Кіріспе

Quadrics компаниясы – 1996 жылы Alenia Spazio және Meiko Scientific компаниясының техникалық тобы арасындағы бірлескен кәсіп ретінде құрылған суперкомпьютерлік компания. Олар стандартты компьютерлік жүйелерді үлкен параллельді жүйелерге біріктіруге арналған аппараттық және бағдарламалық құралдарды жасады. Олардың ең үлкен жетістігі 2003 жылдың маусым айында тіркелді, онда әлемдегі ең жылдам он суперкомпьютердің алтауы Quadrics өзара байланыс технологиясын қолданды. Компания 2009 жылдың 29 маусымында ресми түрде жабылды.

Компания тарихы

Quadrics атауы алғаш рет 1993 жылы Alenia Spazio компаниясы шығарған және INFN, Италияның Ұлттық ядролық физика институты әзірлеген APE100 SIMD параллель компьютердің коммерциялық нұсқасы үшін қолданылды. 1996 жылы Alenia компаниясының жаңа еншілес компаниясы Quadrics Supercomputers World (QSW) құрылды, ол Бристольде (Ұлыбритания) және Римде (Италия) орналасқан, Quadrics SIMD өнімдер желісі мен Meiko CS 2 массивті параллель суперкомпьютер архитектурасын мұра етті. 2002 жылы компания атауы жай ғана Quadrics деп қысқартылды. Бастапқыда жаңа компания CS 2 процессорларының өзара байланыс технологиясының даму әлеуетіне назар аударды. Олардың алғашқы дизайны UltraSPARC процессорымен пайдалануға арналған Elan2 желілік ASIC болды, ол Ultra Port Architecture (UPA) жүйелік шинасы арқылы қосылды. Кейіннен Elan2 енгізу жоспарлары тоқтатылды, оның орнына PCI-де орналастырылған жаңа Elan3 енгізілді. Шығарылған кезде Elan3 Alpha/PCI нарығына қайта бағытталды, себебі Quadrics Digital Equipment Corporation (DEC) компаниясымен қарым-қатынас орнатқан болатын. Quadrics және Alpha 21264 (EV6) микропроцессорларының үйлесімі өте сәтті болды және Digital/Compaq тез арада әлемдегі ең ірі суперкомпьютерлердің біріне айналды. Бұл АҚШ-тағы ең үлкен машинаны, 20 TFLOP ASCI Q құрумен аяқталды, ол 2002 және 2003 жылдары Лос-Аламос ұлттық зертханасына орнатылды. Машина 2048 AlphaServer SC тораптарынан (AlphaServer ES45 негізінде жасалған), әрқайсысы төрт 1.25 ГГц Alpha 21264A (EV67) микропроцессоры және Quadrics QsNet желісінің екі рельсінен тұрды. Өкінішке орай, бұл жүйе сенімділік тұрғысынан сәтсіз болды және ешқашан өндіріске енгізілген жоқ. Quadrics Linux-қа негізделген жүйелерді сатуда да табысқа жетті. Quadrics-тің алғашқы Linux-қа негізделген жүйесі 2001 жылдың маусым/шілде айларында SHARCNET-те орнатылды. Ол сол кезде Канададағы ең жылдам азаматтық жүйе болды. Тағы бір маңызды Quadrics жүйесі 2003/2004 жылдары Лоуренс Ливермор ұлттық зертханасында орнатылған Thunder деп аталатын әлемдегі ең жылдам Linux кластері болды. Thunder 1024 Intel Tiger Quad Itanium II процессорлық серверлерден тұрады, олар параллель Linpack-те 19.94 терафлопс өнімділігін қамтамасыз етті. Жүйенің ең жоғары өнімділігі 22.9 терафлопс, тиімділік деңгейі 87% құрады. 2004 жылы Quadrics компаниясы Bull компаниясы таңдап алған Еуропадағы ең жылдам суперкомпьютер: TERA 10 француз CEA-да: 544 Bull NovaScale 6160 есептеу торабы, әрқайсысында сегіз Itanium 2 процессоры бар. Жалпы конфигурациясында 27 терабайт негізгі жады бар 8704 процессор болады. Бұл есептеу тораптарының әрқайсысында 60 терафлоптан (секундына 60 мың миллиард операция) астам өнімділікті қамтамасыз ету үшін Quadrics QsNetII (Elan4) желілік адаптерлері орналастырылған. HP компаниясы Quadrics-ті SHARCNET-ті, Канадалық кластерлер кластерін жаңарту үшін таңдады, бұл төрт жаңа жоғары өнімділікті есептеу кластерлерімен желі сыйымдылығын 1000-нан 6000 процессорға дейін арттырады. QsNetII бір қуаттылық және бір мүмкіндік кластері үшін пайдаланылды. 2005 жылдың тамызында Quadrics және STMicroelectronics компаниясы даму туралы келісімге келді. Ынтымақтастық Quadrics жоғары жылдамдықты мультигигабит желісінің болашақ ұрпағын жобалауды және өнімдерді үлкен көлемде қолдануды қамтиды. Бұл ынтымақтастық Quadrics-ке STMicroelectronics-тің Бристольдегі қызметкерлерін жіберуіне қарамастан, нәтиже бермеді. Компанияны жабу туралы шешім 2009 жылдың сәуірінде қабылданды, келесі буынның QsNetIII өнімі аяқталуға жақын болғанына қарамастан. Ескі өнімдерге қолдау көрсету және ИС құқықтары Vega UK Ltd (қазіргі Telespazio VEGA) компаниясына берілді, ал Quadrics кеңсесі 2009 жылдың 29 маусымында жабылды. Quadrics-тің көптеген техникалық қызметкерлері кейіннен Ұлыбританиядағы Бристоль қаласында орналасқан көптеген матасыз жартылай өткізгіш компанияларының бірі Gnodal-мен HPC желілік өнімдерін әзірлеуде ұқсас жұмыс тапты.

