Výzkum a vývoj u firmy Sun

Firemní laboratoř pracuje na širokém spektru technologií od webových serverů velikosti mince až k superpočítačům o...


Firemní laboratoř pracuje na širokém spektru technologií od webových serverů
velikosti mince až k superpočítačům o výkonu 4 petaflopsy.
Zmiňte se před někým o firmě Sun Microsystems, a vyvoláte tím nejspíš představu
vysoce výkonných pracovních stanic, dot.comových serverů a jazyka Java. Ale
nahlédnutí do útrob laboratoří Sun Microsystems (Sun Microsystems Laboratories)
odhalí mnohem širší pole nově se rodících technologií a různorodých zařízení.
Laboratoř Sunu zaměstnává na 200 vědců a vývojářů a její roční obrat se
pohybuje mezi 80 a 100 miliony dolarů. Zpracovávané projekty zahrnují oblast
senzorů, superpočítačů, vysokorychlostních sítí, optických pojítek, webových
technologií třetí generace, Javy a dalších. "Naším posláním je řešit těžké
technické problémy, jež se k nám dostanou od našich zákazníků," říká ředitel
laboratoří Glen T. Edens.

Stavění přepínače
Například internetové přepínače schopné zvládnout přenos desítek až stovek
terabitů za sekundu stojí dnes miliony dolarů a zaplní celou místnost. Ale
pokud bude právě probíhající projekt laboratoří Sunu úspěšný, budou mít takové
přepínače rozměry i cenovou dostupnost spíše jako osobní počítače. "Je to sice
projekt s velkým rizikem, ale s potenciální velkou návratností. Myslíme, že se
povede, ale doopravdy to nevíme," říká Edens.
Ultralevné vysokokapacitní přepínače jsou pouze jedním z potenciálů technologie
zvané "komunikace nablízko" (proximity communication), již firma Sun oznámila
loni na podzim. Proximity I/O, jak se též nazývá, by mohla dovolit procesorovým
čipům komunikovat 60krát rychleji a s 30krát menší spotřebou energie, než je
možné s konvenčními prostředky.
"Proximity nám umožní velmi snadno rozdělit přepínač na řadu čipů a mít mezi
nimi dostatečné přenosové pásmo. Tak budeme moci vytvořit skutečně
distribuovaný přepínač," říká Robert Drost, vědecký výzkumný pracovník
Laboratoří Sun. Slovo "proximity" (blízkost) označuje extrémně blízké umístění
dvou čipů, kde každý má vysílací a přijímací obvod. Data jsou posílána mezerou
mezi nimi prostřednictvím tzv. kapacitního spoje, což je propojení mezi
nabitými částicemi, jež se nehýbají. V principu je to jednoduché, ale srovnat
čipy k sobě s tolerancí pár mikronů je velmi obtížné.
Komunikační cesty technologie proximity I/O nepracují na tištěných obvodech s
letovanými spoji, ale jsou nahrazeny malinkými jednoduchými mezerami mezi čipy.
"Když přešly procesory od 10 MHz ke 3 GHz, nestaly se 30krát rychlejšími,
protože šířka přenosového pásma se nezvýšila 30krát, zvedla se jen na dvojaž
trojnásobek," říká Drost. "Až s implementací Proximity konečně využijeme
výkonnostní potenciál čipu."
Navíc může velmi rychlá mezičipová komunikace omezit potřebu velké cache paměti
na samotném čipu. Tím se případně uvolní vzácný prostor na čipu pro jiné
výkonné funkce.

Superpočítače
Loni v červenci získal Sun tříletý 50milionový kontrakt Agentury pro vyspělé
obranné výzkumné projekty (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) na
návrh superpočítače s ultravysokým vnitřním přenosovým pásmem založeným na
komunikaci nablízko. Konkurenční firmy IBM a Cray byly oceněny za návrhy
založené na jiných principech.
Drost říká, že superpočítač se stovkami tisíců výpočetních vláken (threads)
probíhajících vedle sebe bude "vysoce paralelní". Má vynikat při řešení
problémů, jež vyžadují velké objemy komunikace mezi procesory, jako jsou
například vyhledávání v databázích, vědecké simulace složitých procesů nebo
zpracování signálů. Pokud bude Sunu uděleno schválení stavby funkčního
počítače, jeden nebo více prototypů by mohlo být instalováno do roku 2009.
Takové počítače by trvale běžely rychlostí 1 trilionu operací v pohyblivé
řádové čárce za sekundu (petaflops). To jest přibližně 15krát rychleji než
nejrychlejší superpočítače současnosti a mohly by být urychleny až na celkový
výkon 4 petaflopsy.

