После завершения всей научной программы аппарат планируют столкнуть с Ганимедом другим спутником газового гиганта.

Характеристики Europa Clipper


NASA завершило детальный анализ всех составляющих проекта. И сейчас переходит к завершающему этапу сборки, испытаниям научных инструментов и всей станции в целом.

Основные ее характеристики:

  • Наличие дисковой антенны диаметром 3 метра для обмена данными с Землей.
  • Две массивные солнечные батареи, которые будут разворачиваться в космосе словно крылья. Они обеспечивают электропитанием системы зонда. Площадь батарей 90 кв.метров.
  • Габариты станции в разложенном состоянии будут больше длины баскетбольного поля в 30,5 метров.

В этом году начнут работы со всеми приборами, а в следующем комплексные испытания станции.

Проверка техниками NASA посадки цилиндров двигательного модуля Europa Clipper 15 октября 2020 года (NASA/Barbara Lambert)

Модуль двигателя корабля будут строить в Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса в штате Мэриленд. Ядро модуля состоит из двух цилиндров, расположенных друг на друге. Их высота составляет около 3 м. Они содержат двигательные баки и 16 ракетных двигателей.

Привет, внеземная жизнь?


Прошло уже 4 века с момента открытия Галилео Галилеем Европы, что он сделал с помощью телескопа-рефрактора. С тех пор внимание ученых к этому объекту лишь усиливается. Почему? На спутнике в два раза больше воды, чем на Земле. Огромный океан плещется подо льдом миллионы лет. Ученые считают, что на дне океана могут проходить гидротермальные процессы, создающие условия для развития микробиологической жизни.

Ученые уже давно планируют автоматическую экспедицию, но ее разработка сложная задача. На поверхности Европы холодно, высокий уровень радиации (по всей видимости).

Европа состоит из силикатных пород, в центре железное ядро. Поверхность спутника одна из самых гладких в солнечной системе. У спутника разреженная атмосфера, состоящая из кислорода.

Подробнее..

Просто космос NASA утвердило перечень первых целей для телескопа Джеймс Уэбб

07.04.2021 16:22:59 | Автор: admin
Источник
Почти двадцать лет назад появилась идея строительства нового мощнейшего космического телескопа Джеймс Уэбб, JWST или Webb, как его еще называют. И вот мы не только приближаемся к точке отсчета последних секунд перед взлетом, но и узнаем новые подробности о том, что будет делать телескоп в космосе.

NASA утвердило список первых целей для наблюдений Webb в первом цикле, ведь JWST уже через несколько месяцев (даже не верится) будет открывать секреты Вселенной. Перечень включает 286 самых разных программ: от изучения ледяного пояса Койпера, анализа климатической системы Плутона до исследования межзвездной среды.

Космические цели


NASA
Ученых из 44 стран мира отправили заявки для бронирования наблюдательных часов в рамках первого цикла. В итоге были отобраны первые 286 целей. Согласно расчетам, изучение всех обозначенных задач займет две трети времени в рамках первого цикла наблюдений или 6 000 наблюдательных часов.

Все программы в итоговом списке разбиты по продолжительности наблюдения:

  • 25 часов маленькие,
  • > 25 и 75 часов средние,
  • > 75 часов большие.


Цели, за которыми будет наблюдать телескоп, сгруппировали по направлениям, всего их 8:

  1. Экзопланеты и дисковые среды.
  2. Галактики.
  3. Межгалактическая и циркумгалактическая среды.
  4. Крупномасштабная структура Вселенной.
  5. Солнечная система.
  6. Астрофизика и типы звезд.
  7. Популяции планет и межзвездная среда.
  8. Сверхмассивные черные дыры.


К осуществлению целей аппарат приступит через 6 месяцев после отрыва от Земли.

Webb изучит самые разные аспекты космической жизни, включая:

  • атмосферы открытых экзопланет, далеких галактик, квазаров и протоскоплений;
  • галактики Местной вселенной, межгалактических и внутригалактических сред;
  • объекты Солнечной системы, включая кометы, астероиды, транснептуновые объекты, кентавры;
  • природа темной материи и черных дыр;
  • крупномасштабная структура Вселенной;
  • уточнение постоянной Хаббла;
  • галактики, звездные скопления и туманности Млечного пути.


По мнению астрофизика и старшего научного сотрудника миссии Джеймса Уэбба Джона С. Мазер, полет станет открытием инфракрасного сундука с сокровищами и сюрпризы там гарантированы.

Как проходил отбор заявок


Всего поступило порядка 1000 заявок из 44 стран мира.

Комитет, установивший первые цели миссии, состоял из 200 членов мирового астрономического сообщества. Из-за ограничений, связанных с СOVID-19, комитет встречался в течение нескольких недель виртуально.

Участники потратили бесчисленное множество часов вне официального времени для оценки предложений. Они ранжировали научную ценность каждого предложения в ходе двойного анонимного ревью.

Глобально основная исследовательская миссия JWST заключается в изучении, какой была Вселенная до Большого взрыва, поэтому цели так либо иначе связаны с этой центральной темой. Webb сможет наблюдать за галактиками на расстоянии 13 млрд световых лет от Земли.

NASA
Запуск Джеймс Уэбб запланирован на 31 октября 2021 года. Его откладывают последние 10 лет, поэтому мировое астрономическое сообщество c нетерпением ожидает этого события. В отличие от Хаббла, который исследует Вселенную в оптическом диапазоне, JWST будет изучать инфракрасную часть спектра.

Подробнее..

Металлическая миссия следующим летом НАСА отправляет аппарат с двигателями Холла к железному астероиду ценой 10

08.04.2021 00:07:41 | Автор: admin

Астероид Психея внимательно смотрит на тебя, %username%

О некоторых научных проектах можно писать романы, настолько они интересны. Ну а фактуру для этих романов стоит брать прямо здесь, на Хабре. Отличный пример миссия Психея (Psyche), история которой началась в 2014 году, когда группа ученых предложила НАСА отправить роботизированную станцию на очень необычный металлический астероид Psyche.

Почему необычный? Ну, его диаметр составляет 250 км, и это один из самых больших астероидов в нашей Солнечной системе. А состоит он, как выяснилось, почти полностью из железа. Скорее всего, астероид является металлическим ядром протопланеты, каменная оболочка которой была разрушена из-за катаклизма или целой их серии.

Где он находится и кто его открыл?


Не так далеко, как могло бы быть в основном поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Орбита каких-то 2,5-3,3 АЕ от Солнца, т.е. примерно 370 млн км.

Открыли его не вчера, не год и даже не десять лет назад. Впервые обнаружил это космическое тело итальянский астроном Аннибале де Гаспарис. Название Психея астероид получил в честь греческой богини Психеи, жены Купидона-Эрота. Открыть-открыли, но особого значения небесному телу никто не придавал. Телескоп Хаббл помог узнать состав астероида группа ученых обнаружила, что он состоит почти полностью из железа и никеля.


Кто-то в НАСА подсчитал, что если продать все это железо и никель по рыночной стоимости, то можно получить 10 квинтиллионов долларов США. Это в несколько тысяч раз больше, чем объем экономики нашей планеты. На текущий момент Психея единственный подобный астероид в нашей Солнечной системе.

Ну железно-никелевый он, и чего?


Дело в том, что и НАСА, и другие научно-исследовательские организации, а также бизнес поддерживают идею добычи полезных ископаемых в космосе. И как раз этот астероид идеальный вариант для того, чтобы начать. Находится он не так далеко от Земли, так что регулярные полеты к нему будут стоить не совсем уж безумных денег. А если учесть удешевление полетов за счет идей инженеров SpaceX, то и вообще перспективы открываются самые радужные.


По мнению ряда экспертов, являющихся приверженцами космической добычи металлов, одного небольшого железного астероида хватит, чтобы окупить все текущие и будущие миссии НАСА. Ну а тут огромный железно-никелевый объект, который могут разрабатывать дети, внуки и прочие потомки космических шахтеров.

Ну окей, убедили. Давайте о миссии теперь



Компания Maxar недавно доставила часть космического аппарата, который полетит к Психее. Это основа станции, часть, которая будет приводить в движение весь аппарат. В космос систему отправят уже следующим летом конечно, если все испытания пройдут без сучка и задоринки.

Аппарат выделяется среди ряда себе подобных не только потому, что летит к такому необычному объекту, но и потому, что на нем установлены не совсем обычные двигатели. Речь идет о двигателях на эффекте Холла, которые представляют собой разновидность электростатических ракетных движков. По сравнению с тем же ионным двигателем у такой системы бОльшая тяга.


Холловский двигатель состоит из кольцевой камеры между анодом и катодом, вокруг которой расположены магниты. С одной стороны в камеру подаётся рабочее тело, с другой стороны происходит истекание плазмы. Нейтрализация положительного заряда плазмы производится электронами, эмитируемыми с катода.

Сами по себе холловские двигатели не новинка для космической индустрии, их используют с начала 70-х. Но вот астероидная станция станет первым космическим аппаратом с подобным двигателем, которая отправится дальний космос, а не на орбиту Земли.

НАСА экспериментировало с электрическими ионными двигателями уже два раза в 1998 году, в миссии Deep Space 1 и в 2007 году, в миссии Dawn. Но то были ионные двигатели, а теперь более простые и одновременно эффективные двигатели Холла. Они, кстати, установлены на многих крупнейших спутниках связи на геостационарной орбите.

Если бы НАСА разрабатывало Психею с химическим двигателем, для этого потребовалось бы большое количество топлива. В этом случае масса станции превысила бы массу зонда Кассини, исследовавший Сатурн и его окрестности с 2004 по 2017 год. Здесь еще важен вопрос цены аппараты типа Кассини стоят несколько миллиардов долларов США. Настолько крупные суммы НАСА выделяет нечасто раз или два в десятилетие.


Организаторы миссии Психея знали, что не получат такой большой транш, так что решили максимально удешевить миссию, не делая ее при этом менее эффективной. И как раз холловские двигатели позволили это сделать. Изготовлением базы с ними занималась компания Maxar, о чем уже говорилось выше. У нее уже были наработки, поэтому изготовление обошлось гораздо дешевле, чем если бы этим всем занималось само агентство.

Каждый из двигателей Холла на Психее будет генерировать в три раза более сильную тягу, чем ионные двигатели на станции Dawn. Плюс они мощнее в два раза, так что станция достигнет своей металлической цели в январе 2026 году. Общая продолжительность полета 3,5 года.

А что потом?


После сближения с астероидом станция постарается выйти на стабильную орбиту это не так просто, учитывая форму астероида и неоднородное гравитационное поле.

В итоге планируется, что станция приблизится на расстояние 100 км от поверхности астероида. На финальной орбите станция задействует спектрометр, чтобы уж точно выяснить из чего состоит объект.


Если подтвердится предположение, что астероид металлическое ядро несформировавшейся планеты, то ученым удастся понять, что собой представляют ядра земплеподобных планет. Кроме того, система дает возможность выяснить перспективность добычи ресурсов в космосе. А эти данные крайне важны в вопросе освоения ближнего и дальнего космоса в будущем.

Подробнее..

Марсолет Ingenuity полетел прямое включение трансляции НАСА (обновляется)

19.04.2021 14:06:47 | Автор: admin

Несколько дней назад на Хабре публиковалась новость о том, что марсолет Ingenuity готов к полету. Роторы двигателей разблокированы, запуск лопастей на низких оборотах протестирован. Затем стало известно о проблемах, которые обнаружили специалисты, их удалось решить при помощи обновления программного обеспечения марсолета.

Все системы Ingenuity находятся в полном порядке, однако для решения проблемы нам потребовалось обновить программное обеспечение. Это не потребовало каких-то серьезных усилий, однако проверка и загрузка новой версии займет достаточно много времени. Новую дату первого полета мы объявим на следующей неделе, прокомментировали ситуацию представители полетной команды. И вот сегодня, в понедельник, марсолет должен был отправиться в свой первый полет. И он полетел!


Полетел или нет?


На момент публикации новости известно, что марсолет летит. Насколько можно понять, полет проходит в штатном режиме. Что касается дополнительной информации, мы ждем новостей от команды НАСА, которая прямо сейчас проводит прямую трансляцию.

Полет должен был состояться в 07:30 UTC. Согласно плану, аппарат должен подняться на 10 футов (3 метра) над поверхностью и зависнуть на месте в течение 30 секунд. Ровер, находящийся на поверхности, должен был зафиксировать этот исторический момент на камеру. Так что в скором времени ждем снимки.

К сожалению, узнать о том, как все прошло, сразу не получилось сначала данные с марсолета должны передаться по беспроводной связи на ровер, и потом, через спутник, находящийся на орбите Марса на Землю.

Информация должна вот-вот поступить в ЦУП, и тогда мы узнаем, как все прошло со всеми подробностями. Эта публикация обновляется, так что как только поступят дополнительные данные они тут же будут размещены здесь, в теле новости.


А что именно за проблемы возникли ранее?


Марсолет должен был отправиться в своей первый полет в разреженной атмосфере Марса еще на прошлых выходных. Но в субботу, когда инженеры запустили тест пропеллера, раскрутив его до высоких скоростей, в работе двигателя возникли сбои. Как оказалось, проблема не аппаратная, а программная.

Проблему решили, обновив программное обеспечение марсолета. Апдейт был подготовлен в кратчайшие сроки и недавно его загрузили в память системы. Затем инженеры снова провели тест всех систем и не выявили никаких проблем.

Подробнее..

Линус Торвальдс остался недоволен рядом моментов в использовании Rust для Linux

15.04.2021 14:13:15 | Автор: admin

В прошлом году разработчики ядра Linux предложили использовать Rust для нового встроенного кода. В марте 2021 года эта идея была частично реализована в состав ветки linux-next, на которой будет базироваться Linux 5.13, включили начальный набор компонентов для разработки драйверов устройств на Rust.

Тогда же была опубликована документация по использованию Rust в ядре Linux с практическими примерами. Изначально Торвальдс не выступал резко против нововведений (не делает этого он и сейчас). Заявил лишь, что нужно проверить, как все эти новинки работают на практике. Сейчас Линус Торвальдс провел рецензирование патчей с реализацией возможности создания драйверов на Rust для Linux и высказал ряд критических замечаний.

Главной проблемой, по его мнению, является потенциальная возможность паники ядра в некоторых ситуациях. Это может быть нехватка памяти, когда операции динамического распределения памяти могут завершаться ошибкой. Торвальдс заявил, что такой подход в ядре принципиально недопустим. Он даже пошел дальше, сообщив, что если разработчики не осознают проблему, то он станет отклонять любой код, который попытается использовать такой подход. Разработчик, который занимается патчами, считает, что проблема существует, но она решаема.

Вторая проблема, по словам Торвальдса использование вычислений с плавающей запятой или 128-битными типами, что не является допустимым для таких окружений, как ядро Linux. Это даже более критично, чем предыдущий момент, поскольку базовая библиотека Rust представляет собой один большой blob в ней нельзя запросить лишь избранные возможности, оставив остальные без внимания. Использовать приходится все подряд, так что предотвратить использование той либо иной проблемной функциональности не получится. Решить можно и эту проблему, но лишь путем внесения изменения в компиляторе rust и сопутствующие библиотеки, притом, что у команды нет четкой стратегии по реализации модульности библиотек языка.

Разработчики предоставили пример драйвера, но Линусу он не понравился. Торвальдс заявил, что этот пример бесполезен, добавив совет создать новый драйвер, который решает реальную задачу, а не демонстрирует теоретические возможности.

Как бы там ни было, но Rust-у в Linux явно быть. Так, корпорация Google уже заявила о намерении принять участие в инициативе по продвижению поддержки Rust в ядро Linux. Компания привела примеры целесообразности внедрения Rust для борьбы с проблемами, которые возникают из-за ошибок при работе с памятью. Представители компании также считают, что Rust вполне готов присоединиться к C, став еще одним языком разработки компонентов ядра Linux.

Компания подготовила начальный прототип написанного на Rust драйвера для механизма межпроцессного взаимодействия Binder. Он, по мнению авторов этого проекта, даст возможность провести детальное сравнение производительности и безопасности реализаций Binder на C и Rust. Эта работа еще не завершена, но уже подготовлены прослойки для использования базовых абстракций функциональности ядра, которые нужны для работы Binder.

Ну и еще один шаг со стороны Google признание Rust в качестве списка языка разработки Android. Его добавили в список языков разработки Android для усиления защищенности последнего, плюс для продвижения приемов безопасного программирования и повышения выявления проблем при работе с памятью в Android. Около 70% из всех опасных уязвимостей, которые выявлены в Android, вызваны ошибками при работе с памятью. Использование Rust дает возможность снизить риск появления уязвимостей, которые вызваны ошибками при работе с памятью, включая обращение к области памяти после ее освобождения и выход за границы буфера.

Подробнее..

Перевод ARMv9 в чем преимущество?

06.04.2021 18:11:06 | Автор: admin

Что такое масштабируемые векторные расширения (Scalable Vector Extension)? Что они значат для индустрии и пользователей?

