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» 2016年03月01日 05時00分 UPDATE

松岡功の「ITニュースの真相、キーワードの裏側」:HPE「The Machine」はこれまでのコンピュータと何が違うのか (1/2)

「The Machine」と呼ぶコンピュータを2020年の商品化に向けて開発中の米HPE。正確には、“コンピュータ”とは呼ばない、これまでのコンピュータの概念を変える機械だという。果たして、これまでのコンピュータと何が違うのか。

[松岡功,@IT]

この連載は……

 近年、さまざまな技術トレンドが注目され、ニュースとして盛んに取り上げられています。それらは社会、企業に対してどのようなインパクトを及ぼすのでしょう。ベンダーを中心としたプレーヤーたちは何を狙いとしているのでしょう。

 それらのニュースから一歩踏み込んで、キーワードの“真相”と“裏側”を聞き出す本連載。今回は「The Machine」を取り上げます。


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photo 日本ヒューレット・パッカード The Machineエバンジェリストの三宅祐典氏

 「従来のコンピュータアーキテクチャでは、近い将来、ビッグデータやクラウドネイティブ時代の本格的な活用に対応できなくなる。その強い問題意識の下、私たちはコンピュータの在り方を根本から見直し、アーキテクチャを一新したThe Machineを開発している。The Machineによって、飛躍的な性能向上を果たしながら、実は世界的に喫緊の課題である消費電力を劇的に抑えられるようになる。例えば、現在世界最速を争っているスーパーコンピュータと比べると、同等のコストで、4〜5倍の性能を、数十分の1の消費電力で実現できるようになる」

 表題の疑問にこう答えてくれたのは、日本ヒューレット・パッカード(以下、HPE)のThe Machineエバンジェリストである三宅祐典氏だ。今回は、HPEが次世代のコンピュータアーキテクチャと銘打って開発を進めている「The Machine」に注目し、三宅氏と同社のミッションクリティカルサーバテクノロジーエバンジェリストである山中伸吾氏にその背景や真意を聞いていく。

現在のコンピュータでは、もう対応できなくなる

 まず、「従来のコンピュータでは近い将来、ビッグデータの本格的な活用に対応できなくなる」とはどういうことか。三宅氏は以下の図を示しながら次のように説明してくれた(図1)。

photo 図1 現在のコンピュータアーキテクチャでは、近い将来、ビッグデータの本格的な活用に対応できなくなる

 「現在のコンピュータアーキテクチャのままでは、単体の性能向上にもはや限界があると私たちは見ている。全世界のデータ量は今後、2年で約2倍のペースで爆発的に増えていく。これに対応するために、単体では性能が上がらないコンピュータを並列にたくさんつなげるなどの方法で対処しているのが現状だ。しかし、そうすると消費電力が跳ね上がるジレンマに陥ってしまう」(三宅氏)

 そうした状況を打開するために、HPEは根本であるアーキテクチャを一新する必要があると説いている。

 では、どのように一新されるのか。三宅氏と山中氏の説明をもとにポイントを探っていこう。

キーワードは「ユニバーサルメモリ」「フォトニクス」「SoC」

 現在のコンピュータは、プロセッサ(CPU)を中心に、メモリ(DRAM)とストレージ(HDDやSSD、テープなど)を構成するのが基本設計となっている。データやプログラムの記録媒体としてメモリとストレージの2種類が使われてきたのは、高速だが容量が少ないメモリを、低速だが容量の大きなストレージが補う関係にあったこと、そして、DRAMは電源の供給が途絶えるとその内容を失ってしまうことから、電源が切れてもデータやプログラムを保存しておける不揮発性ストレージが必要だったからだ。

 処理速度の観点で見ると、DRAMに比べてHDDは格段に遅い。CPUがどれだけ速くなっても、全体の構造としてHDDの速度がボトルネックになってしまう。最近はNANDフラッシュメモリを使うSSDが普及し、速度面の課題はかなり改善されたものの、DRAMの速度に達するまで高速になったわけではない。

 この課題を根本から解消するために、HPEは「DRAM並みの速度で、HDD並みの容量を持つ不揮発性の記録媒体」が必要だと考えた。そこで生み出されたのが、メモリとストレージを一体にした「ユニバーサルメモリ」という記録媒体だ。このユニバーサルメモリには、次世代の不揮発性メモリとしてHPEが研究開発を進めてきた「メモリスタ(Memoristor)」と呼ばれる素子が適用される。(図2)

photo 図2 「The Machine」は、メモリとストレージを一体化した「ユニバーサルメモリ」を採用する
photo 日本ヒューレット・パッカード ミッションクリティカルサーバテクノロジーエバンジェリストの山中伸吾氏

 さらに処理速度の観点で、現在のコンピュータにはもう一つ大きな課題がある。それは、プロセッサとメモリおよびストレージの間が「銅線」で結ばれていることだ。銅線が持つ物理的な処理速度と通信可能な距離の限界を超える。

 そこでHPEが採用したのが「フォトニクス(Photonics)」、すなわち光通信だ。フォトニクスでのネットワークによってプロセッサとユニバーサルメモリを結び、処理速度の限界と距離の課題解決を図る。

 メモリ+ストレージからユニバーサルメモリへ、銅線からフォトニクスへ。この転換は、処理速度の向上だけでなく、今後のエネルギー問題に直結する「消費電力の削減」にも極めて効果的だという。この消費電力の削減に向けて、HPEはもう一つ新たな、そして大きな取り組みを行う。プロセッサを汎用CPU(Xeonプロセッサーなど)ではなく、用途特化型の「SoC(System on Chip)」を適用するというものだ。

 この背景には、ここにきてSoCの性能が大きく向上してきたことがある。このSoCを用途に応じて適材適所に使うことでプロセッサの稼働効率を高め、結果として消費電力の削減を図ろうというわけだ。これは「何でもできる汎用CPUの無駄を取り除く」という発想でもある。

 The Machineは、これまで説明してきた取り組みを全て実現したものとなる。キーワードを挙げるならば、「ユニバーサルメモリ(メモリスタ)」「フォトニクス」「SoC」の3つである。

 さて、これらはそれぞれに新しい取り組みだが、あくまで個別の構成要素や技術の話だ。筆者が知りたいのは、「ではThe Machineは、どのような新しいコンピューティングを実現しようとしているのか」である。

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