Введение
Компания, занимающаяся вычислениями, Quadrics была компанией, разрабатывающей суперкомпьютеры, основанной в 1996 году как совместное предприятие между Alenia Spazio и технической командой Meiko Scientific. Они производили аппаратное и программное обеспечение для объединения стандартных компьютерных систем в массивно-параллельные комплексы. Наивысшего расцвета компания достигла в июне 2003 года, когда шесть из десяти самых быстрых суперкомпьютеров в мире использовали межсоединения Quadrics. Компания официально прекратила свою деятельность 29 июня 2009 года.
Quadrics was a supercomputer company formed in 1996 as a joint venture between Alenia Spazio and the technical team from Meiko Scientific. They produced hardware and software for clustering commodity computer systems into massively parallel systems. Their highpoint was in June 2003 when six out of the ten fastest supercomputers in the world were based on Quadrics' interconnect. They officially closed on June 29, 2009.
История компании
Название Quadrics впервые было использовано в 1993 году для коммерческой версии параллельного компьютера APE100 SIMD, произведенного компанией Alenia Spazio и первоначально разработанного INFN, Итальянским национальным институтом ядерной физики. В 1996 году была создана новая дочерняя компания Alenia, Quadrics Supercomputers World (QSW), базирующаяся в Бристоле, Великобритания, и Риме, Италия, которая унаследовала линейку продуктов Quadrics SIMD и архитектуру суперкомпьютера Meiko CS 2 с массовым параллельным вычислением. В 2002 году название компании было сокращено до Quadrics. Изначально новая компания сосредоточилась на потенциале развития технологии межпроцессорного соединения CS 2. Их первым проектом стал сетевой ASIC Elan2, предназначенный для использования с процессором UltraSPARC, подключаемым к нему через системную шину Ultra Port Architecture (UPA). Планы по внедрению Elan2 были позже отменены, и вместо этого был представлен новый Elan3, реализованный на платформе PCI. К моменту выпуска Elan3 был переориентирован на рынок Alpha/PCI, после того как Quadrics установила партнерские отношения с Digital Equipment Corporation (DEC). Сочетание микропроцессоров Quadrics и Alpha 21264 (EV6) оказалось очень успешным, и Digital/Compaq быстро стала одним из крупнейших в мире поставщиков суперкомпьютеров. Это привело к созданию крупнейшей машины в США, 20 TFLOP ASCI Q, установленной в Национальной лаборатории Лос-Аламоса в 2002 и 2003 годах. Машина состояла из 2048 узлов AlphaServer SC (основанных на AlphaServer ES45), каждый из которых включал четыре микропроцессора Alpha 21264A (EV67) с частотой 1,25 ГГц и две линии сети Quadrics QsNet. К сожалению, эта система оказалась ненадежной и так и не была запущена в серийное производство. Quadrics также добилась успеха в продаже систем на базе Linux. Первая система Quadrics на базе Linux была установлена в июне/июле 2001 года в SHARCNET. На момент установки это была самая быстрая гражданская система в Канаде. Еще одной заметной системой Quadrics был самый быстрый в мире Linux-кластер под названием Thunder, установленный в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора в 2003/2004 годах. Thunder состоял из 1024 серверов Intel Tiger Quad Itanium II Processor, обеспечивающих производительность 19,94 терафлопс на параллельном Linpack. Пиковая производительность системы составляла 22,9 терафлопс при эффективности 87%. В 2004 году компания Bull выбрала Quadrics для модернизации самого быстрого в Европе суперкомпьютера: TERA 10 во французском CEA, состоящего из 544 вычислительных узлов Bull NovaScale 6160, каждый из которых включал восемь процессоров Itanium 2. Глобальная конфигурация включала 8704 процессора с 27 терабайтами оперативной памяти. Каждый из этих вычислительных узлов содержал несколько сетевых адаптеров Quadrics QsNetII (Elan4), обеспечивающих производительность более 60 терафлопс (шестьдесят тысяч миллиардов операций в секунду). HP выбрала Quadrics для модернизации SHARCNET, канадского кластера кластеров, с помощью четырех новых высокопроизводительных вычислительных кластеров, которые увеличили пропускную способность сети с 1000 до 6000 процессоров. QsNetII использовался для кластеров, ориентированных на вычислительную мощность и производительность. В августе 2005 года Quadrics и STMicroelectronics подписали соглашение о разработке, охватывающее проектирование будущих поколений высокоскоростных многогигабитных межсоединений Quadrics и использование продуктов в широком спектре приложений. Это сотрудничество не принесло результатов, несмотря на перевод сотрудников STMicroelectronics из Бристоля в Quadrics. Решение о закрытии компании было принято в апреле 2009 года, несмотря на то, что разработка продукта следующего поколения QsNetIII была почти завершена. Поддержка устаревших продуктов и права на интеллектуальную собственность были переданы Vega UK Ltd (теперь Telespazio VEGA), а офисы Quadrics были закрыты 29 июня 2009 года. Многие технические специалисты Quadrics впоследствии нашли аналогичную работу в разработке сетевых продуктов для высокопроизводительных вычислений (HPC) в Gnodal, одной из многих компаний, занимающихся производством полупроводников без собственных производственных мощностей, базирующихся в Бристоле, Великобритания.