Если вы пользуетесь мобильным телефоном, то скорее вы знаете, что такое процессор ARM. Он является сердцем вашего смартфона, а недавно появился в новом поколении Mac. Процессоры ARM также появляются в серверах.

Мы находимся на пороге серьезных изменений в индустрии, которых не происходило уже несколько десятилетий. x86 доминирует в компьютерной индустрии уже продолжительное время, но активное развитие ARM, вероятно, станет серьезной проблемой для x86.

В этом году ARM выпустила архитектуру следующего поколения, которая задаст курс отрасли на следующее десятилетие, ARMv9. Это важное событие, которое заслуживает пристального внимания.

Есть много вещей, о которых стоит поговорить, но наиболее важной темой является стандартизация того, что мы называем масштабируемым векторным расширением (Scalable Vector Extension 2, SVE2). Вы наверняка слышали про наборы инструкций SIMD (Single Instruction Multiple Data, одиночный поток инструкций, множественный поток данных), такие как MMX, SSE, AVX, AVX-512 от Intel или Neon от ARM. Однако вы можете не знать, для чего они нужны. Я постараюсь объяснить, что отличает SVE/SVE2 от более старых наборов инструкций SIMD.

Знали ли вы, что Fujitsu сыграла важную роль во всем этом? Мы наблюдаем своего рода возвращение к супервычислениям старой школы, которые встречались в суперкомпьютерах Cray-1 несколько десятилетий назад. Фактически компания Cray не умерла и сейчас занимается созданием суперкомпьютеров на базе ARM: LRZ to Deploy HPEs Cray CS500 System with Arm Fujitsu A64FX Processors.

Суперкомпьютер Cray-1, 1976 год. Высота примерно 1.8м, диаметр 2.1м.

ARMv9 это процессор, который я могу купить в магазине?


Это не то же самое, когда Intel или AMD выпускают новый микропроцессор, который вы можете купить и установить в ПК для повышения производительности. ARMv9 не имеет физического воплощения. Это новая микропроцессорная архитектура, которая обратно совместима с предыдущими поколениями ARM, такими как ARMv8.

Позвольте мне объяснить, как это работает. Множество компаний по всему миру, таких как Qualcomm, Apple, Fujitsu Ampere Computing, Amazon, проектируют собственные микропроцессоры. Это многоступенчатый процесс. Например, ни Apple, ни AMD не производят собственные чипы. Вместо этого они разрабатывают дизайн микросхемы, а затем отправляют его на заводы, например, Global Foundries или TSMC. Там дизайн травят на кремниевых пластинах, которые затем разрезают на отдельные микрочипы и упаковывают.

Компания ARM Ltd. не похожа на Qualcomm или Ampere Computing. Они не производят готовые чертежи, которые можно передавать на завод. Вместо этого они продают чертежи интеллектуальных блоков. Компании вроде Apple могут купить эти блоки и объединить их в итоговый чертеж, который отправится на фабрики.

Система-на-Кристалле ARM Neoverse N1, произведенная TSMC
Но это все очень вариативно. Например, у вас есть чертежи реальных микропроцессорных ядер, таких как Neoverse N1. Другая компания может купить этот дизайн, открыть в инструментах для проектирования, скопировать четыре ядра, нарисовать несколько линий соединения, добавить кэш-памяти, и вот у них получился новый микропроцессор. В реальной жизни этот процесс, конечно, сложнее, но основную мысль, думаю, вы поняли.

ARMv9, как и предыдущий ARMv8, не законченный чертеж, который регламентирует соединение транзисторов. Это то, как вы размещаете транзисторы для достижения высокопроизводительной архитектуры. Мы называем это микроархитектурой.


ARMv9 больше похожа на договоренность между разработчиками компиляторов и архитекторами аппаратного обеспечения. Это своего рода соглашение о том, как в итоге должен выглядеть каждый конкретный процессор ARM. Какие инструкции нужно поддерживать и как они будут работать. Но в соглашении ничего не говорится о том, как это достигается с точки зрения транзисторов.

ARMv9 это архитектура центрального процессора, что-то более абстрактное. Это похоже на соглашение между аппаратным и программным обеспечением. Архитектура обозначает, какие регистры должны быть на микропроцессоре и сколько бит они должны содержать, какие инструкции необходимо поддерживать и куда записывать результат после выполнения инструкции.

Пример инструкций для загрузки чисел из памяти по адресам 14 и 23 в регистры x1 и x2 соответственно, сложения содержимого регистров и записи результата в x3.

load x1, 14       ; x1  memory[14]load x2, 24       ; x2  memory[24]add  x3, x1, x2   ; x3  x1 + x2

Чтобы узнать больше, читайте: How Does a Modern Microprocessor Work?

Архитектура процессора важна для разработчиков инструментов. Программное обеспечение, такое как компиляторы и линковщики, работает с заданной архитектурой. Это значит, что выпуск ARMv9 равнозначен выпуску нового стандарта для разработчиков программного и аппаратного обеспечения. Пока Apple, Ampere и Qualcomm производят оборудование, которое понимает инструкции, указанные в спецификации ARMv9, программное обеспечение, производящее код для этой спецификации, будет работать.

Естественно, ARM будет создавать микроархитектуры, которые фактически реализуют стандарт ARMv9. Однако это будет лишь начало серии микроархитектур, которые мы увидим, вероятно, в ближайшие десять лет. Будет много различного оборудования, но все оно сможет запускать код, созданный для спецификации ARMv9.

Что нового в ARMv9?


Чтобы показать, насколько большой вклад производит выпуск новой архитектуры, мы вспомним про ARMv8. ARMv8 была выпущена восемь лет назад и стала первой 64-битной архитектурой компании ARM Ltd. Микропроцессоры на базе ARMv7 были 32-битными. Это означало, что регистры внутри ЦП могли работать только с числами, которые содержали не более 32 двоичных цифр.

Появление ARMv8 было важным событием для Apple, так как это позволило им неожиданно рано для индустрии перейти на 64-битную архитектуру. Это дало iPhone и iPad фору. Несомненно, Apple хотела заниматься высокопроизводительными архитектурами как можно быстрее, поэтому они стремились создать процессоры ARM для настольных компьютеров.

Если упростить, то можно сказать, что ARMv8 это архитектура для настольных компьютеров. ARM сделала шаг от телефонов в мир настольных компьютеров и серверов.

ARMv9 это все про суперкомпьютеры. Вы можете подумать, что для вас как для пользователя телефона и настольного компьютера, это не имеет значения. Но вы ошибаетесь.

Я не рассказал, что такого особенного в векторах и что это такое. Они имеют большое значение для науки. Старые суперкомпьютеры, такие как Cray-1, были созданы для векторной обработки, то есть для обработки огромного количества векторов.

Когда я был подростком и читал о компьютерах Cray, я не понимал, что это значит. Раньше я фантазировал со своими друзьями о том, какую частоту кадров в секунду мы получим, играя в DOOM на Cray. Но, вероятно, мы бы не заметили разницы. Cray был хорош в научных вычисления, таких как прогнозирование погоды, всевозможные виды анализа и обработки данных. Все, что связано с огромными таблицами данных с большим количеством строк и столбцов, выигрывает от векторной обработки.

Именно это приходит в ARMv9 благодаря добавлению целого ряда новых инструкций, которые называются SVE2, или Scalable Vector Extension 2. Другими словами, процессоры ARM становятся все более похожими на старые суперкомпьютеры.

Для дополнительного чтения: ARM, x86 and RISC-V Microprocessors Compared.

Суперкомпьютер в кармане


Почему ARM сегодня выбирает архитектуру как у суперкомпьютеров? Что происходит?

Вы заметили, что такие вещи, как распознавание лиц и речи, автопилот и машинное обучение стали более распространенными? У вас есть умные помощники, такие как Siri, которые информируют вас о встречах и отвечают на вопросы. Сейчас это может показаться привычным, но вы задумывались, как раньше работали такие решения?

Всякие раз, когда вы что-то говорите своему цифровому помощнику, запись отправляется по сети в облако, где суперкомпьютер анализирует ваш голос, определяет, что вы сказали, и отправляет результат обратно на ваш телефон. Сегодня мы пытаемся распространить этот интеллект на большое количество устройств. Однако не все устройства могут иметь высокоскоростное подключение к интернету.

Кроме того, пользователи не хотят всегда быть подключенными к интернету, чтобы взаимодействовать со своими цифровыми помощниками, выполнять задачи распознавания речи и лиц. Мы хотим, чтобы эти задачи выполнялись на более дешевых и распространенных устройствах. Оказывается, эти задачи похожи на те, что решал Cray-1. Таким образом, все новое это хорошо забытое старое.

Читать далее: RISC-V Vector Instructions vs ARM and x86 SIMD.

ARM и высокопроизводительные вычисления


Следующим шагом после настольных компьютеров и серверов, естественно, являются высокопроизводительные вычисления (High Performance Computing, HPC). Настоящие суперкомпьютеры. В далеком прошлом в этом сегменте доминировали специальные аппаратные решения, такие как ARM, а затем появились крупные центры обработки данных с серийным оборудованием x86 и мощными видеокартами.

Intel и AMD хорошо зарабатывают на этом рынке, поскольку машинное обучение и анализ данных стали гораздо более распространенными и важными. Естественно, ARM хочет получить кусок этого рынка. Первым серьезным шагом стал микропроцессор Fujitsu A64FX на базе ARM.

У Fujitsu есть опыт построения Cray-подобных компьютеров с векторной обработкой. Они объединились с ARM, чтобы расширить процессоры ARM набором инструкций Scalable Vector Extension. Таким образом, это не изобретение ARM, а адаптация уже существующего набора инструкций для высокопроизводительных вычислений к процессорам ARM.

Эта комбинация, используемая для A64FX, стала основной для создания самого мощного суперкомпьютера в мире: Japans Fugaku gains title as worlds fastest supercomputer.

Процессор A64FX на архитектуре ARMv8, разработанный Fujitsu для высокопроизводительных вычислений. Это первый процессор с Scalable Vector Extension.

Но следует помнить об одном важном факте: это было расширением и не является частью спецификации ARMv8. То есть ваши iPhone или iPad с процессором на ARMv8 не может запускать код, созданный для суперкомпьютера Fugaku, потому что у них нет поддержки инструкций SVE.

Для сравнения, в ARMv9 такие инструкции стали частью стандарта. Именно поэтому я говорю, что ARM кладут суперкомпьютер в карман.

Но есть и более сложная история, которая требует более подробного рассмотрения. Как видите, ARM предлагает создавать процессоры, которые способны выполнять один и тот же код вне зависимости от их стоимости и мощности.

Они делают это таким образом, что прирост производительности обычного кода может превышать определенные ранее пределы. Подобные вещи невозможны с решениями, которые Intel и AMD использовали с инструкциями AVX для своих микропроцессоров x86.

Чтобы лучше понять почему, нам нужно рассмотреть различия и сходства между векторной обработкой и инструкциями SIMD. Но сначала рассмотрим, что такое вектор.


Вы можете смотреть на векторы по-разному. Например, как на набор цифр. Но на самом деле они указывают направление в пространстве, как стрелки. Координаты (x, y) точки указывают, где находится точка. Координаты (x, y) вектора указывают, как далеко растягивается вектор по осям. Причина, по которой векторы могут иметь больше чисел, заключается в том, что они не ограничены двухмерным или трехмерным пространством. Они могут существовать в воображаемом пространстве с сотнями, если не тысячами, измерений. В математике возможно все, что вы можете вообразить.

Что такое вектор?


Вектор это просто причудливый математический термин для списка чисел. Например:

[3, 5, 9]

Удобно работать со списками чисел, обращаясь к ним по имени или иному идентификатору. Например, два вектора с именами v1 и v2.

v1  [3, 2, 1]      v2  [1, 2, 2]

И вот способ выразить, что я складываю векторы и сохраняю результат в v3.

v3  v1 + v2  ; v3 должен быть [4, 4, 3]

Почему я использую стрелки ()? Это полезно при объяснении того, что происходит внутри компьютера, потому что обычно мы храним числа в некоторой области памяти. Эта память может быть пронумерована или названа. Внутри микропроцессора есть небольшая область памяти, которая разделена на фрагменты, называемые регистрами. В микропроцессорах ARM эти регистры имеют имена, такие как x0, x1, , x31 или v0, v1, , v31.

Чтобы иметь возможность выполнять операции сложения, вычитания или умножения, числа необходимо перенести из памяти в один из регистров. Вы не можете работать с числами, хранящимися в основной памяти. Процессор выполняет операции только над содержимым регистров.


Упрощенная схема микропроцессора. Числа из памяти передаются по цветным линиям, которые называются шинами. Регистры подают числа на вход математическим сопроцессорам или другим блокам, которые выполняют вычислительные операции.

Противоположность векторам скалярная величина. Это причудливое словосочетание для отдельных чисел. Итак, простой пример для скалярных операций с использованием стрелочной нотации.

x1  3        ; записать 3 в x1x2  4        ; записать 4 в x2x2  x1 + x2  ; сложение x1 и x2 дает 7

Векторы используются для многих вещей. Даже если вы не программист, вероятно, вы использовали приложение для работы с таблицами, например, Microsoft Excel. Столбец в таблице можно рассматривать как вектор. Обычно мы рассматриваем его как один логический элемент. Например, мы можем сложить все элементы в столбце или добавлять каждую ячейку столбца с каждой ячейкой на той же строке, но в другом столбце. Примерно это происходит внутри процессора, когда мы складываем два вектора. Вместе несколько столбцов образовывают таблицы. Говоря математическим языком, несколько векторов образуют матрицы. То есть набор чисел, организованных в строки и столбцы.

Представьте, что столбцы Amount и Unit Cost это векторы. Столбец Total Cost это результат поэлементного математического вычисления двух векторов.

Это хорошее подспорье в машинном обучении и почти в любой научной работе. Первый программируемый компьютер, Z1, фактически был создан для матричных вычислений.

Хотя современные компьютеры обычно не работают с матрицами, вычисления на матрицах можно ускорить с помощью векторов. Вот почему векторные инструкции важны для ускорения машинного обучения, распознавания изображений и речи. Математика векторов и матриц называется линейной алгеброй. У меня есть вступление для любопытных: The Core Idea of Linear Algebra.

Но не будем углубляться в математику. То, что нам нужно, связано с микропроцессорами. Инструкции в современном микропроцессоре, используемые для работы с векторами, называются SIMD.

SIMD против векторных инструкций


Технически ARM Neon и SVE являются формой SIMD (Single Instruction Multiple Data). Под этими инструкциями мы подразумеваем такие вещи, как сложение, вычитание и умножение. Таким образом, основная идея SIMD заключается в том, что вы отправляете одну инструкцию для процессора, а он выполняет одну и ту же операцию с несколькими значениями одновременно.

Один поток инструкций, один поток данных (SISD) и один поток инструкций множественные потоки данных (SIMD)
Подобные наборы инструкций существуют уже некоторое время. Вы, наверное, слышали про наборы инструкций MMX, SSE, а теперь и AVX на микропроцессорах x86 Intel и AMD. Они были созданы, чтобы выполнять обработку мультимедиа, такую как кодирование и декодирование видео. Инструкции ARM Neon наиболее похожи на них. Эти инструкции выглядят так:

LDR v0, [x4]    ; v0  memory[x4]LDR v1, [x6]    ; v1  memory[x6]ADD v4.16B, v0.16B, v1.16B STR v4, [x8]    ; v4  memory[x8]

В этом примере скалярные регистры x4, x6 и x8 содержат адреса в памяти, по которым располагаются числа в памяти.

Инструкция LDR загружает числа из памяти в регистр. Инструкция STR делает обратное: записывает числа из регистра в память.

Инструкция ADD выглядит странно. Почему там есть суффикс .16B после имени каждого регистра?

Дорожки в векторной обработке


Векторные регистры, такие как v0 и v1, имеют размер 128 бит. Что это значит? По сути, это максимальное количество двоичных разрядов, которые может содержать векторный регистр.

Это устанавливает верхний предел того, над сколькими числами мы можем выполнять операцию одновременно и сколько двоичных разрядов может иметь каждое из этих чисел. Например, если вы хотите складывать 64-битные числа, то вы сможете работать только с двумя, потому что в 128-битный регистр их помещается только два. Однако если числа будут меньше, то вы сможете уместить их больше. Например, при работе со значениями цвета мы обычно представляем компоненты красного, зеленого и синего как 8-битные значения. В 128-битный регистр их поместится 16.

128/8 = 16

Это должно дать вам подсказку. 16B обозначает шестнадцать байтовых элементов. Попробуйте угадать, что означает эта инструкция сложения.

ADD v4.2D, v0.2D, v1.2D

В терминах микропроцессора мы называем 32-битное число машинным словом (word), а 64-битное число двойным машинным словом (double-word). Таким образом, .2D означает два двойных слова, а .4S четыре одинарных.

