Log in

No account? Create an account
Три статьи про китайскую имплементацию архитектуры MIPS для построения суперкомпьютера - Юрий Панчул [entries|archive|friends|userinfo]
Money can buy bandwidth. Latency requires bribing God.

[ website | My Website ]
[ userinfo | livejournal userinfo ]
[ archive | journal archive ]

Три статьи про китайскую имплементацию архитектуры MIPS для построения суперкомпьютера [Jan. 24th, 2010|09:56 pm]
Yuri Panchul

Три статьи про китайскую имплементацию архитектуры MIPS, которую китайцы лицензировали у американской компании MIPS Technologies (в которой я работаю). Сначала были сверхдешевые ноутбуки, а теперь петафлопный суперкомпьютер. Вот она - мечта известного линуксоида Виктора Алксниса v_alksnis2, лексусистки Маши Сергеевой anaitiss и модернизатора Дмитрия Медведева blog_medvedev, причем мечта в исполнении китайских товарищей.

Интересно, что согласно третьей статье, главный американский друг российских линуксоидов Ричард Столман использует ноутбук именно с этим процессором.

Original URL: http://www.theregister.co.uk/2010/01/20/china_ict_dawning_super/
China picks MIPS for super-duper super

Dawning of a new petafloppy day - perhaps

By Timothy Prickett Morgan

Posted in HPC, 20th January 2010 07:02 GMT

The Chinese government burst onto the supercomputing scene in a big way last November (http://www.theregister.co.uk/2009/11/16/top500_supers_nov_2009/) when the Tianhe-1 massively parallel cluster at the National Supercomputer Center in Tianjin came in at number five on the global HPC ranking with a hybrid Intel Xeon-AMD Radeon GPU box. But it looks like the future of petaflops computing in the Middle Kingdom may be a variant of the MIPS processor that's used in embedded applications such as routers and, in China at least, in Debian-based netbooks.

In terms of raw theoretical number-crunching throughput, Tianhe-1 has already pushed above 1.2 petaflops. But on the Linpack Fortran benchmark that's used to rank the Top 500 (http://www.top500.org) supercomputers in the world, Tianhe-1 could only push 563.1 teraflops. A lot of that oomph came from the graphics co-processors in the system, and the wide gulf between peak and sustained performance shows that there is still work to be done in CPU-GPU clusters.

The Tianhe-1 machine is comprised of 8,960 server nodes linked by a 20Gb/sec InfiniBand backbone, with each node having two Xeon 5500-class processors running at 2.53GHz (for a total of 71,680 cores) and two ATI Radeon HD 4870 graphics cards.

Looking ahead to real petaflops performance, Technology Review, the tech trade rag affiliated with the Massachusetts Institute of Technology, reports that the Institute of Computing Technology (ICT), part of the Chinese Academy of Sciences and an organization that has been funding the development of various MIPS processors since 2002, has tapped its own future Loongson-3 MIPS variants to be at the heart of the petascale Dawning 6000 super.

Weiwu Hu, chief architect of the Loongson processors developed by ICT, told Technology Review that the future Dawning 6000 super, presumably based on the quad-core Loogson-3 MIPS-style processor, would be finished by the middle of this year and operational by the end of 2010. ICT originally got access to MIPS technology by virtue of its partnership with wafer-baker STMicroelectronics, but last June it licensed the MIPS32 and MIPS64 architectures straight from MIPS Technologies, the chip-designing division of Silicon Graphics that was spun out in an initial public offering in 1998.

Be careful what technologies you let go of. Wouldn't it be ironic if parallel MIPS boxes started making it tough for X64 enthusiasts like SGI and Cray to sell parallel monsters?

The initial Loongson-1 processors were 32-bit chips at an unimpressive 266MHz, and the Loongson-2 went to 64-bit processing and was goosed as far as 1.2GHz. With the Loongson-2F chip in 2007, ICT came out with a design that has four cores (expandable to 16) with two floating-point units per core (one with a SIMD unit), plus 512KB of L2 cache and a DDR2 memory controller embedded on the chip.

It was these Loongson-2F chips that the University of Science and Technology in China used to make a 1-teraflops parallel super at the end of 2007 that cost something like $120,000. The Loongson-3 chip was supposed to come out last year with four cores and 4MB of L2 cache on the chip, but it slipped into this year. (Welcome to the joys of the chip biz, China.)

There is some speculation that ICT will actually plunk eight cores onto the Loongson-3 chips using 65-nanometer processes when it delivers the chip this year instead of the quad-cores expected last year. ICT did not confirm what variant of Loongson-3 would be used in the future Dawning 6000 cluster.