QsNet
QsNet — высокоскоростная сеть, разработанная компанией Quadrics, использовавшаяся в высокопроизводительных вычислительных кластерах, особенно в Linux Beowulf кластерах. Хотя она может использоваться с TCP/IP, как и SCI, Myrinet и InfiniBand, обычно она применяется с коммуникационным API, таким как Message Passing Interface (MPI) или SHMEM, вызываемым из параллельной программы. Сеть состоит из PCI-карты в каждом вычислительном узле и одного или нескольких специализированных коммутаторов (шасси). Они соединяются медными кабелями. Внутри шасси коммутатора расположены линейные карты, содержащие ASIC коммутатора Elite. Эти карты внутренне соединены, образуя топологию "жирного дерева". Как и другие сети, такие как Myrinet, очень большие системы можно строить, используя несколько шасси коммутаторов, организованных в виде корневых (верхнего уровня) и листовых (уровня узлов) коммутаторов. Такие системы назывались "федеративными сетями". QsNet была анонсирована в 1998 году и использовала карты PCI 66 64 с пользовательским ASIC "elan3". Они обеспечивали пропускную способность MPI около 350 МБ/с в одном направлении с задержкой 5 мкс.
QsNet II
QsNet II был четвертым и предпоследним поколением продуктов семейства межсоединений Quadrics, и был представлен в 2003 году. QsNetII подключался к хост-компьютеру через стандартную шину IO PCI X. Более поздние версии карты имели физические интерфейсы PCIe, однако они были подключены к PCI X через мост, что приводило к снижению производительности. Нативная версия PCIe так и не была разработана. Вместо этого ресурсы были сосредоточены на преемнике QsNetII – QsNetIII, который, хотя и был завершен, так и не поступил в коммерческую продажу. Архитектура сетевого интерфейса была разработана для полной перекладки задачи межпроцессорного взаимодействия на основной процессор и для избежания накладных расходов на системные вызовы при обмене сообщениями между пользовательскими процессами. QsNetII предназначен для использования в SMP-системах – несколько одновременных процессов могут использовать сетевой интерфейс без накладных расходов на переключение задач. Процессор ввода-вывода освобождает центральный процессор от обработки протоколов. Локальная память на PCI-карте обеспечивает хранение буферов, таблиц трансляции и кода адаптера ввода-вывода. Вся пропускная способность PCI доступна для передачи данных. Базовая конструкция QsNetII основана на двух ASIC: Elan4 и Elite4. Elan4 – это коммуникационный процессор, формирующий интерфейс между высокопроизводительной многоступенчатой сетью и вычислительным узлом с одним или несколькими процессорами. Elite4 – это коммутационный компонент, способный коммутировать восемь двунаправленных каналов связи, каждый из которых передает данные в обоих направлениях одновременно со скоростью 1,3 ГБ/с. Межсоединение Quadrics QsNetII, как и его предшественник QsNet, использует топологию «жирного дерева». QsNetII масштабируется до 4096 узлов, каждый из которых может иметь несколько процессоров, что позволяет создавать системы с более чем 10 000 процессоров. В системе могут использоваться несколько параллельных сетей QsNet для поддержания соотношения вычислительной мощности к пропускной способности сети, особенно при использовании SMP-узлов с большим количеством процессоров. Топология «жирного дерева» отличается высокой устойчивостью благодаря большому количеству резервирования на верхних уровнях коммутаторов. Производительность зависит от используемой платформы и конфигурации системы: задержка QsNetII MPI на стандартном AMD Opteron начинается с 1,22 мкс, а пропускная способность на Intel Xeon Intel 64 составляет 912 МБ/с. В 2004 году Quadrics начала выпуск небольших и средних конфигураций автономных коммутаторов QsNetII E Series, которые варьируются от 8-портовых до 128-портовых систем.
QsTenG
В ноябре 2005 года Quadrics объявила о новом продукте на базе 10 Gigabit Ethernet (10 GigE) под названием QsTenG. Первый коммутатор QsTenG представлял собой 8U шасси с 12 слотами для 10 GigE линейных карт, обеспечивая в общей сложности 96 портов. Каждая линейная карта имела восемь портов 10 GigE, подключаемых с помощью разъемов 10GBASE CX4. Кроме того, каждая линейная карта оснащалась четырьмя внутренними портами для соединения линейных карт в топологию типа fat tree. Впоследствии Quadrics представила второе поколение 10 GigE коммутаторов, начав с компактного 1U коммутатора с 24 портами, доступного в двух вариантах: TG201 CA с 24 портами CX4 и TG201 XA, обеспечивающего в общей сложности 24 порта, 12 XSP и 12 CX4. В 2009 году планировался выпуск серии более крупных коммутаторов, для которых предполагалось использовать то же шасси, что и у QsNetIII, а сам коммутатор должен был называться TG215. Однако, в конце 2007 года руководство Quadrics приняло решение прекратить разработку QsTenG Ethernet и сосредоточить усилия на продуктовой линейке QsNet. Это привело к уходу группы сотрудников, которые впоследствии помогли основать компанию Gnodal для разработки масштабируемых Ethernet-систем.