Miniaturní počítače s ECC
Laboratoře Sunu vyvíjejí také počítače z opačného konce rozměrového spektra a
prohlašují, že vyvinuly nejmenší webový server na světě. Server s kódovým
jménem Sizzle (syčák) má velikost amerického čtvrťáku (asi jako pětikoruna) a
je zamýšlen pro domácí spotřebiče, osobní lékařská zařízení, čidla a podobně.
Jde o baterií napájené bezdrátové zařízení s osmibitovým procesorem, 128 KB
paměti flash a 4 KB paměti RAM.
I jiní výrobci postavili malinkatý webový server, ale Sizzle od ostatních
odlišuje šifrování na bázi eliptických křivek (Elliptic-Curve Cryptography,
ECC), jež je efektivnější než šifrování RSA, a tím pádem vhodnější pro
procesory s omezeným výkonem.
Užívání průmyslového standardu RSA se posunulo k 1 024bitovým šifrovacím klíčům
a nakonec bude muset přejít k 2 048 bitům, aby bylo jisté, že klíče nejde
prolomit. Každé zdvojnásobení délky klíče vyžaduje zvýšení výkonu počítače na
osminásobek.
Ale ECC s porovnatelnou silou je 10krát rychlejší než 1 024bitové RSA klíče a
38krát rychlejší než 2 048bitová varianta, říká Vipul Gupta, vedoucí vývojový
pracovník z laboratoří Sun. "Očekává se, že příští generace internetových
zařízení, jako jsou například senzory, budou mít schopnosti dokonce menší než
dnešní telefony a taková zařízení prostě nemají na RSA šifrování dostatečný
výkon," vysvětluje.
Vipul Gupta spolupracoval se sdružením Internet Engineering Task Force na
integraci ECC do šifrovacího protokolu Secure Sockets Layer (podobně, jako bylo
integrováno RSA). Nyní mohou vývojáři psát software, jenž bude spolupracovat se
zařízeními Sizzle stejně snadno jako s kterýmkoli jiným zabezpečeným serverem.
Sizzle lze uplatnit v armádních přístrojích, v osobních lékařských zařízeních
nebo jako rádiové frekvenční identifikační značky (Radio Frequency
IDentification, RFID). Tedy především v situacích, kdy je potřeba data utajit.
Podle Gupty může ECC najít uplatnění i u velkých serverů. Společnosti
provozující internetové obchody, jako třeba Amazon.com, by vystačily přibližně
se čtvrtinou až polovinou serverů, kdyby používaly ECC namísto RSA.

Jednoduchost a Java
Bezpečnost není jediným prvkem, který se Sun snaží na drobounkých počítačích
zprovoznit. Například projekt s názvem Epsilon vychází z přesvědčení, že
nepříliš častá reálná nasazení sítí snímačů souvisejí s nespolehlivou
komunikací čidel a jejich obtížnou nastavitelností a programovatelností.
"Pracujeme na tom, jak čipy jednoduše programovat," vysvětluje Edens. "A
vyvíjíme také rádiové protokoly, protože IP (Internet Protocol) byl vyvinut bez
přihlédnutí k energetickým úsporám, což komplikuje například vzdálenou
modernizaci softwaru čidel."
Randy Smith, vrchní analytik Sunu, předpokládá, že některé problémy vyřeší
další favorit společnosti a sice platforma Java. Ta bude prostředníkem pro
přirozenou spolupráci s jinými systémy a snadné přenášení kódu. Za klíčový krok
považuje zprovoznění Javy na holém hardwaru, tj. bez operačního systému.
"Snažíme se ji tam nějak vmáčknout," říká Smith.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.