Сегодня, 22 мая 2023 года, исполняется ровно 50 лет с момента изобретения Ethernet — сетевой технологии, без которой невозможно представить современное IT-пространство. Именно Ethernet является одним из самых распространённых стандартов локальных вычислительных сетей, соединяя миллионы компьютеров по всему миру.

Отцом Ethernet является Роберт Меткалф (Robert Metcalfe) — американский инженер и учёный в области информатики. С 1972-го он работал в Xerox PARC над созданием персонального компьютера и лазерного принтера. В конце того же года Меткалф представил сеть со скоростью передачи данных на уровне 3 Мбит/c — систему Alto Aloha Network: именно она в дальнейшем получила название Ethernet. Документацию по проекту Ethernet Боб Меткалф опубликовал 22 мая 1973 года — этот день и считается датой рождения сетевой технологии, которая легла в основу интернета.

Источник изображения: MIT

Меткалф говорит, что очень хорошо помнит тот день в 1973-м: «Я сидел в здании 34 (в Xerox PARC) за пишущей машинкой Selectric, печатая сводку своих мыслей о том, как должны работать сети, а затем набросал диаграммы».

В марте 2023 года Ассоциация вычислительной техники (ACM), старейшая и наиболее крупная международная организация в компьютерной области, присудила Роберту Меткалфу премию Тьюринга в размере $1 млн за изобретение и коммерциализацию Ethernet. В прошлом году ушёл из жизни Дэвид Боггс, также внёсший огромный вклад в развитие Ethernet. 77-летний Меткалф отмечает, что у него остались тёплые воспоминания об их сотрудничестве. После совместного изобретения и работы над стандартизацией Ethernet Меткалф коммерциализировал технологию в 3Com — компании, которую он основал в 1979 году.

Пропускная способность сетей Ethernet постоянно увеличивается. В настоящее время среди гиперскейлеров набирает обороты технология 400GbE. Есть и 800GbE-решения. По словам Меткалфа, скорости Ethernet нет предела. К примеру, уже ведутся работы над сетями с пропускной способностью 1,6 Тбит/с.

Архитектура ARM активно прокладывает себе путь в серверные системы и даже в суперкомпьютеры. Но судьба первой компании, рискнувшей сделать ставку на ARM, вовсе не так радужна.

В 2011 году компания Calxeda опубликовала сведения о 32-бит серверном процессоре на базе ARM Cortex-A9. В 2020 году можно считать, последний гвоздь в крышку гроба этих CPU забит — в ядре Linux поддержка платформ Calxeda будет в ближайшее время прекращена. Но мы считаем, что те, кто первыми бросил вызов могуществу x86, заслуживают памяти.

Ещё первая разработка Calxeda, четырёхъядерный процессор ARM Cortex-A9, о котором мы писали в 2011 году, позволял создавать серверы формата 2U со 120 процессорами (480 ядер совокупно). Компания называла свою затею «первопроходческой инициативой» и планировала развернуть вокруг своих разработок целую экосистему — и спрос на такие решения был.

Преимущества платформы Calxeda по мнению компании: экономичность, компактность, низкая стоимость

Проект поддержал солидный список из венчурных фондов и производителей полупроводников: ARM, Advanced Technology Investment Company, Battery Ventures, Flybridge Capital Partners и Highland Capital Partners, а первым ключевым партнёром для Calxeda стала Canonical — разработчик операционной системы Ubuntu.

Архитектура первого серверного процессора Calxeda EnergyCore ECX-1000

К концу 2011 года проект оформился окончательно. CPU получил название EnergyCore, стали известны тактовые частоты (1,1 ‒ 1,4 ГГц) и другие подробности: наличие 4 Мбайт кеша L3, интегрированного коммутатора с производительностью 80 Гбит/с, отдельного ядра для управления энергопотребления.

Энергопотребление одного узла на базе EnergyCore, в состав которого, помимо процессора, входило 4 Гбайт памяти и SSD-накопитель, могло составлять всего 5 ватт. Неудивительно, что разработкой заинтересовалась Hewlett-Packard, объявившая о намерении использовать EnergyCore в своих новых серверах. Говорилось о 4U-шасси, содержащих 288 чипов Calxeda EnergyCore.

Эталонный дизайн вычислительного узла с четырьмя Calxeda EnergyCore

К сожалению, в 2012 году было объявлено о том, что OEM-серверы на базе чипов Calxeda появятся только ближе к концу года. Но HP уже располагает такими системами под названием Redstone; они используются для разработки энергоэффективной серверной архитектуры в проекте Moonshot.