128/32 = 4

Но почему эти суффиксы есть только у инструкции сложения? Почему нет у инструкций загрузки и сохранения? Потому что при работе с памятью нам не нужно рассматривать векторный регистр как состоящий из нескольких элементов.

Количество элементов, на которые мы разбиваем регистр во время вычисления, определяет, сколько дорожек будет настроено для вычислений. Подумайте о дороге, где числа, словно машины, идут параллельно по нескольким полосам. Ниже приведен пример этого. У нас есть регистры v1 и v2, которые используют для вычислений, а результат сохраняется в регистр v3. Таким образом, мы разбиваем на два элемента (.2D), и у нас есть две дорожки для вычислений. Каждая дорожка получает одно арифметико-логическое устройство (АЛУ).

Сколько АЛУ используется в SIMD-вычислениях. У нас есть две дорожки вычислений. Каждая дорожка обслуживается одним АЛУ.

Если вам не нравятся мои иллюстрации, то вот иллюстрация ARM, которая демонстрирует задумку на четырех дорожках.

Сложение регистров v8 и v9 с четырьмя дорожками

Проблемы с инструкциями SIMD


Инструкции SIMD, подобные тем, которые вы видите ниже, могут выполняться с разными аргументами.

ADD v4.2D, v0.2D, v1.2D ADD v4.4S, v0.4S, v1.4S

Однако они кодируются как отдельные инструкции. Это быстро выходит из-под контроля, что хорошо видно на примере x86. Intel начала с MMX, затем появились SSE, SSE2, AVX, AVX2 и наконец AVX-512. MMX, например, имел 64-битные векторные регистры, поэтому вы могли выполнять параллельную работу над двумя 32-битными регистрами или восемью 8-битными.

Со временем, когда транзисторов становилось все больше, было принято решение сделать новые векторные регистры большего размера. Например, SSE2 имеет 128-битные регистры. В конце концов этого оказалось недостаточно, и мы получили AVX, а AVX2 предоставил нам 256-битные регистры. Теперь, наконец, AVX-512 представил нам невероятные 512-битные регистры. Итак, теперь мы можем вычислять шестьдесят четыре 8-битных значения цвета параллельно.

Каждый раз, когда Intel делала доступными регистры большего размера, им приходилось добавлять множество новых инструкций. Почему? Потому что длина векторного регистра прописана в инструкции SIMD. Например, инструкция ADD потребуется для:

  1. Каждого регистра длиной 64, 128, 256 или 512 бит.
  2. Для каждого из регистров нужен отдельный вариант с нужным числом дорожек.

Таким образом, добавление инструкций SIMD привело к резкому увеличению числа инструкций, особенно для x86. И конечно же, не каждый процессор поддерживает эти инструкции. Только новые будут поддерживать AVX-512.

Почему ARM не следует стратегии AMD и Intel


Эта стратегия не работает для ARM. У Intel и AMD простая миссия. Они просто пытаются сделать самые мощные узкоспециализированные процессоры, которые они могут выпустить в любое время в магазин.

ARM, напротив, пытается удовлетворить широкий спектр потребностей. ARM работает как на крошечных встраиваемых устройствах, так и на суперкомпьютерах, таких как Fugaku. ARM может предложить дизайн процессора для сервера с использованием 512-битных векторов, но его поддержка на крошечном ARM, предназначенном для работы в бюджетном телефоне, будет невозможна. Конечно, ARM может сделать доступным множество различных наборов инструкций.

И действительно, ARM предлагает разные профили для разных сегментов рынка. Но ARM по-прежнему заинтересованы в том, чтобы одно программное обеспечение могло работать с широким спектром их процессоров.

SVE и SVE2 позволяют ARM задавать разную физическую длину векторных регистров для каждого типа микросхем. В SVE/SVE2 векторный регистр должен иметь длину от 128 до 2048 бит. Для смартфоном с низким энергопотреблением они могут продавать дизайны с 128-битными векторными регистрами, а для суперкомпьютеров с 2048-битными.

Красота SVE в том, что один код будет работать как на суперкомпьютере, так и на дешевом телефоне. Это невозможно с инструкциями SIMD x86. Хотя я не являюсь экспертом по асемблерному коду ARM, судя по тому, как выглядит код при использовании Neon и SVE, мне кажется, что последний будет более эффективным даже при равной длине векторного регистра.

Причина заключается в том, что вы получаете более короткий ассемблерный код. Это означает, что меньше инструкций будет помещено в кэш. Меньше инструкций будет декодировано и выполнено. Позвольте мне объяснить, что я имею в виду. Когда микропроцессор получает инструкцию из памяти, например, сложение или умножение двух чисел, ему необходимо определить, что эта инструкция значит. Это называется декодированием и требует мощности. Чем меньше инструкций декодируется, тем дольше живет аккумулятор.

SVE в действии


Если мы посмотрим на инструкции Neon, то они кодируют количество дорожек так же, как указано в предыдущем примере.

ADD v4.2D, v0.2D, v1.2D ADD v4.4S, v0.4S, v1.4S

Но если мы переведем это в инструкции SVE, то мы увидим что-то подобное.

ADD v4.D, v0.D, v1.D ADD v4.S, v0.S, v1.S

Это означает, что мы больше не указываем, сколько дорожек вычислений мы выполняем. Используя инструкции SVE при компиляции, мы не знаем, сколько дорожек будет использоваться, поскольку не знаем длину векторного регистра.

Предикация


Вместо этого в SVE используется то, что мы называем предикацией. Есть набор специальных регистров p0, p1, , p15, которые работают как маски для вычислительных дорожек. Их можно использовать для включения или выключения дорожек. Таким образом, использовавшаяся ранее инструкция сложения выглядела бы так:

ADD v4.D, p0/M, v0.D, v1.D

Теперь у нас есть дополнительный аргумент p0/M, который позволяет процессору сохранять результаты сложения v0 и v1 в v4 только когда соответствующий элемент p0 равен логической единице (истина). В псевдокоде это выглядит следующим образом.

while i < N   if p0[i] == 1      v4[i] = v0[i] + v1[i]   else      v4[i] = v0[i]   end   i += 1end

Регистр предикатов используется, например, для загрузки и сохранения данных. Пример для загрузки данных из памяти.

LD1D z1.D, p0/Z, [x1, x3, LSL #3]

Здесь происходит несколько процессов, поэтому необходимо некоторое объяснение. [x1, x3, LSL #3] это типичный для ARM способ указания адреса памяти. Это можно прочесть так:

base_address = x1 + x3*2^3z1  memory[base_address]

Но поскольку мы используем предикат, то это не совсем правильно. Нам нужно отфильтровать то, что загружается. Более точно это выглядит так:

base = x1 + x3*2^3while i < N   if p0[i] == 1      v1[i] = memory[base + i]   else      v1[i] = 0   end   i += 1end

Эта концепция с масками существует во многих языках высокого уровня например, в Python, R и Julia. Пример на языке высокого уровня может помочь донести идею. Пример из командной строки Julia, но должно быть аналогично в Python и R.

julia> mask = [false, true, true, false];julia> A = [2, 4, 8, 10];julia> B = [1, 3, 7, 9];julia> A[mask]2-element Vector{Int64}: 4 8 julia> B[[true, false, false, true]]2-element Vector{Int64}: 1 9 julia> A[mask] + B[mask]2-element Vector{Int64}:  7 15

В этом примере вы видите, что у нас есть векторы с четырьмя элементами. Мы используем маску, аналогичную регистрам предикатов, для выбора двух средних элементов.

Таким образом, мы можем выполнить сложение только двух средних значений.

Как работать с вектором неизвестной длины


Предикаты на самом деле являются обобщением условных операторов для векторной обработки. Естественно, вы не можете перепрыгивать через код для каждой дорожки. Для выполнения различных условий на различных дорожках мы используем предикаты.

Это помогает нам значительно упростить код векторной обработки и избежать необходимости знать точную длину вектора. Допустим, нам нужно обработать шесть 32-битных значений. То есть N = 6, и это единственное, что вы знаете во время компиляции. Инструкции Neon будут выглядеть так:

ADD v4.4S, v0.4S, v1.4S  ; v4  v0 + v1

Вы сделали это один раз, но вам осталось обработать еще два элемента. Если вы повторите инструкцию, то обработаете восемь элементов, что больше, чем нужно. Таким образом, код векторной обработки будет делать столько, сколько может, а остатки мы должны будем вычислить с помощью простых скалярных операций.

С SVE этого делать не придется. Вместо этого нам приходит на помощь волшебная инструкция WHILELT. Вот пример:

WHILELT p3.s, x1, x4

Но что она делает? Я объясню на примере псевдокода. Допустим, есть M дорожек для векторной обработки. Вы не знаете значение M до начала выполнения, но, допустим, что M = 4. Тем не менее, мы знаем количество элементов, которые хотим обработать, то есть N = x4 = 6. Инструкция WHILELT (WHILE Less Than, пока меньше чем) работает так:

i = 0while i < M   if x1 < x4      p3[i] = 1   else      p3[i] = 0  end  i += 1  x1 += 1end

Таким образом, если мы представим выполнение этих векторных операций в цикле, то на первой итерации p3 будет выглядеть так:

x1 = 0p3 = [1, 1, 1, 1]

На второй итерации в какой-то момент x1 станет больше, чем x4, поэтому получаем следующее:

p3 = [1, 1, 0, 0]

Таким образом, в коде не нужно явно указывать, на скольких дорожках мы работаем. Инструкция WHILELT гарантирует, что все дорожки включены, пока мы не дойдем до конца.

Так работает вся обработка SIMD. Вы обрабатываете партии чисел. Так, например, если вам нужно обработать 20 элементов, а ваш векторный регистр вмещает 4 дорожки, то вы можете сделать всю работу за 5 итераций (54 = 20). Но что если у вас 22 элемента?

Вы не можете выполнить полный пакет из четырех элементов. Таким образом, вам нужно доделать остатки вручную, по одному элементу за раз. С регистрами предикатов такой проблемы нет. Вы просто убираете из маски последние элементы. Это работает и с записью элементов в память.

Операции загрузки и сохранения


Другой важной особенностью SVE-инструкций является поддержка того, что мы называем операциями сборки-разборки (gather-scatter). Это означает, что вы можете заполнить векторный регистр данными, которые распределены по нескольким ячейкам памяти, всего за одну операцию. Точно так же вы можете записывать результаты из вектора в несколько местоположений. Принцип аналогичен тому, что мы обсуждали с предикатами.

Почему это полезно? В языках программирования более высокого уровня данные хранятся обычно следующим образом.

struct Sale {    int unit_price;    int sold_units;    int tax;}Sale sales[1000];

Допустим, у нас тысячи таких объектов. Обычно мы хотим проводить расчеты между связанными полями. Например, умножить цену unit_price на количество проданных единиц sold_units. Это значит, что вы хотите, чтобы в одном векторном регистра были цены за единицу, а в другом количество проданных единиц. Однако значения этих полей не лежат в памяти последовательно. Они чередуются.

Есть много таких деталей, которые позволяют применять SVE-инструкции к гораздо большее разнообразному коду. Можно векторизовать больше циклов for, что дает больше возможностей для повышения производительности.

Что предлагает SVE2?


Здесь, вы, естественно, задаетесь вопросом, а что добавляет SVE2, чего еще нет в SVE?

Расширение SVE было необязательным для архитектуры ARMv8. В то время SVE2 это часть стандарта. Это означает, что Neon и SVE получили еще более тесную интеграцию. В SVE добавлены инструкции, которые делают SVE2 заменой Neon. Теперь вы можете делать все, в чем был хорош Neon с помощью SVE2.

Помните, SVE создавался только для суперкомпьютерных вещей, а для мультимедийных рабочих нагрузок, для которых создавался Neon? Мультимедийным материалам обычно не нужны длинные регистры. Рассмотрим цветной пиксель, закодированный как RGBA. Это четыре 8-битных значения, которые помещаются в 32-битный регистр.


Каждый пиксель состоит из четырех компонент: красный, зеленый, синий цвета и прозрачность. Каждый байт должен вычисляться независимо. Мы можем сделать это, используя 32-битный векторный регистр с 4 дорожками.

Однако с SVE2 эти задачи, которые больше подходят для коротких векторных регистров, также хорошо работают с векторными регистрами с переменной длиной.

Это дает ARM отличный набор инструкций, который может работать как с наиболее энергоэффективными, так и с наиболее производительными микросхемами. При этом пользователям необходимо выполнить компиляцию только один раз. Помимо этого, получается более простой код с точки зрения компилятора. А ARM не нужно участвовать в этой гонке вооружений с инструкциями SIMD, в которой участвуют Intel и AMD.

Им не нужно каждые несколько лет добавлять множество новых SIMD-инструкций. SVE2 дает фундамент с большой стабильностью и хорошим пространством для роста.

Последствия для пользователей, разработчиков и отрасли


Для разработчиков это значит, что написание и оптимизация кода ARM станет проще. Разработка программ для машинного обучения, распознавания лиц и голоса станет проще. Не придется беспокоиться, поддерживает ли целевая платформа нужные инструкции.

Для индустрии это значит, что компании смогут поставлять более разнообразный набор устройств, которые используют машинное обучение. Пользователи же будут меньше зависеть от доступа к сети, поскольку устройство сможет делать то, что раньше делало облако.

ARM также будет все больше вытеснять Intel и AMD из прибыльного бизнеса в центрах обработки данных. Я не являюсь экспертом по дизайну микросхем, но, видя, как RISC-V использует этот набор инструкций и понимает все преимущества, мне кажется, что Intel и AMD совершили ошибку, когда отказались от ARM. Их стратегия с SIMD не кажется мне разумной. Подозреваю, что эта ошибка будет их преследовать.

Подробнее..

Модульный открытый ноутбук для параноиков начали рассылать заказчикам

13.04.2021 00:19:36 | Автор: admin

Около года назад на Хабре появилась статья об открытом в плане железа и ПО модульном ноутбуке MNT Reform, который предназначается для пользователей, которым крайне важна сохранность персональных данных. Это устройство было даже названо ноутбуком для параноиков, хотя, конечно, это не официальное название.

Тогда, в мае прошлого года, была запущена краудфандинговая кампания. Она собрала необходимые для производства устройства средства, и сейчас авторы объявили о старте отправки ноутбука заказчикам. Первые 25 устройств отгружены покупателям из ЕС, своей очереди ждут еще 450 ноутбуков их отправят в ближайшее время. Что собой представляет это чудо техники?

Характеристики



  • Процессор: 4-ядерный ARM Cortex-A53 (1.5 GHz) NXP/Freescale i.MX8MQ. Как процессор, так и память съемные, модуль выполнен в форм-факторе SO-DIMM.
  • ОЗУ: 4 GB LPDDR4.
  • Видеочип: Vivante GC7000Lite GPU. Поддержка OpenGL 2.1, ES 2.0, драйвер из основной ветки ядра Linux.
  • Дисплей: Full HD (1920x1080 pixels) 12.5" IPS eDP, который подключается через интерфейс MIPI-DSI. Есть еще совсем миниатюрный 128x32px OLED экран для вывода системных сообщений.
  • Порты: 3x USB 3.0 (Type-A), Gigabit Ethernet port. miniPCIe Wi-Fi.
  • Накопитель: Internal M.2 M-key socket for NVMe SSD, есть слот для карт памяти SD.
  • PCIe: 1x miniPCIe socket (PCIe 2.0 1x), 1x M.2/NGFF socket M-key (PCIe 2.0 1x)
  • Клавиатура: механическая клавиатура с Kailh Choc Brown Switches и подсветкой.
  • Трекбол (опционально): USB-трекбол с 5 механическими переключателями.
  • Трекпад: ну, он есть.
  • Корпус: модульный корпус из анодированного алюминия. Нижняя крышка выполнена с использованием полупрозрачного пластика.
  • Аудио: Wolfson WM8960 ADC/DAC.
  • Камера: встроенной нет (для параноиков же, зато есть MIPI-CSI коннектор.
  • Батарея: съемные ячейки 18650, 12 Ah/3.2 V. Их хватает примерно на 5 часов работы.
  • Системный контроллер: NXP LPC11U24 ARM Cortex-M0.
  • ОС: Debian GNU/Linux 11, Linux 5.x.
  • Размеры: 29 x 20.5 x 4 см.
  • Вес: ~1.9 кг.

А теперь смакуем подробности



Батарея. О ней стоит поговорить еще раз. Дело в том, что использование открытых банок 18650 беспроигрышный вариант. Да, это не плоская батарея, но зато в любой момент прохудившийся элемент можно заменить на свежий, не опасаясь блокировки контроллера или любых других непрятностей.


Материнская плата. Ее основное достоинство возможность подключения системы на модуле (SoM). Как и говорилось выше, модуль с процессором, видеочипом и ЗУ вставляется в материнку как SO-DIMM. Еще один положительный момент для подключения дисплея не нужен HDMI/DisplayPort. Вместо этого используется MIPI DSI --> eDP конвертер.