QsNet

QsNet – Quadrics компаниясы жасаған жоғары жылдамдықты интерконект, ол жоғары өнімділікті есептеу кластерлерінде, әсіресе Linux Beowulf кластерлерінде қолданылды. Оны TCP/IP протоколымен де пайдалануға болады, бірақ SCI, Myrinet және InfiniBand сияқты, көбінесе Message Passing Interface (MPI) немесе SHMEM сияқты байланыс API-мен қолданылады, олар параллель бағдарламадан шақырылады. Интерконект әрбір есептеу торабындағы PCI картасынан және бір немесе бірнеше арнайы коммутатор шассиінен тұрады. Бұлар мыс кабельдермен қосылады. Коммутатор шассиінің ішінде Elite switch ASIC-тері орналасқан желілік карталар бар. Бұлар ішкі байланыс арқылы майлы ағаш топологиясын құрайды. Myrinet сияқты басқа интерконектер сияқты, өте ірі жүйелерді бірнеше коммутатор шассилерін тірек (жоғарғы деңгей) және жапырақ (торап деңгейі) түрінде орналастыру арқылы құруға болады. Мұндай жүйелер «федерациялық желілер» деп аталды. Ол 1998 жылы жарияланды және ‘elan3’ Custom ASIC-і бар PCI 66 64 карталарын қолданды. Бұл MPI үшін шамамен 350 МБ/с бір бағыттық өткізу қабілетін және 5 микросекундтік жауап уақытын қамтамасыз етті.