Мини-кластер HP Redstone

Осенью того же года Calxeda объявляет о выпуске новой платформы Midway. В ней используется более совершенная архитектура ARM Cortex-A15 с поддержкой аппаратных средств виртуализации. Опубликованы планы на 2014 год, в них фигурирует поддержка 64-битной архитектуры ARM v8.

Наконец, на конференции Strata + HadoopWorld в Нью-Йорке компания Penguin Computing демонстрирует успешную работу Hadoop на платформе UDX1, построенной с использованием Calxeda EnergyCore.

Типичный дизайн сервера на базе процессоров Calxeda. Производитель Boston, модель Viridis

2013 год. Intel не собирается уступать и в противовес Calxeda и AMD, работающими над созданием экономичных ARM-процессоров, выпускает первую систему на чипе на базе архитектуры Broadwell. К сожалению, это последний год деятельности Calxeda. Исчерпав резервы денежных средств, пионер на рынке ARM-серверов объявляет о прекращении своей работы.

По мнению экспертов, причин краха две — компания слишком рано начала наступление на серверный рынок, ещё не готовый к пришествию ARM, а также сделала ставку на 32-битные процессоры в то время, как серверный рынок уже успел привыкнуть к 64-битным чипам, хотя бы потому, что они поддерживают большие объемы оперативной памяти. Кроме того, даже сама ARM относительно недавно, наконец, ввела спецификации ServerReady для упрощения внедрения в серверный сегмент.

Крах Calxeda также негативно сказался на общее отношение к серверным ARM в индустрии, которая сама по себе всегда была консервативна. В частности, в разговоре на SC19 представитель одного из ведущих производителей серверов отметил, что неуспех первых ARM-платформ и фактически впустую потраченные средства надолго отпугнули корпорацию даже от экспериментов в этой области.

Последние из могикан: вскоре для них не останется работы

Уже выпущенные серверы с процессорами Calxeda ещё работают. Но дни их уже сочтены: на рынке серверных процессоров с архитектурой ARM появляются другие игроки, изначально сделавшие ставку на мощные 64-битные варианты. К 2020 году встретить сервер Calxeda в работе удаётся очень редко —  и разработчики ядра Linux объявляют о том, что вскоре откажутся от поддержки инфраструктуры Calxeda. Будет также убрана поддержка KVM-виртуализации для всех 32-битных процессоров ARM.

Это не первая история неуспеха ARM в серверном сегмента. Два крупнейших производителя SoC, Broadcom и Qualcomm, в итоге отказались от затеи. Наработки первой после долгих скитаний воплотились в ThunderX, а процессоры Centriq второй так толком и не увидели свет. Собственные CPU Marvell не снискали большой популярности, так что компания в итоге купила ThunderX.

ThunderX 2 вместе с Fujitsu A64FX пока остаются единственными крупными игроками на этом рынке, если не считать ряда внутренних разработок вроде AWS Graviton, которые не предназначены для свободной продажи. Конкуренцию им в ближайшее время должны составить Ampere eMAG и Huawei KunPeng.

В ознаменование 50-летия UNIX Центр истории программного обеспечения Музея компьютерной истории опубликовал некоторые из самых ранних исходных кодов UNIX. Эти данные были найдены в бумагах Денниса Ричи. Там обнаружилось 190 страниц распечатанного кода на ассемблере для PDP-7.

Предполагается, что эти записи датируются 1970 г. или началом 1971 г., так как именно в 1971-м разработчики перенесли операционную систему на PDP-11. Данные доступны для загрузки в формате PDF.

Кен Томпсон (Ken Thompson) и Деннис Ричи (Dennis Ritchie) за PDP-11. Фото: computerhistory.org

В коде приводятся преимущественно математические операции для задач с плавающей запятой и другие подобные данные. Разумеется, они представляют на сегодняшний день разве что исторический интерес.

Однако сам факт публикации исходников одной из старейших операционных систем весьма интересен. С помощью их можно понять, как шла разработка, какие были проблемы и как они решались.

Напомним, что наследие UNIX огромно. Именно в качестве «противовеса» коммерческой ОС был создан проект GNU. Позднее появился Linux и многочисленные UNIX-подобные системы, как проприетарные, так и свободные. Одними из самых известных примеров UNIX-подобных ОС (помимо GNU/Linux) являются macOS, Solaris, семейство BSD и NeXTSTEP.

Кроме того, сам подход к UNIX повлиял на современные ОС и сделал их такими, какие они есть.