SoM. Здесь разработчики не изобретали велосипед, а использовали систему на модуле от Boundary Devices. Кроме уже озвученных элементов, SoM включает USB и PCIe контроллеры. Если есть возможность спроектировать собственный модуль без проблем.


Клавиатура. Она необычная, особенно непривычен небольшой пробел. Кому-то, возможно, такое решение покажется удобным. Над модулем клавиатуры находится небольшой экранчик, вывод информации на него модифицируется т.е. можно выбирать, какие статусные сообщения выводятся.


Дисплей. Ничего необычного, это 12.5" IPS eDP (embedded DisplayPort) панель с FullHD-разрешением.


Трекбол и тачпад. Выше было указано, что трекбол опциональное решение. Можно установить либо его, либо тачпад.

Корпус. В качестве нижней крышки используется полупрозрачный пластик, через который видна начинка.

Все идеально?


Не совсем. С ноутбуком все хорошо, кроме одного производительности. Процессор, установленный в системе, несколько быстрее, чем Allwinner A64, на котором основана система ноутбука PineBook Linux стоимостью в $100. Но вот уже Rockchip RK3399 выигрывает в производительности. Этот чип стоит в Pinebook Pro за $220. Ну и, конечно, процессор модульного ноутбука безбожно отстает от любых других чипов, установленных в более-менее современных ноутбуках с Windows или Linux OS.

Еще один недостаток стоимость девайса. MNT Reform DIY Kit, набор для самостоятельной сборки ноутбука, стоит $999. Максимальная конфигурация с 1 TB NVMe SSD, беспроводным модулем mPCIe Wi-Fi, мануалом и прочими плюшками стоит $1500.

Дороговато, конечно, но кампания на СrowdSupply собрала $388 291 при запланированных $115 000.

По словам разработчиков, MNT Reform представляет собой:
  • Почти полностью открытый ноутбук, который можно модифицировать как душе угодно, заменять сломанные модули или менять устаревшие компоненты на более производительные/функциональные.
  • Систему с защитой персональных данных. В ноутбуке нет камер, микрофонов, WiFi можно отключать. При необходимости персональные данные можно хранить на SD-карте. Есть и шифрование жесткого диска с LUKS.
  • Печатную машинку, которую можно использовать для офисных целей. Любые офисные программы, браузер и т.п. работают без проблем.
  • Промышленную систему. Благодаря чипсету ноутбук можно использовать в качестве промышленной рабочей лошадки.
  • Платформу для разработки ARM 64-bit ПО. Ну, здесь и так все понятно.
  • Обучающую систему. MNT Reform можно использовать в качестве базы для обучения принципам работы железа, ПО, защиты информации и т.п. Подходит и детям, и взрослым.

Официальная страница ноутбука вот здесь. Кроме базовой информации, ресурс приводит таблицу со сравнением MNT Reform с другими системами.

Подробнее..

MirkoPC док-станция для Raspberry Pi 4, превращающая малинку в полноценный ПК

20.04.2021 14:21:11 | Автор: admin

Raspberry Pi 4 Model B отличный одноплатник, который можно использовать для решения обширного спектра задач. Все бы хорошо, но у платы, в силу ее небольшого размера, ограниченное число портов и коннекторов. Потенциально плата поддерживает гораздо большее их количество, чем реализовали разработчики.

Вот бы добавить HDMI, несколько USB, Ethernet! И это уже можно сделать, причем почти без усилий. Разработчик из Польши по имени Mirek предложил собственное решение своеобразную док-станцию для малинки, которая превращает ее в полноценный Linux-ПК. На этой плате есть несколько выходов для дисплеев, USB-порты, разъем для подключения PCIe NVMe и кое-что еще.

Стоит напомнить, что сама малинка четвертой модели базируется на четырехъядерном ARM Cortex-A72. Есть Wi-Fi 6 и Bluetooth 5.0. Плата MirkoPC добавляет к этому:

  • 1 x M.2 2242/2280 M-key сокет (PCIe x1 Gen 2);
  • 1 x microSD слот;
  • 1 x Gigabit Ethernet порт;
  • 2 x HDMI-порта (1 обычный, 1 micro);
  • 4 x USB 2.0;
  • 1 x 28-pin GPIO header;
  • 2 x MIPI CSI-2 интерфейса камеры;
  • 2 x MIPI DSI интерфейсы дисплея;
  • 1 x 3.5mm;
  • 1 x USB-C порт питания (5V/3A).

Кроме того, у платы есть DAC-конвертер (вплоть до 32-bit/384 kHz) и усилитель наушников, плюс модуль часов реального времени с батарейкой, а также инфракрасный порт для использования в качестве пульта управления. Еще разъем для подключения кулера и светодиоды.

Несмотря на то, что малинка не самая мощная плата в своем классе (она уступает, например, Intel NUC), одноплатник оснащен флагманским для Raspberry Pi чипом Broadcom BCM2711. При необходимости можно приобрести Compute Modules с 8 ГБ ОЗУ LPDDR4-3200 и 32 ГБ внутренней памяти.

Новая разработка дает возможность установить microSD или даже NVMe SSD любого объема.


Потребляет это чудо техники целых 15 Ватт. Этого достаточно для проведения вычислений, но вот при условии подключения того же SSD, который и сам является существенным потребителем энергии, могут возникнуть проблемы. Разработчик говорит, что в будущих версиях платы этого недостатка не будет. Да и проблема не очень большая: что-то может пойти не так лишь при очень активном потреблении платы и накопителя.

Купить плату пока нельзя разработчик создал лишь рабочий прототип. Для коммерциализации проекта он планирует запустить краудфандинговую компанию, которая позволит масштабировать производство платы MirkoPC и сделать ее доступной для всех желающих.

Если есть желание получить нечто подобное прямо сейчас, то вот похожий проект, который называется TOFU.


Здесь тоже куча портов и коннекторов:

  • Gigabit Ethernet;
  • M.2 2242 сокет;
  • HDMI-порт;
  • 3 x USB Type-A;
  • 1 x USB Type-C OTG;
  • microSD слот;
  • 40-pin Raspberry Pi GPIO header;
  • коннекторы для экранов и камеры;
  • 2 x power inputs (2.1 мм и 3.5 мм).

Стоимость TOFU около $110. Скорее всего, и плата от польского разработчика будет стоить примерно столько же.

Подробнее..

Китайская компания начала поставки оборудования для производства 5-нм чипов

11.04.2021 14:15:43 | Автор: admin

В этом году мы несколько раз писали об успехах китайских разработчиков оборудования для производства чипов. Поднебесная после начала торговой войны с США стала очень активно внедрять импортозамещение, причем достаточно успешно.

Например, в январе стало известно о том, что китайские компании разрабатывают собственные процессоры для мобильных устройств и ноутбуков с десктопами. Вполне может быть, что в ближайшем будущем эти компании станут опасными конкурентами таких гигантов, как TSMC, Samsung и других. Ну а сейчас появилась новость о том, что китайская компания поставляет собственное оборудование для производства 5-нм чипов крупнейшим производителям мира.

Речь идет об AMEC, ее руководитель Джеральд Инь на отчетной конференции заявил, что ряд мировых лидеров по производству 5-нм чипов используют промышленные установки компании. К сожалению, информация о том, кто именно закупил оборудование, не раскрывается. Но и особой загадки нет, поскольку именно лидеров в этом направлении не так много это либо Samsung, либо TSMC, либо обе компании вместе.

Оборудование, о котором рассказал представитель компании, предназначено для плазменного сухого травления, которое называется еще реактивным ионным травлением. В ходе производства с кристалла снимается один слой за другим при помощи плазмы.

Китайская компания предоставляет оборудование для обработки 300-нм кремниевых подложек, которое может применяться для широкого спектра техпроцессов от 65 нм до 5 нм.

Два шага вперед и ни одного назад


Сейчас китайцы производят собственные чипы как процессоры, так и графические ускорители. Неплохо показало себя совместное предприятие Via Technologies и правительства Китая. В прошлом году компания выпустила процессоры KaiXian KX-6780A и KX-U6880A.

Первый из этих процессоров получил восемь ядер собственной разработки компании. Процессор поддерживал инструкции SSE 4.2 и AVX, виртуализации и шифрования. Частота работы около 2,7 ГГц, выполнен чип по 16-нм технологии.


Не отстают и другие компании, включая ту же Huawei, попавшую под санкции Китая. Всего в производство чипов Китай инвестирует $1,4 трлн долларов. Средства получат Alibaba Group, Huawei Technologies Co. Ltd, SenseTime Group Ltd. и ряд других высокотехнологичных компаний. Главная задача, которая ставится перед ними, снизить зависимость электронной отрасли Китая от других стран, преимущественно США.

В рамках развития собственной полупроводниковой отрасли Китай занимается и охотой за головами. Так, очень активно за профессионалами из этой сферы охотятся две китайские компании: Quanxin Integrated Circuit Manufacturing (QXIC) и Wuhan Hongxin Semiconductor Manufacturing Co (HSMC). Специалистам, которых приглашают на работу в Китай, предлагают зарплату в 2-3 раза больше, чем они получали на предыдущем месте работы. Перед таким предложением устоять могут немногие.

Подробнее..

Китайская компания Loongson Technology разработала с нуля новую процессорную архитектуру

18.04.2021 20:08:22 | Автор: admin

О компании Loongson Technology регулярно пишут на Хабре. Ее процессоры на архитектуре MIPS изначально использовались китайскими же производителями нетбуков и телеприставок. Затем разработки компании применялись при создании гораздо более производительных систем. Например суперкомпьютера Dawning 6000 мощностью более 1000 терафлопс и других подобных систем.

Практически все эти процессоры создавались на базе уже существующих архитектур, главным образом, MIPS. Ну а сейчас стало известно о том, что компания представила разработанную с нуля собственную архитектуру, которая получила название Loongson Architecture или LoongArch. Это не только достижение самой компании, но и важный этап в процессе импортозамещения в китайской индустрии электроники.

LoongArch что это и зачем?


Ранее основанные на архитектуре MIPS процессоры позволяли сохранять совместимость с программным обеспечением, разработанным для MIPS64, включая ПО для суперкомпьютеров. Это было одним из преимуществ чипов от Loongson Technology.

Зачем компании новая архитектура? Она решила стать независимой после того, как MIPS Technologies перешла на RISC-V, о чем мы, кстати, писали. Ранее MIPS Technologies занималась развитием архитектуры и лицензированием интеллектуальной собственности, которая связана с процессорами MIPS. Сами чипы компания не производила. Но вот перерожденная организация займется выпуском процессоров, но уже на базе архитектуры RISC-V.

Новую архитектуру уже оценили независимые эксперты, выяснив, что у нее нет ничего общего с ALPHA, ARM, MIPS, POWER, RISC-V или х86. Компания разработала собственный формат инструкций, их кодирование, режимы адресации и т.п. LoongArch содержит около 2000 проприетарных инструкций. По словам разработчиков, они удалили устаревшие инструкции для обеспечения пониженного энергопотребления и более эффективной работы. В дополнение к базовому набору инструкций компания добавила инструкции расширения двоичного преобразования (LBT), инструкции расширения векторной обработки (LSX), инструкции расширения расширенной векторной обработки (LASX) и инструкции расширения виртуализации (LVZ), сообщает PC Watch.


И сама разработка не является просто очередной теоретической разработкой, практическую реализацию которой откладывают затем долгий ящик. Нет, на ее основе уже созданы и работают 12-нм процессоры Loongson 3A5000 и 3C5000. У первого 4 ядра на частоте 2,5 ГГц, он предназначен для обычных десктопных ПК. Второй получил 16 ядер, это серверный процессор. На плате сервера можно установить вплоть до 16 таких чипов.

Обе модели процессоров поддерживают быструю трансляцию команд других архитектур, что позволяет на них без перекомпиляции запускать обычные операционные системы. Оба продукта поступят в продажу во второй половине этого года.

Что все это значит для Китая?


Как и говорилось выше возможность развивать производство собственных чипов, как десктопных, так и процессорных, без зависимости от иностранных компаний. Еще в прошлом году эта компания выпустила MIPS-процессор 3A4000/3B4000. Тактовая частота 2.0 GHZ, 4 ядра, в синтетическом тесте он набрал 128 гигафлопс, производственная технология 28 нм.


Тогда говорилось, что процессоры полностью отечественные, а не заказанные у сторонних аутсорсеров. Кстати, именно так поступает Huawei Hisilicon, она заказывает свои процессоры Kirin и Kunpeng у партнеров.

На базе нового чипа создавались ПК, которые уже поступили в продажу. Они работают на основе дистрибутива Loongnix или любой другой MIPS-совместимой системе.

В начале этого года стало также известно и о новом процессоре еще одной китайской компании Zhaoxin Semiconductor. Она является объединенным предприятием Via Technologies и правительства Китая. В прошлом году компания выпустила процессоры KaiXian KX-6780A и KX-U6880A. Первый из этих процессоров получил восемь ядер собственной разработки компании. Процессор поддерживал инструкции SSE 4.2 и AVX, виртуализации и шифрования. Частота работы около 2,7 ГГц, выполнен чип по 16-нм технологии.

Несмотря на скепсис некоторых экспертов, сомневающихся в способности Китая наладить производство собственных процессоров, Поднебесная делает очень заметные успехи в этой отрасли. В целом, это неудивительно, если учесть чрезвычайно активные усилия страны, предпринимаемые для того, чтобы не зависеть от технологий США. Правительство Китая собирается вложить около $1,4 трлн в развитие высоких технологий до 2025 года. Средства планируется предоставить китайским компаниям, производителям электроники и софта. В том числе и разработчикам чипов.

Кроме инвестирования средств в инфраструктуру, немало тратит страна и на охоту за головами, то есть на поиск и привлечение талантливых специалистов, способных разработать чипы. В настоящее время за квалифицированными инженерами охотятся две китайские компании: Quanxin Integrated Circuit Manufacturing (QXIC) и Wuhan Hongxin Semiconductor Manufacturing Co (HSMC). Им уже удалось переманить больше сотни сотрудников из TSMC, предложив тем зарплату в два раза выше.

Ну и разработка процессоров на полностью независимой архитектуре еще один заметный шаг на пути к независимости полупроводниковой промышленности Китая. Правда, лишь время покажет, способна ли компания не только разработать новый процессор, но и создать конкурентоспособную экосистему для LoongArch.

Подробнее..

Конгрессмены попросили президента США запретить продажу ПО для разработки полупроводниковых чипов Китаю

19.04.2021 20:16:49 | Автор: admin

Несколько конгрессменов требуют запрета продажи любого ПО для разработки современных полупроводниковых элементов КНР. Речь идет об основополагающих технологиях, которые американцы считают важной частью национальной безопасности страны.

В настоящее время лишь Samsung и TSMC освоили 5-нм техпроцесс. Китайские компании осваивают пока более старые технологии. Как мы уже писали, КНР очень активно и, главное, успешно развивает разработку процессоров. Американцы считают, что если закрыть китайцам доступ к технологиям производства чипов, то это отбросит КНР на много лет назад в вопросе полупроводниковых элементов.

Насколько это серьезно?


В целом, это сложная ситуация, поскольку Китай сильно зависит от иностранных поставщиков как ПО, так и железа для производства чипов. С другой стороны, Поднебесная не могла не предвидеть такой шаг со стороны своего торгового противника, так что, возможно, уже продумала обходные пути.

Собственные аппаратные и программные инструменты Китая морально устарели они отстают от современных лет на 8-10. Если закрыть доступ к EDA, Китаю придется очень постараться, чтобы достичь современного уровня развития полупроводниковой электроники США. Но если все получится, то в мире появится, вероятно, сразу несколько компаний, которые смогут производить современные чипы.

Полупроводниковый рынок Китая никогда не находился на переднем крае развития технологий китайцы активно пользовались услугами и товарами сторонних компаний. За время торговой войны КНР удалось сократить разрыв, но, чтобы ликвидировать его полностью, нужно приложить массу усилий, затратить немало ресурсов. И даже деньги здесь решают далеко не все почему так, поговорим ниже.

При этом США последовательно продолжают политику давления на электронную отрасль Китая. Например, несколько дней назад правительство США запретило поставлять процессоры компании Phytium. Стоит напомнить, что она разрабатывала компьютеры Tiahne, не раз входившие в рейтинг мощнейших суперкомпьютеров мира. Запрет объясняется тем, что разработки компании применяются в суперкомпьютерах КНР, мощности которых используются, в частности, армией Китая.

А что Китай?


Поднебесная старается побыстрее развернуть собственное производство чипов. Так, в прошлом году Китай заявил об инвестициях в эту отрасль более $1,4 трлн. Плюс китайские компании переманивают ключевых инженеров TSMC, стремясь обогнать США в производстве чипов.


Кроме того, на днях стало известно о том, что китайская компания Loongson Technology разработала с нуля собственную процессорную архитектуру. Она решила стать независимой после того, как MIPS Technologies перешла на RISC-V. Ранее MIPS Technologies занималась развитием архитектуры и лицензированием интеллектуальной собственности, которая связана с процессорами MIPS. Сами чипы компания не производила. Но вот перерожденная организация займется выпуском процессоров, но уже на базе архитектуры RISC-V.