QsNet II

QsNet II – Quadrics өзара байланыс өнімдері отбасының төртінші және соңғы алдындағы буыны болды және 2003 жылы нарыққа шығарылды. QsNetII хост-компьютермен стандартты IO PCI X шинасы арқылы байланысты. Картаның кейінгі нұсқаларында PCIe физикалық интерфейстері болған, бірақ бұл өнімділік төмендеуімен бірге картада PCI X-ке көпірленді. PCIe-нің толыққанды нұсқасы ешқашан жасалмады. Оның орнына ресурстар QsNetII-нің ізбасары QsNetIII-ге жұмсалды, ол аяқталғанымен, коммерциялық тұрғыда жарияланбады. Желілік интерфейстің архитектурасы негізгі процессордан процессорлар арасындағы байланыстың барлық міндетін алып тастау және пайдаланушы процесінен пайдаланушыға хабар алмасу үшін жүйелік шақырулардың артық жүктемесінен құтылу үшін жасалған. QsNetII SMP жүйелерінде қолдануға арналған – бірнеше, бір уақытта жұмыс істейтін процестер ешқандай міндеттерді ауыстыру қажеттілігі болмастан желілік интерфейсті пайдалана алады. I/O процессоры негізгі процессордан протоколдарды өңдеуді алып тастайды. PCI картасындағы жергілікті жад буферлерді, аударма кестелерін және I/O адаптер кодын сақтау үшін пайдаланылады. Барлық PCI өткізу қабілеті деректерді жіберу үшін қол жетімді. QsNetII-нің негізгі дизайны екі ASIC-ге негізделген: Elan4 және Elite4. Elan4 – жоғары өнімді көп деңгейлі желі мен бір немесе бірнеше CPU-ы бар өңдеу түйіні арасындағы интерфейсті құрайтын байланыс процессоры. Elite4 – сегіз екі бағытты байланыс желісін коммутациялайтын коммутациялық компонент, олардың әрқайсысы бір уақытта екі бағытта 1,3 ГБ/с жылдамдықпен деректерді тасымалдай алады. Quadrics QsNetII өзінің алдыңғы QsNet сияқты ‘қалың ағаш’ топологиясын қолданады, QsNetII 4096 түйінге дейін кеңейтіледі, әрбір түйінде бірнеше CPU болуы мүмкін, сондықтан >10,000 CPU жүйелерін құруға болады. Жоғары CPU саны бар SMP түйіндері қолданылатын жерде есептеу мен байланыс арақатынасын сақтау үшін жүйеде бірнеше, параллель QsNet желілерін пайдалануға болады. Қалың ағаш топологиясы коммутатордың жоғары деңгейлерінде үлкен мөлшерде резервтік мүмкіндіктерге ие. Өнімділік қолданылатын платформаға және жүйенің конфигурациясына байланысты, QsNetII MPI задервтілігі стандартты AMD Opteron-да 1,22 мкс-тен басталады; Intel Xeon Intel 64-те өткізу қабілеті 912 МБ/с құрайды. 2004 жылы Quadrics QsNetII E сериясы деп аталатын шағын және орта коммутаторлардың дербес коммутатор конфигурацияларын шығара бастады, бұл конфигурациялар 8-ден 128 жолдық жүйелерге дейін ауқымды.

QsTenG

2005 жылдың қарашасында Quadrics компаниясы 10 Гбит Ethernet (10 GigE) негізіндегі QsTenG деп аталатын жаңа өнімді жариялады. Алғашқы QsTenG коммутаторы 8U шассиінен құралды, онда 10 GigE желілік карталары үшін 12 слот болды, жалпы саны 96 порт. Әрбір желілік картада 10GBASE CX4 коннекторларын қолдана отырып қосылатын сегіз 10 GigE порты болды. Сондай-ақ, әрбір желілік картада желілік карталарды кең жол ағашы конфигурациясына біріктіретін төрт ішкі порт болды. Осыдан кейін Quadrics 10 GigE коммутаторларының екінші буынын шығарды, ол 24 портты компактты 1U коммутатордан басталды, ол екі нұсқада келді: TG201 CA (24 порт CX4) және TG201 XA (барлығы 24 порт, 12 XSP және 12 CX4). 2009 жылы үлкен коммутаторлардың бірнеше түрін шығару күтілді, шасси QsNetIII сияқты болуы жоспарланды, ал коммутатор TG215 деп аталуға тиіс болды. 2007 жылдың соңында Quadrics басшылығы QsTenG Ethernet әзірлемелерін тоқтатып, бар күшін QsNet өнімдерінің желісіне жұмсауға шешім қабылдады. Бұл оқиға бір топ қызметкердің компанияны тастап кетуіне және ірі масштабты Ethernet жүйелерін жасау үшін Gnodal құруына әкеп соқты.