Эта новость будет интереса любителям компьютерной истории и винтажных вычислительных систем в целом. Энтузиасты из Музея компьютерной истории успешно запустили систему IBM 1401 и заставили её выполнять программы, написанные на языке Фортран (FORTRAN). Язык этот — один из старейших языков программирования, первый язык высокого уровня, который получил практическое применение. Достаточно сказать, что создавался он в период с 1954 по 1957 годы в корпорации IBM под руководством известного учёного Джона Уорнера Бэкуса (John Warner Backus). Название языка означает «переводчик формул» (FORmula TRANslator). Несмотря на почтенный возраст, он до сих пор используется в научных расчётах, поскольку библиотека программ на Фортране поистине огромна.

Задача перед энтузиастами стояла интересная, поскольку IBM 1401 не является привычным всем нам компьютером в современном смысле этого слова. Эта машина, во-первых, работает в десятичной системе счисления вместо привычной нам бинарной, а во-вторых, оперирует не стандартными байтами, а использует переменную длину машинного слова. Создана эта система была в качестве вспомогательной, обрабатывающей данные с перфокарт и передающей их большим вычислительным комплексам того времени. Прожила она долгую по меркам ИТ-индустрии жизнь и была снята с производства лишь в 1971 году. Характеристики, разумеется, по нынешним стандартам не впечатляют. Так, объём оперативной памяти у IBM 1401 составлял от 1400 до 16000 символов в зависимости от конфигурации, в редких случаях её объём мог быть расширен до 32000 символов. Основой этого любопытного компьютера являлась диодно-транзисторная логика, собранная на дискретных элементах, но конструкция уже была модульной: система набиралась из специальных плат под названием SMS card с унифицированным разъёмом.

Главный модуль IBM 1401. Видны выдвижные корзины с SMS-платами логики

Запуск компилятора FORTRAN II требовал наличия минимального объёма памяти 8000 символов, а более совершенный FORTRAN IV задействовал 12000 символов и четыре ленточных накопителя IBM либо дисковый накопитель IBM 1311. Сама система IBM 1401 была задумана как простой и недорогой вычислитель, не предназначенный для обсчёта сложных научных задач. В базовой конфигурации отсутствовали даже инструкции целочисленного умножения и деления, но энтузиастов это не остановило. В видеоролике показан весь процесс загрузки ветерана вычислительной техники и его работа. Сам компилятор FORTRAN II находился на магнитной ленте, а исходный код программ считывался с перфокарт. Вывод листинга программ и результатов осуществлялся с помощью знаменитого принтера IBM 1403. Запуск комплекса, разумеется, не обошёлся без накладок. Присутствует даже классическая шутка про техподдержку с её советом «перезагрузиться и попробовать ещё раз». Но в итоге задумка увенчалась полным успехом, хотя и пришлось прибегнуть к консультации с разработчиками компилятора FORTRAN II для IBM 1401.

Сегодня, 7 апреля, исполняется ровно 50 лет с момента появления универсальной компьютерной системы IBM System/360, положившей начало истории мейнфреймов.

Под мейнфреймами понимают универсальные высокопроизводительные комплексы с высокой отказоустойчивостью и значительными ресурсами ввода-вывода. Такие системы отличаются большим объёмом оперативной и внешней памяти. Они предназначены для решения критически важных задач с интенсивной пакетной и оперативной транзакционной обработкой.

По сути, мейнфреймы появились в 50-х годах прошлого века. В те времена такие системы были не просто самыми большими компьютерами; они были единственными существующими компьютерами, и лишь некоторые предприятия могли позволить себе их приобретение.

В 1960-х годах ход истории вычислительной техники значительно изменился, когда производители мейнфреймов начали стандартизацию аппаратного и программного обеспечения. И именно появление IBM System/360 (или S/360) в 1964-м дало начало истории мейнфреймов в их традиционном понимании.

Дело в том, что предыдущие системы, такие как 1401, были предназначены для использования либо в коммерческой, либо в научной сфере. Комплекс S/360 мог решать оба вида задач, что делало его революционным на момент выхода. Название S/360 указывает на широкую сферу применения архитектуры — 360 градусов, охватывающие полный круг возможных областей использования.

Кроме того, S/360 был первым компьютером, использовавшим микрокод для реализации многих машинных инструкций, в отличие от систем, в которых все машинные инструкции были реализованы на аппаратном уровне. Вместе с S/360 появились понятия подсистемы ввода-вывода и параллельных каналов (каналов параллельной передачи данных на устройства ввода-вывода).

«System/360 была самым значительным и рискованным решением, которое я когда-либо принимал. Я сомневался в нём на протяжении недель, но в глубине души я знал, что для IBM нет ничего невозможного», — говорил Томас Уотсон младший, бывший глава IBM.

Сейчас мейнфреймы IBM используются в более чем 25 тыс. организаций по всему миру; в России их, по разным оценкам, от 1500 до 7000 (с учётом клонов). Около 70 % всех важных бизнес-данных обрабатываются на мейнфреймах.