По оценке независимых специалистов, у этой архитектуры нет ничего общего с ALPHA, ARM, MIPS, POWER, RISC-V или х86. Компания разработала собственный формат инструкций, их кодирование, режимы адресации и т.п. LoongArch содержит около 2000 проприетарных инструкций. По словам разработчиков, они удалили устаревшие инструкции для обеспечения пониженного энергопотребления и более эффективной работы. В дополнение к базовому набору инструкций компания добавила инструкции расширения двоичного преобразования (LBT), инструкции расширения векторной обработки (LSX), инструкции расширения расширенной векторной обработки (LASX) и инструкции расширения виртуализации (LVZ), сообщает PC Watch.

Все упирается в EUV


Речь идет о технологии фотолитографии в глубоком ультрафиолете, которая является ключевой при производстве современных процессоров. Соответствующее оборудование производит компания ASML из Нидерландов. И она не может теперь поставлять свои системы китайцам, поскольку последние изготовлены с использованием американских технологий. Американцы же, как мы знаем, запретили передавать их в КНР.


Кроме ASML, фотолитографические машины производят и другие компании, например, Canon и Nikon. Но только у нидерландской компании есть системы для фотолитографии в глубоком ультрафиолете с длиной волны 13,5 нанометров.

Степпер это главная система для изготовления полупроводниковых интегральных схем. Называется она так потому, что экспонирование выполняется небольшими прямоугольными участками, как бы шагами, с проверкой позиционирования каждого шага.

Оборудование EUV производит лишь ASML, у конкурентов его нет. У китайцев, насколько можно понять, его тоже нет. Компания SMIC, которая является одним из главных производителей полупроводников из Поднебесной, сделала заказ на EUV у ASML еще в 2018 году, но из-за торговой войны с США и санкций оборудование Китаю не поставили. Сейчас весьма сомнительно, что SMIC вообще когда-либо получит доступ к этим системам. А без них современные чипы не выпустить.

Ну а теперь, кроме EUV, американцы планируют запретить поставки любых других систем и ПО для разработки современных чипов. Так что Китаю придется сложно. Удастся ли китайцам преодолеть это препятствие? Покажет только время.

Подробнее..

США запретили TSMC производить чипы для разработчика суперкомпьютеров Tiahne

16.04.2021 20:09:46 | Автор: admin

Торговые войны Соединенных Штатов с Китаем продолжаются. Кроме Huawei, сейчас США стали оказывать давление на компанию Phytium, которая разрабатывала суперкомпьютеры Tiahne, не раз входившие в рейтинг мощнейших суперкомпьютеров мира.

Способ влияния простой и эффективный одновременно: крупнейшему поставщику чипов TSMC просто запретили производить процессоры для Phytium. Объяснили это тем, что разработки Phytium применяются в суперкомпьютерах КНР, мощности которых используются, в частности, армией Китая.

Почему Phytium попала в немилость?


По мнению чиновников США, отвечающих за введение санкций, эта компания имеет тесные связи с китайскими военными. Такие же обвинения получила и компания Huawei, когда на нее накладывали санкции. Phytium разрабатывает процессоры на архитектуре ARM, и приостановка сотрудничества с TSMC означает полную остановку процессов разработки у Phytium. Такие процессоры просто некому больше производить.

Phytium и Huawei не единственные компании из КНР, которые сейчас находятся под санкциями. США включили в черный список еще шесть компаний, которые имеют отношение к высокопроизводительным вычислениям (high performance computing, HPC) и суперкомпьютерным платформам. В список вошли:

  • Шанхайский центр проектирования высокопроизводительных интегральных микросхем (Shanghai High-Performance Integrated Circuit Design Center).
  • Национальный суперкомпьютерный центр Цзинаня (National Supercomputing Center Jinan).
  • Национальный суперкомпьютерный центр Чжэнчжоу (National Supercomputing Center Zhengzhou).
  • Национальный суперкомпьютерный центр Шэньчжэня (National Supercomputing Center Shenzhen).
  • Национальный суперкомпьютерный центр Уси (National Supercomputing Center Wuxi).
  • Sunway Microelectronics.
  • Они, по мнению чиновников США, разрабатывали суперкомпьютерные системы и их компоненты для военных Китая, помогая создавать оружие массового поражения.

Санкции на компании из Китая, которые разрабатывают суперкомпьютерные системы, к слову, начали накладывать давно. Еще в 2016 году китайские суперкомпьютерные центры в Гуанчжоу и Тяньцзине были внесены в черный список организаций, сотрудничающих с государством или военными. Список пополнили еще при президентстве Барака Обамы задолго до избрания Трампа. Тот же институт NUDT, который разработал суперкомпьютер Tianhe-2А, тоже попал в немилость.


И что теперь?


Компании TSMC придется подчиниться требованиям. Ее руководство уже заявило о том, что собирается поставить все чипы, заказанные китайцами, до 9 апреля 2021 года. После этого выпуск продукции для бывшего партнера будет прекращен. Пока что TSMC ничего не рассказала о планах по работе с другими китайскими компаниями, которые также попали под санкции. Будут с ними прекращены отношения или нет, пока неясно.

Скорее всего, Китай начнет отставать в производстве суперкомпьютеров, пока не освоит производство чипов самостоятельно. Стоит отметить, что Phytium с National University of Defense Technology разрабатывала суперкомпьютеры Tianhe-1 и Tianhe-2, которые не так давно входили в тройку самых производительных систем мира.


В прошлом году китайские суперкомпьютеры занимали 214 позиций из 500 в рейтинге Top 500.

Сейчас обе компании участвуют в разработке суперкомпьютера Tianhe-3, который также войдет в рейтинг. Его должны были запустить в работу еще в 2020 году, но из-за пандемии и усложнения условий логистики сборку и запуск перенесли. Возможно, из-за санкций США запуск снова придется сдвинуть на неопределенный срок.

В 2019 году санкции США, введенные против компании Sugon, помешали создать вовремя суперкомпьютер Sugon, который разрабатывался, кстати, вместе с американской компанией AMD. То же самое произошло с компаниями Higon, Chengdu Haiguang Integrated Circuit, Chengdu Haiguang Microelectronics Technology и Институтом компьютерных технологий Уси Цзяннань (Wuxi Jiangnan Institute of Computing Technology).

Кстати, та же компания Phytium использует собственные разработки для создания суперкомпьютеров. В январе мы писали, что она представила 8-ядерный ARM-процессор D2000 для производительных ПК. Его можно использовать как для небольших ПК в форм-факторе Mac Mini, так и для обычных десктопов.

У новинки 8 ядер FTC663, совместимых с ARMv8. Энергопотребление чипа составляет 25 Вт при работе на частотах 2,302,60 ГГц. У каждого ядра четыре конвейера с внеочередным исполнением команд, динамическим предсказателем ветвлений, плюс новыми блоками INT и FP. Для того, чтобы ускорить рабочие нагрузки с плавающей запятой, разработчики добавили поддержку инструкций Arm ASIMD.


Но вот производит эти чипы TSMC. И здесь действительно все сложно: чипы подобного уровня может производить очень ограниченное число компаний в мире. Скорее всего, кроме TSMC и Samsung на это пока никто не способен. Но и Samsung, и TSMC вынуждены следовать указаниям США.

Правда, Китай старается быстро развернуть собственное производство чипов. Так, в прошлом году Поднебесная заявила об инвестициях в эту отрасль более $1,4 трлн. Плюс китайские компании переманивают ключевых инженеров TSMC, стремясь обогнать США в производстве чипов. Возможно, вскоре Китай сможет производить процессоры для суперкомпьютеров самостоятельно. Когда это произойдет, сказать сложно.

Подробнее..

Конец Золотого Века. История процессоров поколения Intel Pentium III. Часть 2

06.04.2021 12:11:10 | Автор: admin

Это вторая часть статьи история Pentium III оказалась слишком насыщена событиями и уместить их в одну статью, не сделав ее чрезмерно тяжеловесной не получается. Давайте вспомним, что было в первой части:

  • Мы сравнили поздний Pentium II (Deschutes) и ранний Pentium III (Katmai) и почти не нашли отличий.
  • Удивились производительности встроенного видео i810.
  • Вытерли скупую слезу, вспоминая горькую судьбу i820.
  • Искали медь в медных рудниках и не нашли.
  • Рассмотрели весь спектр чипсетов других производителей.
  • Не в последний раз помянули добрым словом i440BX.
  • Нашли компромисс в i815.

А теперь нас ждут новые приключения! На старт, внимание, марш!

Великая гонка: цель Гигагерц


До 1999 года ни один из оставшихся на плаву конкурентов не мог предложить процессор, который мог бы сравниться по производительности с решениями Intel. Ближайшими соперниками были K6-2 и K6-III от AMD, показывающие неплохие результаты в офисных приложениях и отчасти в играх (благодаря инструкциям 3DNow!). Тем не менее они заметно отставали в приложениях, активно использующих FPU в первую очередь программах для работы с графикой и CAD/CAM системах.

Только в 1999 году, AMD удалось подготовить ответ и ответ этот был серьезным как никогда. Имя ему было K7 Athlon. Тучи затмили солнце и началась буря Athlon был действительно быстр и в целочисленных операциях и в операциях с плавающей запятой, а AMD удалось достаточно быстро наращивать частоты (в том числе за счет довольно хитрого трюка при росте частоты ядра, частота кэша, а он был внешним, как у Katmai, не росла, замерев у отметки 350 МГц, а так же за счет чуть более длинного конвейера). Началась гонка частот, целью ее стала психологически важная отметка 1 ГГц.

Для AMD победа была жизненно важна это позволило бы, наконец, избавиться от статуса вечно догоняющей компании. Проигрыш ее не убил бы сразу, но изрядно снизил бы амбиции компании на долгое время. Intel ставила на кон куда меньше, но и для ее репутации победа была важна Intel осталась бы непобедимой. Результат немного предсказуем в гонку радостно ввязались обе компании. AMD благоволила удача, положение Intel усложнял интегрированный на кристалл кэш изначально более быстрый, чем внешний кэш у K7, но жестко привязанный к частоте ядра.

Ожесточенная гонка закончилась 6 марта 2000 года с выходом AMD K7 Athlon с частотой 1 ГГц. Intel представила гигагерцевый Pentium III спустя два дняДн 8 марта 2000 года. В июне и июле вышли последние модели Coppermine 1100 (шина 100 МГц) и 1133 (шина 133 МГц). Оба поступили в продажу в ограниченных количествах и их продажи были свернуты после отзыва первой 1133 МГц модели из-за выявленной нестабильности. AMD тем временем продолжила наращивать частоты.

20 ноября 2000 года, Intel представила процессор, ранее известный как P7 Pentium 4 (ядро Willamette) с частотой 1400 и 1500 МГц. В этот день завершился Золотой век Intel. Гонка частот продолжилась и длилась еще несколько лет.

Мертворожденная Timna и другие приключения Пентиума


В 1999 году Intel анонсировала разработку интегрированного решения для недорогих компьютеров и ТВ-приставок(сейчас его назвали бы SoC система на чипе) с кодовым именем Timna. На одном кристалле с ядром процессора должен был быть интегрирован контроллер памяти (конечно, RDRAM). Во многом судьбу проекта решила дороговизна памяти RDRAM и ошибка в реализации транслятора памяти MTH-S, призванного сделать возможной работу с обычной SDRAM. Да и недорогим сделать решение с дополнительным чипом было бы сложно. Так или иначе, проект был тихо свернут осенью 2000 года.

Другой интересной версией Pentium III стала заказная модель для использования в приставках Microsoft Xbox первого поколения. Это был именно Pentium III с шиной 133 МГц, но кэшем урезанным до 128 КБайт. В отличии от Celeron на ядре Coppermine-128, он почти сохранил скоростные параметры кэша (в предыдущих Celeron ассоциативность кэша была уменьшена вдвое) лишь латентность была на 1 такт больше. Приставка, вышедшая в 2001 году, была создана на специальном чипсете от nVidia, построенном вокруг видеоядра NV20A (вариация GeForce 3 Ti с добавлением некоторых функций, появившихся в дальнейшем в серии GeForce FX) с поддержкой памяти DDR. Процессор и видеочип при этом использовали общую память (вероятно была реализована архитектура UMA).

Любопытный факт использовались микросхемы в корпусировке, свойственной скорее видеопамяти. Память работала на частоте 200 МГц (400 МГц эффективная частота), пропускная способность при 128-битной шине памяти равнялась 6.4 ГБайт/сек вдвое быстрее топового на тот момент решения для Pentium 4.

Не осталась забыта и марка Celeron. С марта 2000 года выпускались они на ядре Coppermine-128, отличающемся уменьшенным вдвое (до 128 КБайт) кэшем второго уровня с более скромными возможностями производительности (ассоциативность уменьшена вдвое с 8 до 4). Стартовав с диапазона 533-600 МГц, уже к концу года Celeron исчерпал возможности 66 МГц шины, остановившись на отметке 766 МГц.

Уже в январе, удешевленные процессоры перешли на 100 МГц шину, начиная с модели 800. Удивительно, что дешевый процессор в итоге догнал своего полноценного собрата в августе была выпущена модель с частотой 1100 МГц и, в отличии от аналогичной модели Pentium III особой редкостью не является.

Жизнь после смерти


В 2001 году, когда уже вовсю продавался Pentium 4 (оставаясь неприлично дорогим с RDRAM и неприлично медленным и дорогим с SDRAM), Intel выпустила третью итерацию Pentium III Tualatin. Intel на тот момент требовалось решение среднего уровня, а Coppermine уже довольно сильно отставал по производительности от среднеуровневых моделей Athlon (а иногда и Duron!), да и 130 нм техпроцесс нужно было обкатать на чем-то более простом, чем грядущий Northwood (первое обновление Pentium 4). Помимо die shrink, было внесено много малозаметных, но очень важных изменений улучшен механизм предсказания переходов, в кэша появилась предвыборка (prefetch). Результат получился интересным.

Во-первых, вышло сразу три серии. Обычная с 256 Кбайт кэша и 133 МГц шиной и частотами от 1.13 до 1.4 ГГц просто масштабировала уровень производительности предшественника на новые частоты высоты, но потеряла возможность работы в двухпроцессорных системах. Версия Pentium III-S позиционировалась как вариант для недорогих и энергоэффектиных (пара Xeon Foster с архитектурой Netburst и памятью RDRAM была слишком горячей для 1U корпусов того времени) двухпроцессорных серверов и имела уже 512 Кбайт кэша при 133 МГц шине.

В некоторых источниках упоминается, что такие процессоры продавались и под брендом Xeon, но автору не удалось обнаружить ни упоминания об этом ни в каталогах Intel, ни хотя бы фото процессора в корпусировке Socket 370 с надписью Xeon. Третьим вариантом был Celeron (снова получивший в дублирующихся версиях приставку А к обозначению) с частотой от 1000 до 1400 МГц с 256 Кбайт кэшем и 100 МГц шиной.

Celeron этого поколения очень полюбились оверклокерам без особых усилий, Celeron 1200A заводился на шине 133 МГц и стабильно работал на 1600 МГц. Несколько хуже разгонялись процессоры с 512 Кбайт кэша, но это было уже не так важно даже Celeron на 1.6 ГГц с легкостью обходил более высокочастотный полноценный Pentium 4 1.8 ГГц с таким же объемом кэша. Дешевый Celeron 1200А стал бестселлером 2001-2002 годов и только выход Pentium 4 на ядре Northwood с 512 Кбайт кэша восстановил статус кво, приведя к завершению карьеры Celeron Tualatin и Pentium 4 Willamette.

Не отличаясь от Coppermine разъемом, он все же требовал новых плат для апгрейда старых систем он почти не подходил. Изменилось назначение части выводов, в основном, связанных с определением напряжения питания (VID), а также снизились с 1.5 (AGTL+) до 1.25 В (AGTL, да плюс был именно у ранней версии) сигнальные уровни процессорной шины. Чуть раньше, чем Tualatin, появилась промежуточная версия Coppermine-T, способная работать с обоими вариантами системной шины, но поддерживающая двухпроцессорный режим только с в режиме AGTL.

Tualatin, Coppermine-T и небольшая часть поздних Coppermine (с частотой 1000 МГц) оснащались упаковкой FCPGA с пластиной-теплоотводом поверх кристалла эта практика сохранилась и по сей день, не оснащаются хитспредером только мобильные некоторые встраиваемые процессоры Intel.

Для работы с Tualatin планировался к выходу чипсет Intel 830 Almador с поддержкой 1 Гбайт SDRAM, но вышел он только в мобильных версиях. В результате, он был поддержан обновленными версиями прежних чипсетов Intel 810E2 и 815EPT/ET, VIA 694T и Apollo Pro 266T (а также интегрированным PLE133T), SiS630T. Платформа Socket 370 и процессоры с архитектурой P6 уже начинали покидать рынок.

