HPの革新的な新マシンは2016年までに稼働を開始する可能性がある

ヒューレット・パッカード社は、潜在的にはるかに高速でシンプルな、まったく新しいコンピューターアーキテクチャの導入を目指しており、その取り組みは2016年末までに実を結ぶかもしれない。その頃には、同社の研究所ではその設計に基づいた最初のプロトタイプマシンが完成する予定だ。

HPのマシンアーキテクチャが成功すれば、HPラボディレクターのマーティン・フィンク氏が金曜日にニューヨークで開かれたソフトウェア自由法律センターの10周年記念会議で行った講演から判断すると、コンピュータ科学者からシステム管理者までIT業界のあらゆる人が自分の仕事について考え直さなければならないかもしれない。

HPは6月のユーザーカンファレンス「Discover」でこのマシンの計画を初めて発表し、10年以内にこの設計に基づいた市販のコンピューターを提供できると見込んでいました。フィンク氏は、最初のプロトタイプ機は2016年までに稼働し、バグ修正にさらに数年を費やすことができると述べました。

The Machineは、コンピューティングの誕生以来主流であったフォン・ノイマン型コンピュータ・アーキテクチャを再考するものです。このアーキテクチャでは、コンピュータはプロセッサ、ワーキングメモリ、ストレージから構成されます。プログラムを実行するために、プロセッサはストレージから命令とデータをメモリにロードして演算を実行し、必要に応じて結果をディスクにコピーして永続的に保存します。

現在のワーキングメモリ（RAM）の製造技術が限界に達しているため、業界は別の形態のメモリへの移行を迫られています。次世代メモリの実験的な設計が数多く開発されており、HPはメモリスタと呼ばれる独自のバージョンを開発中です。このマシンは、このメモリスタをベースにしています。

新しいメモリ設計はすべて、永続性という共通の特性を持っています。そのため、電源が切れても、今日のRAMとは異なり、内容を保持できます。つまり、ハードドライブやソリッドステートディスクといった従来のストレージ機構に取って代わることができるのです。つまり、コンピューターはワーキングメモリとストレージ間でデータをやり取りするのではなく、データ自体（HPの場合はメモリスタ）を直接操作できるのです。

アーキテクチャにおけるこのような一見単純な変更は、計算の実行方法に一連の根本的な「連鎖的」影響を及ぼすことになる、とフィンク氏は説明した。

まず第一に、このアプローチは、理論上、コンピューターが現在よりもはるかに強力になる可能性があることを意味します。

HPは、マシンライクなコンピュータは、80分の1の消費電力で6倍の性能を発揮できると述べています。フィンク氏は、HPが開発中の最初のプロトタイプには、157ペタバイトのアドレス指定可能なメモリを備えた150個の計算ノードが搭載されると予想しています。

フィンク氏は、そのようなマシンには全く新しいオペレーティングシステムが必要だと述べた。OSの作業の大部分は、メモリとディスク間でのデータのやり取りである。このマシンは、データの読み書きという概念を排除する。

HPラボは、フィンク氏が「白紙」OSと呼ぶ「Carbon」の開発に取り組んでいます。同社は早ければ来年にもオープンソースコードを公開する予定です。また、フォン・ノイマン型コンピューティングからの移行を支援するため、仮称「Linux++」と呼ばれるLinuxのバージョンの改良も進めています。

この新しいスタイルのコンピューティングでは、アプリケーションも再考する必要があるかもしれません。特に、リレーショナルデータベースは、トランザクション完了後にインデックスを作成し、データをディスクにフラッシュするという複雑なメカニズムのために、時代遅れに見えるでしょう。新しい設計では、「セカンダリパーシスタンスの概念はなくなります」とフィンク氏は述べています。

代わりに、データベース操作はグラフデータベースと呼ばれるものに近づくでしょう。グラフデータベースでは、プログラムは利用可能なすべてのデータを、特定の問題に対して最適化する方法を探します。フィンク氏は、Facebookが数十億人のユーザーの相互に関連する情報のデータセットを保有し、日常的に処理していることから、このアプローチにおいて一定の専門知識を蓄積してきたと指摘しました。

フィンク氏は、データ自体に何らかの順序を課す必要がないことを考えると、リレーショナルデータベースよりも Hadoop の方がこの新しいアーキテクチャには自然に適合する可能性がある、と述べた。

マシンアーキテクチャがもたらすもう一つの利点はシンプルさだとフィンク氏は述べた。現在、平均的なシステムは、超高速のL1キャッシュから低速のディスクドライブまで、9～11層のデータストレージを備えている。各層は、永続性と速度のトレードオフの関係にある。この階層構造は設計上の複雑さを増大させるが、そのほとんどすべては、単一の永続的で高速なメモリを使用するフラットな設計によって解消できる。

「このマシンで目指すのは、階層構造をなくすことです」とフィンク氏は語った。