En 2004, Kirk Bresniker, architecte en chef chez HP Labs, s'est engagé à apporter des changements radicaux à l'architecture informatique avec The Machine et a dessiné le premier concept sur un tableau blanc. À l'époque, il voulait construire un système capable de transporter l'informatique vers l'avenir. L'objectif était de construire un ordinateur utilisant des technologies de pointe comme les memristors et les connexions photoniques. Ce fut un voyage ardu, mais HPE a finalement montré un prototype de The Machine dans un laboratoire à Fort Collins, au Colorado.

Si ce prototype est plutôt éloigné de ce que l'entreprise envisageait avec The Machine lorsque le projet a été officiellement annoncé en 2014, il suit le même principe pour la structure du sous-système mémoire. Il brise les limitations liées à l'architecture conventionnelle des PC et serveur dans laquelle la mémoire est un goulet d'étranglement, en exploitant une technologie appelée Memory-Driven Computing. La caractéristique exceptionnelle de ce méga-serveur est sa capacité mémoire de 160 To répartie sur 40 noeuds physiques - divisés en quatre boîtiers Apollo 6000 - interconnectés avec une architecture fabric utilisant une interconnexion haute performance.

Un prototype prometteur

Aucun serveur sur le marché ne peut se vanter d’atteindre cette capacité mémoire. Cela représente plus de trois fois la DRAM du Superdome X de HPE. Les connexions sont réparties sur un réseau maillé afin que les noeuds mémoire et processeurs puissent communiquer plus rapidement entre eux. Des FPGA fournissent la logique du contrôleur pour l’architecture d'interconnexion. The Machine exploite 1 280 cœurs ARMv8-A Cavium ThunderX2 (40 puces avec 32 cœurs) avec une version optimisée du système d’exploitation Linux.

Une des 40 cartes mères de The Machine qui embarque des puces ARMv8 64-bit ThunderX2 fournies par Cavium. (Crédit HPE)

Les ordinateurs traiteront d'énormes quantités d'informations à l'avenir et The Machine sera prête pour cet afflux, a déclaré Kirk Bresniker. Et d’une certaine façon, The Machine prépare les ordinateurs pour la fin de la loi de Moore [qui a déjà été revisitée], a-t-il indiqué. The Machine est un système distribué qui décompose le traitement entre plusieurs ressources. Ce super ordinateur est également prêt pour les technologies d’avenir. Les slots sont capables d’accueillir des connecteurs photoniques, afin de relier le stockage, la mémoire et les processeurs sur une architecture fabric ultrarapide. L'interconnexion elle-même est une mise en œuvre anticipée du protocole Gen-Z, soutenue par les principaux fabricants de matériels (puces, stockage et mémoire).

Toujours pas de memristors 

HPE entend améliorer les sous-systèmes mémoire et stockage dans les PC et les serveurs. Si les données sont traitées plus rapidement dans la mémoire et le stockage, cela réduit la nécessité d'accélérer les instructions par heure dans les CPU. L'informatique en mémoire a accéléré des applications comme les bases de données et les systèmes ERP, et HPE a fait progresser la conception de ces systèmes avec SAP et Microsoft. Il y a également un mouvement pour découpler la mémoire et le stockage des serveurs principaux. Cela contribue à accélérer l'informatique et à utiliser plus efficacement les ressources des centres de calcul, comme le refroidissement.

HPE s’est toutefois heurté à quelques problèmes. Le modèle initial de The Machine était censé utiliser des memristors, un type de « mémoires-résistances » pouvant effectuer des calculs logiques qui devait aider les ordinateurs à prendre des décisions en fonction des données qu'ils conservent. HP a annoncé la memristor en 2008, mais elle a été retardée à plusieurs reprises. La société développe aujourd’hui la technologie avec Western Digital, a déclaré Kirk Bresniker. Ce dernier a adopté une approche open source pour le développement de The Machine, avec l'éthique de la coopération entre les partenaires pour construire de tels systèmes à l'avenir. Ce système est un prototype qui conduira le développement et la mise en œuvre de Gen-Z et de circuits qui peuvent être utilisés comme co-processeurs.

Intel fait cavalier seul avec sa 3D Xpoint 

Alors que HPE essaie de créer un nouvel écosystème, Intel propose une autre approche avec sa technologie de stockage et mémoire 3D Xpoint. Les fabricants de serveurs proposent déjà des ordinateurs plus rapides exploitant des SSD Optane, en attendant l’arrivée des barrettes mémoire haute capacité.

The Machine est une future architecture informatique qui est également pratique, a déclaré Patrick Moorhead, analyste principal chez Moor Insights et Strategy. « Le fait qu'ils puissent faire cela et exécuter des programmes, c'est absolument incroyable », a-t-il déclaré. The Machine se situe entre les serveurs d'aujourd'hui et les systèmes futurs comme les ordinateurs quantiques. Mais il reste encore trois ou cinq ans avant sa mise en œuvre dans les centres de calcul, a déclaré l’analyste.