Удивительным было другое. Хотя платы Socket 370, созданные для Coppermine, не могли работать с Tualatin, с ним отлично заработали классические слотовые платы на Intel 440BX сначала методика доработки переходника была разработана энтузиастами, а после некоторые компании наладили выпуск уже специально адаптированных переходников. Владельцу платы оставалось лишь модифицировать прошивку BIOS специальной утилитой, добавляющей поддержку микрокодов новых процессоров. Для сокетных плат фирмой PowerLeap также был создан переходник для работы с Tualatin, но он был выпущен небольшим тиражом и стоил гораздо дороже переходника для слотовых плат.

Вообще, гибридизация платформ для процессоров P6 широко распространена. Во времена актуальности платформы, в основном создавались переходники для установки как можно более мощного процессора в старую плату. Сейчас входит в моду обратная модернизация первый процессор семейства, Pentium Pro, стал культовым в среде участников ретрокомпьютерного движения, но оригинальную плату с Socket 8 найти весьма непросто, да и скорость работы памяти на наиболее распространенных платах с 440FX очень сильно уступает более новым чипсетам, поддерживающим SDRAM. Одним из энтузиастов был проведен реверс-инжиниринг и начато мелкосерийное производство переходников для установки Pentium Pro в слотовые платы. Им также была разработана технология модернизации BIOS для поддержки этих процессоров.

В статье о Pentium упоминалось, что последней платформой, объединявшей всех основных производителей x86 процессоров была Socket 7. Но она была не последняя, для которой существовала альтернатива Intel. C 2002 года, компания VIA выпускала процессор VIA C3 (VIA Cyrix III), предназначенный для установки в Socket 370. Он позиционировался как альтернатива Celeron за еще меньшие деньги и с меньшим тепловыделением. Производительность альтернативного процессора, правда, оказалась столь удручающей, что он не выдерживал сравнения даже с Celeron Mendocino и нашел свою нишу в сверхдешевых ноутбуках и встраиваемых решениях.


Tualatin представлен рабочей станцией ServerGhost Rotoscope P6/4, оснащенной процессором Pentium III-S 1266 МГц (512 Кбайт кэша). Использована материнская плата Intel D815EEA2 со встроенными видео, звуковой и сетевой картой. В оснащение входит 512 Мбайт ОЗУ и жесткий диск на 20 Гбайт (IDE). Дополнительно установлена видеокарта nVidia GeForce 2MX с 32 Мбайт видеопамяти. Компьютер работает под операционной системой eComStation 1.0 (дальнейшее развитие OS/2).

Параллельные миры: подвижные малыши


В мире ноутбуков в то время царило удивительное спокойствие. Первые машины на Pentium III использовали тот же дизайн и те же материнские платы, что и предыдущее поколение на Pentium II. Таковы были IBM ThinkPad 600X, Compaq Armada M700/E500, Dell Latitude CPi/CPx и многие другие. Мир ноутбуков миновали Intel 810 и тем более Intel 820. 440BX продержался чуть ли не дольше, чем на десктопах вплоть до последних Coppermine Mobile Pentium III 1000, ноутбуки использовали 100 МГц шину.

Intel 815 прошел практически незамеченным и встречался довольно редко, из брендов первого эшелона его использовали Dell в модели Latitude C800 и его домашнем аналоге из серии Inspiron и Sony в крупных моделях VAIO в основном ради экономии на отдельной видеокарте, как финансовой, так и энергетической.

Время поиска форм подходило к концу. В это время зародилось разделение полноразмерных ноутбуков (субноуты отделились гораздо раньше) на тонкие и легкие и мобильные рабочие станции/замена десктопа). IBM выпустила уникальный гибрид ноутбука, планшета и бумажного (!) блокнота IBM ThinkPad Transnote. Sony продолжила свою сверхтонкую серию 505.

Рост размеров матриц на какое-то время остановился на 15.1 дюйма (более крупные размеры долгое время были уделом единичных моделей), начался рост качества экрана и увеличение разрешений. Топовые модели имели могли отображать до 1600х1200 точек при 15 дюймах и до 1400х1050 при 14 дюймах диагонали. Появились первые IPS экраны с широкими углами обзора и точной цветопередачей.

Начиная с 600 МГц модели, в Mobile Pentium III появилась технология, кардинальным образом повлиявшая на дальнейшее развитие энергоэффективных процессоров, распространившаяся со временем на серверный и десктопный рынки. Речь о Intel SpeedStep технологии, позволяющей динамически менять частоту процессора в зависимости от нагрузки и требований к балансу производительности и жизни от батарей, изменяя внутренний коэффициент умножения частоты. Минимальным значением было 5.0 (хотя мобильная версия Pentium III стартовала с 400 МГц), и чем выше была номинальная частота, тем больше был выигрыш в экономичности при переходе в режим сбережения энергии.

Первое время режимы работы регулировались специальной утилитой, режимом по умолчанию у которой был адаптивный, но можно было зафиксировать максимальную или минимальную производительность принудительно или в зависимости от того, подключен ли сетевой адаптер. Для самых мобильных, еще на стыке поколений появился уникальный в своем семействе одночиповый чипсет Intel 440MX, объединивший в одной микросхеме северный и южный мост, но потерявший поддержку AGP. Он существовал в двух версиях для 66 и 100 МГц шины.

Если в настольном сегменте Tualatin занимал относительно бюджетные позиции, то в ноутбуках он, названный теперь Mobile Pentium III-M, был флагманом Willamette был слишком горяч для ноутбуков, а время мобильного Northwood еще не пришло. Мобильный вариант Tualatin был аналогичен серверному 512 Кбайт кэша и 133 МГц шина (сверхэкономичные версии могли выпускались и для 100 МГц шины). Частоты же начинались от 700/733 МГц (ULV сверхэкономичная версия) до 1333 МГц (просто мобильный процессор). Существовали и мобильные Celeron, отличавшиеся 256 Кбайт кэша и отсутствием поддержки SpeedStep.

С выходом Tualatin, только ноутбуки получили новый чипсет от Intel 830MP/MG (обычная и интегрированная версии). При это многие производители в то время предпочли использовать дискретные видеорешения. Новый чипсет стал более экономичен, в том числе и ценой потери поддержки старой AGTL+ шины с напряжением 1.5 В и немного быстрее за счет улучшенного встроенного видео (для тех немногих, кто его использовал) и поддержки большего объема памяти, что было уже актуально в мобильных рабочих станция вроде IBM ThinkPad A30p.

Источник

Ноутбучное направление наиболее развито в коллекции Digital Vintage. В качестве примеров Pentium III систем можно привести классический IBM ThinkPad 600X и максимально заряженный IBM ThinkPad A22p оба построены на основе 440BX. За Tualatin играет компактный IBM ThinkPad X22 на чипсете Intel 830MP.

IBM ThinkPad 600X

  • 13" 1024x768 TFT экран
  • Pentium III 500 МГц
  • 320 Мбайт ОЗУ
  • 40 Гбайт HDD
  • 4 Мбайт NeoMagic MagicGraph 256AV
  • DVD-ROM
  • Windows 2000 Professional

IBM ThinkPad A22p

  • 15" 1600x1200 TFT экран
  • Pentium III 1000 МГц
  • 512 Мбайт ОЗУ
  • 32 Гбайт HDD (5400 об/мин)
  • 16 Мбайт ATi Mobility M3 с аналоговыми входом и выходом
  • DVD-ROM, FDD, локальная сеть Ethernet
  • Windows 98 SE

IBM ThinkPad X22

  • 12" 1024x768 TFT экран
  • Pentium III-M 800 МГц
  • 640 Мбайт ОЗУ
  • 20 Гбайт HDD
  • 8 Мбайт ATi Mobility Radeon
  • Док-станция UltraBase с DVD-ROM, FDD и улучшенными колонками
  • OS/2 Warp 4.5 / Windows 2000 Professional

Параллельные миры: расцвет динозавров


Пожалуй, самое интересной происходило именно в мире серверов. Здесь и по сей день можно наблюдать самое широкое разнообразие систем всех уровней и размеров. И это разнообразие закладывалось именно в эпоху Pentium III. От Велоцирапторов (продолжим тему динозавров) миниатюрных апплаенсов на сверхнизковольтных Celeron и 440MX (всего 300 МГц и 128 Кбайт кэша, а уже сервер!) до Тирексов восьмипроцессорных Xeon на базе Profusion (листая прайсы, школьники пускали на них слюни не меньше, чем на картинки с обнаженными девушками!).

Шире всего, конечно, развилась средняя ниша двухпроцессорные Pentium III и Pentium III Xeon, назовем их Трицератопсами. Были и специализированные файловые серверы с отдельным процессором ввода-вывода вылитые Диплодоки. Давайте подробнее рассмотрим весь этот Парк Юрского Серверного Периода.

Начнем с малышей. Как раз в то время, Intel выпустил серию концептов референсных дизайнов компактных серверов для использования в качестве почтовых машин, брандмауэров, веб-серверов (напомним, это был еще Web 1.0, большая часть контента была статической). Один процессор, один диск, немного памяти. Зачастую даже без видеокарты а зачем она? Sun хороший пример для подражания!

Бюджетные системы для небольшого бизнеса были однопроцессорными и принципиально не отличались от десктопов (IPMI в обиход войдет еще не скоро). Именно во времена Pentium III, Intel выпустила первую серверную материнскую плату в формате MicroATX Intel S815EBM1.

Но бал внизу рынка правит не i815, а вездесущий 440BX! Большинство одно и двухпроцессорных серверов начального уровня было построено на его основе, хотя встречался он и в более серьезной технике. Долго не сдавал своих позиций и 440GX а так как старшие модели Xeon долго оставались верны 100 МГц шине, не нужно было и спешить с его заменой.

Pentium III Xeon в первой своей итерации Tanner от своего предка отличался не более, чем Katmai от Deschutes. Частоты составили 500 или 550 МГц, традиционно были выпущены три версии с разным объемом кэша 512 Кбайт, 1 или 2 Мбайт. Гораздо больше изменений получила вторая итерация, Cascades. Эти процессоры в двух основных линейках. С шиной 133 МГц и 256 Кбайт кэша Cascades-младший принципиально не отличался от Coppermine и мог работать в только двухпроцессорных конфигурациях (привет, будущий Xeon DP!).

А вот настоящих Cascades, как ситхов, снова было только двое 700 или 900 МГц при 100 МГц шине. Причем старший из них, доступен был только с 2 Мбайт кэша, а 700 МГц процессор лишился только версии с 512 Кбайт кэша. Как и у Coppermine, кэш теперь перебрался на общий кристалл с ядром процессора, значительно увеличив его площадь. Такие процессоры официально могли работать в многопроцессорных системах (4 процессора на процессорную шину).

VRM перебрался в корпус процессора. Процессоры выпускались в двух вариантах, отличавшихся питающим напряжением 2.8 В и 5/12 В в первом случае требовалась реализация части преобразователя напряжения на плате или отдельным модулем, во втором весь преобразователь располагался в картридже на плате процессора.

Хотя многие платы на основе 440GX и 450NX могли работать с 100 МГц Cascades, 133 МГц версия потребовала нового чипсета. Им стал Intel 840, чипсет для рабочих станций, работающий как с Pentium III, так и с Pentium III Xeon. Он получил поддержку AGP 4x и двухканальный контроллер RDRAM и это при том, что даже одноканальная с лихвой перекрывала потребности процессорной шины. Ответ все тот же надежды на прямую работу видеоускорителей с системной памятью через AGP, которые так и не оправдались в итоге.

450NX уже серьезно устаревал. Остуствие поддержки SDRAM влияло и на производительность и на возможности увеличения объема память. Прямой замены он так и не получил. Вместо него еще более широкое распространение получили чипсеты Champion. К тому времени RCC сменила имя на ServerWorks, и Champion 3.0 получил маркетинговое имя ServerSet III. На нем Intel выпустила целую линейку плат разного уровня. Фактически, он заменил 450NX в большинстве готовых систем, а в последствии занял место 440BX/GX/840 и в двухпроцессорных серверах, в том числе на нем сделана львиная доля двухпроцессорных плат и серверов с процессорами Tualatin.

В конце 1997 года Intel объявила о приобретении компании Corollary, знаменитой своими очень многопроцессорными серверами. Вскоре после этого, Intel объявила о разработке нового чипсета Profusion с поддержкой до 8 процессоров Intel Pentium III Xeon и 32 Гбайт SDRAM памяти. Это был первый чипсет Intel, который мог работать с двумя процессорными шинами, на каждой из которых располагалось по четыре процессора (шина GTL+ могла работать максимум с 4 процессорами). Об этом чипсете известно довольно мало, и систем на нем было выпущено не так много, как ожидалось. Самой популярной стала, ожидаемо, платформа от самой Intel SRPL8, на основе которой строили серверы многие интеграторы и локальные производители.

Источник
Интересным решением, так и не получившим широкого распространения за пределами небольшого количества моделей тяжелых файловых серверов стала инициатива I2O Intelligent Input/Output. RAID-контроллеры с выделенным процессором для расчета контрольных сумм уже получили широкое распространение, I2O же развивала идею еще дальше, предполагая использование выделенного процессора для управления всем вводом-выводом и разгружая центральные процессоры сервера от лишних операций. Например, HP LH3 обходился парой Pentium III, а обслуживанием I/O операций ведал Intel 960 на 66 МГц, оснащенный собственной памятью объемом до 16 Мбайт.

Как уже упоминалось, в 2001 году появились рабочие станции и корпусные (pedestal) серверы с процессорами нового поколения Intel Xeon Foster на базе микроархитектуры NetBurst. Однако для использования в набирающих популярность тонких 1U серверах они оказались слишком горячими. В результате, для тонких серверов и недорогих производительных систем был выпущен Pentium III-S серверный вариант Tualatin с 512 КБайт кэша, пользовавшийся немалой популярностью.

Не смогли Foster заменить Pentium III Xeon и в многопроцессорных системах вдвое большая частота не компенсировала маленький, всего 256 Кбайт, кэш и отсутствие поддержки более чем двухпроцессорных режимов. Это была скорее замена младших Cascades для рабочих станций. Cascades с 2 Мбайт кэша и Profusion/ServerSet III оставались во главе вплоть до появления Intel Xeon MP на все том же ядре Foster, но с добавленным кэшем третьего уровня (1 или 2 Мбайт) и полноценной поддержкой мультипроцессорных режимов.

Пожалуй, самым эксклюзивным экспонатом по сегодняшней теме можно назвать Intel 440MX Network Appliance (Reference Design) Salt River. Универсальный компактный сетевой сервер оснащен процессором Celeron ULV 300 МГц, 128 МБайт ОЗУ и 10 Гбайт жестким диском (IDE). На плате присутствуют два сетевых интерфейса, разъем для мезонинных плат расширения. В корпусе установлены двухстрочный экран и линейка светодиодов, управляемых через интерфейс I2C. Детальный обзор этого сервера в нашей предыдущей статье.


Тяжелая артиллерия представлена сервером приложений IBM Netfinity 7100, поддерживающим до 4 процессоров Intel Xeon 700/900 МГц (установлен один 700/1М). Сервер построен на базе полной версии чипсета ServerWorks ServerSet III-HE и поддерживает до 16 Гбайт ОЗУ. В сервере продублированы или поддерживают быструю замену все ключевые компоненты. Подробнее о нем будет написано в отдельной статье-обзоре.


В процессе восстановления находится переданный хабровчанином radiolok (Огромное ему спасибо!) HP NetServer LH3 настоящий диплодок с выделенным I/O процессором Intel 960. Технически система исправна и ожидает доукомплектования и исправления косметических недочетов. Дома сервер получил ласковое прозвище Тумбочка Пэккард




В руках коллекционера


Системы поколения Pentium III на сегодняшний день являются одними из самых популярных среди коллекционеров и энтузиастов ретрокомпьютинга и ретрогейминга. Не раз и не два приходилось слышать Pentium III это икона и самый уважаемый процессор в нашей сфере. С одной стороны, собрать систему с Pentium III может позволить себе каждый стандартные модели процессоров относительно недороги, как и платы на распространенных чипсетах VIA 694, Intel 815.

Немного особняком стоит 440BX хорошие платы на нем сейчас в цене. С другой топовые или просто редкие платы и готовые системы могут стоить немалых денег и найти их очень не просто. В первую очередь, это касается не принятых в свое время плат на Intel 820 и очень редких Intel 840.

Да, Pentium Pro почитаем еще больше, но его и во времена актуальности видели немногие, а сейчас он удел самых упорных и настойчивых. А Pentium III процессор, который в той или иной ипостаси побывал в свое время у многих. Второй фактор Pentium III позволяет получить действительно хорошую производительность как в Windows 9x, так и в Windows NT/2000.

На нем можно поиграть в ретроигры, попробовать старый серьезный софт, а можно поэкспериментировать с Linux/Unix системами. Именно для Pentium III стали появляться первые дизайнерские платы Asus Black Pearl, Abit Casper. С одной стороны, компьютеры стали почти похожи на современные, с другой многие производители еще не боялись экспериментировать.

Все, что сказано про Pentium III, касается процессоров архитектуры P6 в целом. Это были замечательные продукты замечательной эпохи и они достойны того, чтобы навсегда остаться в памяти пользователей и сердцах энтузиастов.

Вместо заключения: наступит ли снова золотой век?


В одну реку нельзя войти дважды и благословенное время уже не вернется. Будет еще много лет процветания, конкурентной борьбы, иногда откровенного почивания на лаврах. Повторится это много раз история развивается по спирали. Вот уже много лет, как развитие компьютерных технологий свелось к простому улучшению характеристик продуктов, а золотой век это не столько эпоха процветания, сколько затишье перед большой бурей перемен.

Время, когда мы можем видеть одновременно большое разнообразие и относительную зрелость технологии. И что это был именно он, обычно мы узнаем уже ретроспективно. Но хватит философии, нас ждет продолжение сериала. На очереди эпоха NetBurst. До новых встреч!

Подробнее..

Millennium dream. Строим компьютер мечты 2000 года

17.04.2021 12:09:16 | Автор: admin

Давайте вспомним детские мечты! Кто-то мечтал о крутом велосипеде, кто-то о большой модельке крутого автомобиля или домике для кукол, кто-то о щенке или котенке. Я уверен, практически у всех мечта была, и далеко не одна! А на стыке веков в заветном вишлисте у многих был компьютер. И, конечно, компьютер хороший. Чтобы и игры тянул, и модем был в эти ваши Интернеты сходить. А продвинутые хотели еще и в Фидо.

В 2000 году мне было 14 лет и мы с друзьями, даже теми у кого компьютер уже был, зачитывались бесплатными журналами, в которых постили прайсы практически все компьютерные фирмы города.

Воспоминания


Итак, осень 2000 года. Грядет мой 15-й день рождения. Конечно, я тайком надеюсь, что мне подарят компьютер, ведь до сих пор в семье такой техники не было. Самым продвинутым девайсом дома на тот момент был видеомагнитофон. Бюджет на покупку компьютера еще не известен пока есть возможность помечтать. Умом, конечно, я понимал, что светит мне максимум что-то из старших Celeron или, если очень повезет, Pentium III. Об AMD, естественно, все знали, но всерьез уже (К6) или пока (К7) не воспринимали.

Но мечты на то и мечты, что границ они не приемлют! На несколько страниц после домашних компьютеров начинался самый захватывающий для нас раздел Рабочие станции и серверы. Мальчишками мы, конечно, не понимали, что это не просто крутые и дорогие компьютеры, а инструменты для выполнения определенных задач, и искренне мечтали однажды поиграть на восьмипроцессорном сервере. Да, 8 процессоров Pentium III Xeon по 700 МГц с невиданным двухметровым кэшем (что у Celeron 128 Кбайт мы уже знали и совершенно недоумевали, почему у новых Pentium III его стало всего 256 Кбайт вместо 512 Кбайт у старых!) порождали самые радужные картины в нашем сознании!

Мы даже думали, что, наверное, DOS на такой машине можно запустить без оперативной памяти. А может даже и Windows 95! Что играм не нужен даже второй процессор, мы тогда не знали. И не понимали, зачем нужна эта странная Windows NT, когда есть девяносто восьмая. А грядущую 2000 ждали как замену именно ее, Windows 98!

Невероятные объемы памяти, сравнимые с жесткими дисками в компьютерах половины нашей школьной компании. Множество слотов Странно, почему туда не установить видеокарты? И побольше, побольше! Долго удивлялись, узнав, что в серверах почти никогда не бывает AGP. Потом один из нас сказал, что там очень крутой PCI, и AGP не нужен. Только видеокарты очень дорогие. Поэтому мы их и не видели.

Но серверы стоили многие десятки тысяч убитых енотов (вечнозеленых бумажек, что на рубеже веков любили называть условными единицами), тогда мы обратили свое внимание на рабочие станции. Два процессора, гигабайт или даже два памяти, понятные нашим умам видеокарты. Конечно, дорого, но тут пишут, что на этом можно рисовать 3D-картинки и даже создавать игры, а значит, и играть, наверное, тоже можно. Мой ум тогда зацепился за слово создавать, что и привело меня сначала к попыткам писать программы. Сразу оговорюсь: хороший программист из меня не вышел, а потом уже к домашнему серверу и первым заработкам настройке сетей в соседних школах. Но это уже другая история

Тогда мечту воплотить не удалось. Компьютер мне смогли купить лишь спустя полгода, на окончание десятого класса, и, конечно, он был куда проще. Прошло двадцать лет, надо бы исправить ситуацию! А заодно, посмотреть, что мог дать обладателю такой компьютер, помимо зашкаливающей самооценки и зависти в глазах друзей.

Проект: Платформа


Начнем, конечно, с головы, а точнее с двух именно так и никак иначе. Можно, конечно, выбрать пару гигагерцовых Pentium III, но в дрим-машине обязательно должен быть Xeon. И не неправильный с 256 Кбайт кэша, который отличается от обычного пенька только корпусом, а самый крутой с двухметровым кэшем на ядре Cascades. В 2000 году был доступен только 700 МГц вариант, поэтому выберем именно его, а не вышедший с почти годовой задержкой Xeon 900 МГц.


Выбор процессора и даже его поиск это всего лишь цветочки. Ягодки будут дальше найти подходящую плату спустя двадцать лет оказывается очень непросто. Мои к ней требования: наличие слота AGP, форм-фактор АТХ или ступенька Е-АТХ (почему расскажу ниже). Остальное не так важно, ибо выбор очень и очень скудный.

Доступных чипсетов по большому счету всего два: заслуженный Intel 440GX Marlinspike, вышедший еще в 1998 году для первых Pentium II Xeon Drake, и новый (для 2000 года, конечно) Intel 840 Carmel с поддержкой двухканальной RDRAM. И если плату на первом найти сложно, но возможно, то второй является настоящим анобтаниумом и встречается в основном в брендовых рабочих станциях, а у нас тут самосбор.

Да и заглядывая назад, на стык веков, вспоминается, что понять смысл этой странной памяти RIMM мы тогда не могли стоит как чугунный мост, но вроде не сильно быстрее. Вот бы туда DDR! Вот она казалась королевским вариантом. Ходил даже слух, что если поставить ее 32 Мбайт, то машина будет летать, как будто ее там 128!


Внимательный читатель спросит, а как же ServerSet III? Да, у этого чипсета была версия с AGP. К сожалению, реализацию AGP от ServerWorks нельзя назвать удачной значительная часть функционала не поддерживается, что сказалось и на производительности, есть проблемы со стабильностью работы. Плюс платы на нем по редкости сравнимы с основанными на Intel 840.

Что же нам доступно? Почитав форумы и поговорив с более опытными коллегами, выводим следующий список:

  • ASUS XG-DLS
  • Intel MS440GX
  • Supermicro S2DGE/U/2/R
  • AOpen DX2G
  • EPoX GXB-M
  • Gigabyte GA-6GXDW
  • Iwill DGL200
  • MSI MS-6135
  • Rioworks XDG-LS
  • Tyan Thunder X


Есть еще японский эндемик от Freeway с двумя разными слотами Slot1 и Slot2 и однопроцессорная плата от Gigabyte GA-6GXU. Если такая странная вещь попадет в мои руки, я попробую создать бескомпромиссную машину для Windows 98.

Итак, часть списка отметается, так как поддерживают только 550 МГц процессоры на ядре Tanner, другая представляет скорее академический интерес ввиду редкости. Остаются только первые три варианта, и Asus из них самый интересный. И речь не об оснащении SCSI и сеть встречаются и на других платах, речь о user-friendly подходе к проектированию. Удобная система фиксации процессоров, усиливающая плату пластина с обратной стороны, более привычный BIOS даже с возможностью небольшого разгона (!) напоминает современные топовые платы от этого производителя.

Intel и Supermicro в сравнении с ней выглядят суровым серверным железом, хотя принципиально не уступают в функционале. При этом на их стороне проверенная надежность, в минусах значительно более скудные настройки, особенно у Intel. Углубляться в сравнение смысла большого нет, по сей день эти платы очень редки за год в России может встретиться одно-два предложения. Это тот случай, когда не ты выбираешь плату, а плата выбирает тебя.

Теперь расскажу подробнее, с чем связаны строгие требования к габаритам платы. По моей задумке машина должна разместиться в довольно компактном корпусе десктопе InWin H500. Это давно полюбившаяся мне модель классического дизайна в стиле кирпич. Безусловно, у него есть шикарная альтернатива в виде бигтауэра Q500 в том же стиле, но на стороне десктопа компактность и обаяние слипера (от англ. sleeper термин, обозначающий быстрый автомобиль, в совершенно не выделяющемся облике; в данном случае мощный компьютер в скромно выглядящем корпусе). В этом стиле построена и моя боевая рабочая станция на паре E5-2670v3, которая дала весьма интересный опыт постройки довольно горячей машины в небольшом объеме корпуса.


Да, чуть не забыл про оперативную память. Достаточно будет максимума! Чипсет 440GX поддерживает до 2 Гбайт память SDRAM и удивительно всеяден может работать с обычной или регистровой памятью, с ECC или без, поддерживает чипы плотностью до 256 Мбит (модули до 1 Гбайт).

Проект: Видеосистема


Вернемся к мечтам! Практически каждый ребенок хочет на компьютере поиграть. А значит, нужно выбрать самое крутое игровое решение, которое при этом будет не очень выбиваться из роли серьезной рабочей станции. Выбор игровых карт широк: уходящий чемпион GeForce 256; еще не появившийся в продаже, но уже анонсированный GeForce 2; прежний король 3D-графики 3Dfx Interactive; представленный двухчиповой Voodoo 5 5500 и так и не вышедшей на рынок Voodoo 5 6000; успешный Radeon от вечно догоняющей ATi. Были и другие, уже уходящие решения вроде S3 Savage, но они к мечтам имеют весьма опосредованное отношение.

Карт для рабочих станций, пожалуй, еще больше. Но большинство из них узкоспециализированные и в играх будут не очень хороши. Пока лишь одна серия может называться действительно универсальной это Quadro от Nvidia. Эти карты (как происходит и по сей день) основаны на игровых чипах, но используют другие драйверы, оптимизированные для профессиональных OpenGL-приложений. Но и в играх они показывают очень достойный результат. Наш выбор оригинальная Quadro или ее обновленная версия Quadro 2 Pro (на базе GeForce 2 GTS). Обе карты довольно редки, поэтому используем ту, что удастся найти.


Но на этом останавливаться не будем. В 2000 году все еще очень популярны игры, использующие API Glide от 3Dfx Interactive наследие времен, когда каждый производитель разрабатывал свое решение. А решение 3Dfx было одним из лучших до прихода OpenGL на ПК и перехода на DirectX от Microsoft в стадию относительной зрелости. AGP слот может быть только один, поэтому установить одну из последних моделей Voodoo не получится без отказа от более производительной карты.

Поступим по-другому схожую, а зачастую и большую, в сравнении с топовыми одночиповыми решениями последних поколений (Voodoo 4 4500 и Voodoo 3 3500) обеспечивает пара представленных еще в 1998 году Voodoo 2. Эти карты поддерживают технологию SLI (именно так, Nvidia в 2001 году приобрела активы 3Dfx, в том числе интеллектуальную собственность и торговые марки), позволяющую двум ускорителям совместно работать над рендерингом кадров, по очереди обрабатывая четные и нечетные строки. В итоге видеосистема займет три слота расширения как и сейчас, в 2021! А доступными остаются еще три PCI и один ISA слот (или 2 PCI и 2 ISA один из слотов универсальный).


В последние годы ретрокомпьютинг стал популярным хобби. Но с популярностью стали заметно расти и цены на железо, особенно на игровое ведь значительная часть поклонников ретро ретрогеймеры. Самым ярким примером являются как раз культовые видеокарты 3Dfx серий Voodoo и Voodoo 2. Так что пара Voodoo 2 будет ударом по бюджету и сегодня не только майнеры греют цены на видеокарты! Но с учетом амбициозности проекта на эту жертву придется пойти. Причем для получения достаточной производительности хватило бы и одной, но в таком случае разрешение было бы ограничено режимом 800х600 пикселей. При использовании SLI можно получить большее разрешение 1024х768, оно куда более комфортное.

Проект: Диски и внутренняя периферия


В серьезной машине все должно быть серьезно! Долгое время, если в одном предложении упоминались диски и слово серьезно, рядом было и третье слово скази (SCSI). Действительно быстрые и надежные диски выпускались именно с этим интерфейсом. Если для IDE пределом так и остались 7200 rpm (оборотов в минуту) и соответствующая производительность, то SCSI уже несколько лет выпускались на 10000 rpm, а в 2000 году появились и 15000 rpm модели. Наш выбор 15000 rpm, никаких компромиссов в этом вопросе жесткие диски давно стали узким местом, а емкости 36 Гбайт будет вполне достаточно. Диск будет всего один: RAID-массивы в рабочих станциях на стыке веков еще прочно ассоциировались с серверами и только в системах обработки видео начинали занимать свою нишу.

Под стать диску будет и оптический привод: он тоже должен использовать шину SCSI. DVD пока избыточен широкое распространение дисков начнется через пару лет, а вот возможность записи уже крайне востребована. А самые лучшие устройства записи в то время выпускал Plextor. Именно они долгое время были самыми быстрыми и надежными, в них впервые появились многие новые технологии, впоследствии ставшие стандартными: защита от опустошения буфера, overburn возможность записать на диск немного больше данных, чем заложено стандартом. На самом деле дисковод куплен заранее и специально отложен под этот проект. Это Plextor PX-W1210TS, внутренний SCSI-привод CD-RW с возможностью записи на скорости 12х, перезаписи 10х и чтения 32х.


Пригодится и возможность долговременного хранения больших объемов данных, для этого заложим в проект стример накопитель на магнитной ленте. Разумное соотношение цены и емкости обеспечивают накопители стандарта DDS-3, вмещающие до 12 Гбайт на кассету (до 24 Гбайт с учетом сжатия). В 1999 году появился новый стандарт DDS-4, поднимающий планку до 20 Гбайт на кассету (40 Гбайт с учетом сжатия). Но приводы еще очень дороги это удел серверов, а не рабочих станций. Можно еще установить ZIP-драйв или магнитооптический привод, но это, пожалуй, будет уже излишеством.

Остановимся на вышеперечисленном. Для всего этого понадобится хороший SCSI-контроллер. Самыми надежными и беспроблемными контроллерами этого периода были девайсы от Adaptec 2940U2W (Ultra 2, до 80 Мбайт/сек) и 19160 (Ultra160, до 160 Мбайт/сек). На одном из вариантов и остановлю свой выбор.

Без музыки работать невесело, а играть без звука и вовсе противно. Нужна звуковая карта, которая будет хороша в обоих дисциплинах. Совсем недавно для озвучки игр был крайне популярен формат MIDI, в котором музыка представлена набором сэмплов, хранящихся в системной памяти или памяти звуковой карты.

Существовали и другие похожие форматы для записи семплированной, трекерной музыки XM, MOD, S3M. Вокруг них сложилась целая субкультура, связанная в том числе с демосценой. Об этом мы рассказывали в одной из прошлых статей. Теперь же наступила эпоха MP3 и прежние форматы стали не так уж актуальны. Возросла и мощность процессоров и доступное для хранения данных место. Поэтому рассматривать ISA карты с аппаратной реализацией MIDI не станем, хотя AWE32/64 были бы одним из лучших решений для машины эпохи Pentium Pro.

В моду входит объемный звук и эффекты позиционирования в играх. В первом случае одно из лучших решений A3D от Aureal, доступное в картах на чипах Vortex/Vortex 2, во втором API EAX от Creative, которое наиболее полно раскрывается в картах серии Sound Blaster Live! В общем случае качество звука сравнимое, но мои симпатии на стороне Creative.


Остается всего два слота, в PCI установим сетевую карту. Intel PRO/100 отличный выбор, но сильную конкуренцию этим картам создает 3Com с серией 3C905B/C. Здесь поступим просто: какая из этих карт первая попадется в коробке с сетевыми принадлежностями, ту и поставим. А вот слот ISA занять и нечем. Можно, конечно, найти модем USRobotics Courier ISA, но общественное мнение в те годы было на стороне внешних модемов, подключающихся к COM-порту.


Среди внутренних стали слишком широко распространены дешевые PCI Win-модемы, работающие как правило только под означенной операционной системой и в силу общего упрощения конструкции плохо сочетающиеся со старыми АТС и изношенными телефонными линиями. Пока слот останется свободным. Возможно, в будущем появится какая-нибудь интересная идея.

А теперь мы попробуем со всем этим взлететь вспоминаю старый анекдот. Да, для такой системы нужен соответствующий блок питания. И это тот случай, когда даже очень мощный современный блок не подойдет. Большинство блоков питания, выпущенных после 2001-2003 года, выдают максимальный ток по линии +12 В, в то время как раньше основная нагрузка была на пятивольтовую линию. Такой источник питания нам и нужен.

Крайне желательно использовать блок хорошего производителя, чтобы быть уверенным в его качестве и спустя 20 лет. При этом мощности в 300 Ватт будет вполне достаточно. У меня был отложен для этого проекта блок питания от серверного корпуса Intel Columbus, это отличный вариант. Максимальный ток по линии +5В составляет аж 40А.

Воплощение: поиски, сборка и отладка


Как я уже упомянул выше, проект зрел очень долго, и триггером для его старта была появившаяся на известной доске объявлений плата Supermicro S2DGE. Это младшая версия платы, она не имеет дополнительных встроенных контроллеров, в отличие от ближайшей родственницы S2DGU, несущей на борту контроллер шины SCSI и делящей с S2DGE дизайн PCB. До этого я упустил MS440GX, удивившись высокой цене, сравнимой с актуальными домашними решениями средне-верхнего уровня.

В тот же день, в уютном чатике, среди узкого круга любителей ретро, я поделился находкой. И тут же мой пыл был охлажден плату уже смотрели коллеги из Москвы и отметили, что она после серьезного ремонта. Решено было от покупки отказаться и продолжить поиски. Случилось небольшое чудо они оказались недолгими. В тот же вечер один из коллег по увлечению в приватном сообщении поведал, что готов расстаться со своим экземпляром S2DGE.

Цена была аналогичной предыдущему предложению, а состояние заметно лучше. Единственный минус этого предложения в комплект не входит удерживающий механизм, набор направляющих и креплений для процессоров вещь, необходимая для надежной фиксации тяжелых, по полкилограмма, картриджей SECC2. Впрочем, на первое время этим можно и пренебречь, благо, корпус горизонтальный и изгибающий момент на слоты действовать не будет.

Коллега сразу предупредил, что платы Supermicro этой серии не поддерживают ACPI, так как проектировались еще в 1998 году в соответствии с требованиями Windows NT 4.0 основной системы для рабочих станций на основе архитектуры x86. Она с трудом поддерживала APM, а об ACPI представления даже не имела. Напомним, что отдавать команду на выключение питания в системах с APM эта система умела только при установке патча от Hewlett-Packard.

В части случаев помогает установка драйвера NT APM/Legacy Interface Node и небольшие манипуляции с реестром, но, как оказалось, это работает только с однопроцессорными системами и не совместимо с MPS-совместимым ядром. Поэтому такая забавная особенность и останется при выключении будет появляться знаменитая надпись Теперь питание компьютера можно отключить.

Несмотря на все эти особенности, решение принято, плата куплена и направляется в Петербург. Два дня пути, и она у меня в руках. Для теста заблаговременно вытащен процессор из сервера IBM Netfinity 7100, там как раз подходящий Pentium III Xeon 700 МГц, с напряжением питания 2.8 В (бывают версии с питанием 5/12В, такие использовались в основном в брендовых машинах) и кэшем 1 Мбайт. Тест успешен плата жива, процессор, как и заявлено, поддерживается. Но есть нюансы

Во-первых, плата ругается на микрокоды Supermicro решили не добавлять их в последний публично доступный BIOS, в FAQ на сайте компании упоминается обновленная версия для поддержки процессоров на ядре Cascades, но публично она не доступна. Техподдержка им поделиться не может за давностью лет. Во-вторых, неправильно определяется частота 550 МГц, как у последней модели на предыдущем ядре Tanner.

Первое победить так и не удалось нужно пересобирать BIOS, а пока программатора в моем арсенале нет не рискну. А вот второе, хоть я изначально тоже грешил на BIOS, оказалось проще. После установки ОС стало понятно, что частота неправильно установлена CPU-Z показал те же 550 МГц. Ох, невнимательность! Коллега деликатно подсказал мол, достаточно изучить инструкцию и даже подсказал, куда конкретно заглянуть. Множитель у этих процессоров оказался не залочен, в отличие от десктопных собратьев, его необходимо задавать джамперами. После переключения множителя с 5.5 на 7 все встало на свои места и частота, и производительность системы.

После успешного теста можно и процессоры заказать предложение хоть и невелико, но возможность найти нужный вариант присутствует. Оно поддерживается в основном за счет разукомплектования старых серверов. Важно только обращать внимание на напряжение питания процессора и в моем случае на входящие в комплект радиатор (важно было не превысить высоту корпуса). Например, процессор с высоким (выше картриджа) радиатором и фирменными защелками IBM помещался в корпус с запасом всего в несколько миллиметров.

В принципе в продаже были даже довольно редкие 900 МГц процессоры, вышедшие последними уже в 2001 году, но они не укладываются ни во временные рамки, ни в бюджет их цена была в среднем в 5(!) раз выше, чем на выбранный 700/2М вариант. Поиски и принятие решения заняли всего один день в результате были приобретены процессоры от сервера IBM с радиаторами стандартного размера, не выступающими за пределы картриджа. Подошли они идеально, и можно продолжать поиски комплектующих!

Собственно, на момент покупки платы и, соответственно старта проекта, часть комплектующих уже была в наличии: корпус, блок питания, жесткий диск, оптический привод и стример. Благодаря этому минимальная версия будущего компьютера мечты запущена запущена довольно быстро пока в нем всего 512 МБайт памяти (пара планок по 128 МБайт прибыли бонусом с материнкой, еще 256 нашлось в моих закромах) и SCSI-контроллер времен Pentium Pro модель Adaptec 2940UW.

Сразу же решил и вопрос с охлаждением. Процессоры Slot2 рассчитаны на использование пассивных радиаторов с внешним обдувом. Supermicro предлагает использовать 40 мм вентиляторы для продувки пространства между процессорами. Для обдува радиатора второго процессора решение не предусмотрено. В моем проекте используется обычный корпус, в котором не предусмотрено формирование воздушных потоков, как это сделано в специализированных корпусах для рабочих станций и серверов. В нем есть два посадочных места для 80мм вентиляторов по одному на передней и задней стенке. При этом задний вентилятор находится ровно напротив процессоров. Берем вентилятор от сервера IBM с небольшим воздуховодом и направляем поток воздуха аккурат на оба радиатора. Распределение потока практически поровну между процессорами.

Да, решение не классическое обычно поток воздуха идет от передней стенки к задней. В данном случае, стоит рассматривать это решение, как отдельный воздухозабор для охлаждения процессоров. Так как в целом машина сравнительно холодная и корпусные вентиляторы в этой сборке бы просто не потребовались, будь у процессоров активное охлаждение можно применить такой вариант. Машина была протестирована на нагрев и стабильность проблем не возникло. К сожалению, на плате не предусмотрен контроль температуры процессоров, пришлось изменять температуру радиаторов вручную, с помощью тестера: наибольшее значение составило 48 градусов. После установки фиксатора процессоров устанавливать дополнительные вентиляторы не потребуется.

Определенные приключения вышли с памятью. Изначально четыре планки по 512 Мбайт SDRAM, другой коллега по увлечению согласился обменять на такое же количество 2 Гбайт планок DDR2. К сожалению, одна из них работала не стабильно. Скорее всего причина в ее нестандартной организации двухсторонней однобанковой. На помощь пришло внимательное перечитывание даташита чипсет 440GX поддерживает регистровые модули, в том числе и гигабайтные. Ограничение действует на объем чипа, а не модуля. В итоге из запасов была извлечена пара 36-чиповых планок производства Kingston на микросхемах объемом 256 Мбит. Они заработали без единой проблемы и сэкономили массу времени.

С немалой долей везения удалось договориться о покупке видеокарты Elsa Gloria II выручил тот же коллега по увлечению, у которого была приобретена материнская плата. Видеокарта с именем принцессы основана на первой версии чипа Quadro, аналоге GeForce 256, и несет на борту 64 Мбайт SDRAM памяти, подключенной к GPU через 128-битную шину. Второй успех из теплого Сочи вот-вот отправится механизм фиксации процессоров (компанию ему составят запчасти для другого проекта реставрации сервера HP NetServer LH Pro). Найден и SCSI-контроллер новый, нераспакованный Adaptec 19160 из чьего-то ЗИП.

Очень повезло со звуковой картой. Узнав о проекте, друг, держащий магазин железа секонд-хенд, подарил отличный экземпляр Creative SB Live! Platinum (модель CT4760). Эта карта имеет позолоченные, а не окрашенные аналоговые разъемы и черный порт для джойстика. Мелочь, а смотрится весьма стильно. Из собственных запасов взяты сетевая карта 3Com Etherlink 10/100 и модем культовый USRobotics Courier V.Everything, также известный как Большой черный Курьер.

Незадолго до старта проекта мне посчастливилось приобрести три карты Voodoo 2 с пометкой некогда тестировать за очень скромную сумму. Самое удивительное, что две из трех карт оказались работоспособны. Обе версии с 12 Мбайт видеопамяти, но от разных производителей. Одна Orchid Righteous 3D II, другая более редкая Gainward Dragon 3000. Впрочем, при более внимательном тестировании карта от Gainward показала наличие проблем работает только один TMU (блок текстурирования) из двух.


Починить карту не удалось, а поиски и покупка новой (и желательно идентичной первой) вне бюджета и по времени, и по финансам. Так что придется обойтись одной. По производительности это сильно не ударит, но ограничит разрешение до 800х600. Со временем, скорее всего, карту я все же приобрету и установлю, но уже не в рамках этой статьи.

Сеанс ностальгии


Установка операционной системы и софта проблем не вызывает. В Windows 2000 уже есть драйверы для большинства устройств, но для скоростного SCSI-контроллера придется приготовить дискету с драйвером и нажать F6 при загрузке с установочного диска. После установки системы необходимо установить драйверы для видеокарты и 3D-ускорителя. Опционально для звуковой карты, штатный драйвер не позволяет использовать все ее возможности.

Кроме Windows 2000, полноценно работать смогут OS/2 Warp (придется использовать серверную версию Warp Server for e-Business или eComStation/SMP), Linux (оптимально Red Hat Linux 7.3 или 8.0), FreeBSD. Для этих систем большого смысла в профессиональной 3D-карте нет. На мой взгляд, лучшим выбором стала бы Matrox G450 Dual Head. Voodoo станет если не бесполезным, то очень узко применимым поддержка его в Linux ограничена, а в OS/2 отсутствует. Зато в этих системах нормально поддерживается APM будет работать программное отключение питания. Можно было бы выбрать Windows NT 4.0, но, будучи отличной рабочей системой, она имеет весьма ограниченную совместимость с играми.

Что можно делать на этой машине? Да что угодно! Основное, пожалуй, это игры. Игры тех лет не могли похвастаться картинкой фотографического качества и глубиной погружения, им приходилось привлекать аудиторию интересными и необычными сюжетами, проработкой игровой механики. За это многие любят их до сих пор. А некоторые игры просто вызывают ностальгию Quake II, в который рубились на каждой перемене в компьютерном классе, или Герои Меча и Магии, к которым приучила девушка, с которой встречался в 15 лет. Кто-то найдет удовольствие в возможности вспомнить рабочие инструменты двадцатилетней давности Delphi 6, Photoshop 6.0, Premiere 5.1 и другие. Главное найти то, что подарит эмоции именно вам!

Думаю, приводить результаты тестов не очень корректно всегда можно собрать машину следующего поколения и получить производительность еще выше. Вместо тестов пусть будет галерея скриншотов программ и игр, с которыми хотелось поработать или поиграть тогда, осенью 2000:

  • Windows 2000 Professional одна из самых удачных версий Windows;
  • Borland Delphi 6 первые шаги в программировании;
  • Netscape 6 окно в большой интернет;
  • Adobe Photoshop 6.0 тот самый;
  • Дальнобойщики 2 культовая игра, Made in Russia!
  • Quake 2 без комментариев;
  • Quake III на тот момент очень модная стрелялка!
  • Heroes of Might and Magic III игра вне времени!

Много скриншотов с компьютера мечты
Рабочий стол ОС

Свойства системы

Photoshop 6.0

LabView 6.1

Delphi 6

Netscape 6

Герои меча и магии III Возрождение Эрафии

Герои меча и магии III Возрождение Эрафии

Установка Quake II


Quake II

Quake III Arena

Дальнобойщики 2 загрузка

Дальнобойщики 2 первый рейс. Тогда эта графика казалась великолепной!

Заключение


Подведем итог и заодно дадим машине мечты имя. По традиции коллекции Digital Vintage сборки высокого уровня именуются SERVERGHOST Constellation, так будет и в этот раз.

Итак, встречайте: SERVERGHOST Constellation X6! Финальная спецификация:

  • 2 процессора Pentium III Xeon 700 МГц c 2 Мбайт кэша
  • 2 Гбайт оперативной памяти SDRAM
  • Материнская плата Supermicro S2DGE
  • Видеокарта ELSA GLoria II (nVidia Quadro) 64 Мбайт SDR
  • Графический ускоритель Orchid Righteous 3D II (3Dfx Voodoo 2) 12 Мбайт
  • Жесткий диск Seagate Cheetah 36 Гбайт 15000 rpm SCSI
  • CD-RW Plextor PX-W1210TS SCSI
  • Стример Compaq DDS-3 SCSI
  • SCSI-контроллер Adaptec
  • Звуковая карта Creative Sound Blaster Live! (CT4760)
  • Сетевая карта 3Com Etherlink 10/100
  • Внешний модем USRobotics Courier V.Everything

Вывод диагностической программы AIDA64

Почти 21 год спустя моя (и думаю, не только моя) мечта сбылась заново, теперь в полном объеме. Пожалуй, пойду отправлю школьным приятелям ссылку на эту статью! До новых встреч и новых историй!

Бюджет или пост скриптум


Пожалуй, этот раздел добавить необходимо. Машина получилась интересная и, возможно, кого-то эта статья вдохновит на сборку похожей системы. Самое главное понять, готовы ли вы потратить деньги и время на машину, которая, скорее всего, принесет вам только удовольствие, но вряд ли когда-либо окупится использовать ее как рабочий инструмент не получится, ее время прошло.
Позиция Диапазон цен Кол-во Фактические затраты
Корпус Inwin H500 500-2000 1 шт. 1500
Плата Slot2 c AGP Supermicro S2DGE 12000-25000 1 шт. 16000
Процессор Pentium III Xeon 700/2M 2000-3000 2 шт. 4000
Память 1 ГБайт Reg. SDRAM 500-3000 2 шт. 1000 (обмен)
Видеокарта Nvidia Quadro 2500-6000 1 шт. 3000
Видеоускоритель 3Dfx Voodoo 2 12 Мбайт 5000-12000 1 шт. 1500
Звуковая карта SB Live! SB4760 500-3000 1 шт. бесплатно
SCSI-контроллер Adaptec 19160 1500-2000 1 шт. 1500
Сетевая карта Intel Pro/100 100-500 1 шт. бесплатно
Блок питания Delta 300 Вт 200-2000 1 шт. 300
Жесткий диск 36 Гбайт SCSI 200-2000 1 шт. 350
Оптический привод CD-RW SCSI 1000-10000 1 шт. 1500
Стример DDS-3 SCSI 500-10000 1 шт. 600
Модем USRobotics Courier 0-3000 1 шт. бесплатно
Итого: 31250
Как вы можете заметить, местами мне изрядно везло. В поисках ретрожелеза самое важное внимательность и терпение, а также общение с продавцами. Интересные предложение, особенно по низким ценам, уходят быстро. Часто продавцы ставят цены, которые видят в объявлениях (и товары по этим ценам висят месяцами, а зачастую и годами), а не те, по которым товар реально продается. Как правило, с ними можно договориться о компромиссе.

Редко удается найти все комплектующие в своем городе, даже крупном готовьтесь к расходам на почтовые услуги. В таблице они не отражены, но в среднем могут составить от 3 до 10% бюджета. Большой выбор комплектующих есть на eBay, редкие вещи иногда есть смысл заказать именно там. При этом на более распространенное железо цены там могут быть значительно выше, чем на локальных досках объявлений.

Если не гнаться за максимальными спецификациями, а взять предтоповые комплектующие, можно сэкономить иногда в разы. Например, как уже сказано выше, 900 МГц процессоры стоят в несколько раз дороже 700 МГц, но их производительность отличается примерно на 20%. Впрочем, в данном случае их выбор обусловлен еще и необходимостью соблюсти временные рамки.

Подумайте, стоит ли сразу собирать компьютер мечты? Для первого ретрокомпьютера можно использовать более распространенные комплектующие обычный Pentium III (1000 МГц Coppermine немного уступит 700 МГц Xeon, а модели на ядре Tualatin с 512 Кбайт кэша могут сравниться и 900 МГц моделью). Да и необходимость в двухпроцессорной системе есть далеко не всегда: самые популярные ностальгические системы линейки Windows 95/98/Me просто не умеют использовать второй процессор.

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

© 2006-2021, personeltest.ru