Interestingly, according to a paper published (http://www.computer.org/portal/web/csdl/doi/10.1109/MM.2009.30) at the IEEE written by the chip designers at ICT and entitled "Godson-3: A Scalable Multicore RISC Processor with x86 Emulation," the impending Chinese variant of the MIPS chip will be able to emulate x86 instructions. (Loongson and Godson seem to be synonymous; those are not two chip names.) The chip apparently has instructions added to help the QEMU hypervisor (the one that's at the heart of Red Hat's KVM) to translate instructions from x86 to MIPS format. According to early benchmarks, the emulation has about a 30-per cent penalty.

Such emulation, if it works well, could be not only interesting for PCs of various shapes and sizes, but also for supercomputing workloads.

The Chinese government is not, of course, the first organization to try to take the MIPS architecture back into the supercomputing world from whence it came. SiCortex, for example, gave it a go with its innovative machines, but ended up peddling its assets (http://www.theregister.co.uk/2009/05/28/sicortex_assets/) last summer when the business didn't take off.

But the SiCortex machine didn't have an x86 emulation mode, and ICT might be on to something if x86 and MIPS code can be run on the same machine, perhaps supporting a mix of Windows and Linux workloads on a power-efficient box. Then again, the Dawning 6000 could be a kludge, something done for political reasons more than technical ones. ®


People’s Processor: Embrace China’s Homegrown Computer Chips

* By Christopher Mims Email Author
* December 21, 2009 |
* 10:00 am |
* Wired Jan 2010

Imagine that your nation is entirely dependent on a belligerent and economically unstable foreign country for a precious commodity. Imagine that without that commodity, your entire society would grind to a halt. Got it? OK, now imagine that your nation is China, the belligerent nation is the US, and the commodity is CPUs.

For China to maintain its blistering pace of growth — about 8 percent over the course of the global financial meltdown — the nation’s leaders know they must transition to a postindustrial economy as rapidly as they transitioned to a free-market economy 30 years ago. Computers are key to doing that. The country’s demand for PCs is enormous. The Chinese purchased 39.6 million of them in 2008. And that number is only going to climb — 75 percent of the population still doesn’t have access to the Internet. But the vast majority of PCs sold in China are running central processing units created by the US companies Intel and AMD. This poses a range of problems; perhaps the biggest is that it locks China into paying first-world prices for CPUs. China is also deeply reluctant to build military hardware on top of Western processors. (And if that sounds paranoid, keep in mind that there’s concern in Washington over whether the US military should use American-designed chips that have merely been manufactured overseas.)

Given those issues, it’s not hard to understand why the Chinese government sponsored an ambitious initiative to create a sort of national processor. Work on the Loongson, or Dragon Chip, began in 2001 at the Institute of Computing Technology in Beijing. The goal was to create a chip that would be versatile enough to drive anything from an industrial robot to a supercomputer. One of the first Loongson-powered computers appeared in 2006, an ultracompact desktop PC known as the Fuloong (Lucky Dragon). It was built by the Chinese company Lemote, which soon followed that up with a cheap netbook. And China is now boasting that a third-generation multicore Loongson chip, currently in the prototype stage, will be used to power a petaflop supercomputer.

China’s decision to roll its own processors has gone largely unnoticed in the West. It shouldn’t. The country is incredibly motivated for the project to succeed — it has become a cornerstone of the National High-Tech R&D Program embarked upon in 1986. And we know that the Chinese are very good at leveraging economies of scale. The Loongson chip is going to change more than just computer-ownership rates in the most populous nation on the planet. It’s going to have a profound impact on computers everywhere.

For starters, it could help usher in an era of true post-Windows PCs. Because the Loongson eschews the standard x86 chip architecture, it can’t run the full version of Microsoft Windows without software emulation. To encourage adoption of the processor, the Institute of Computing Technology is adapting everything from Java to OpenOffice for the Loongson chip and releasing it all under a free software license. Lemote positions its netbook as the only computer in the world with nothing but free software, right down to the BIOS burned into the motherboard chip that tells it how to boot up. It’s for this last reason that Richard “GNU/Linux” Stallman, granddaddy of the free software movement, uses a laptop with a Loongson chip.

Loongson could also reshape the global PC business. “Compared to Intel and IBM, we are still in the cradle,” concedes Weiwu Hu, chief architect of the Loongson. But he also notes that China’s enormous domestic demand isn’t the only potential market for his CPU. “I think many other poor countries, such as those in Africa, need low-cost solutions,” he says. Cheap Chinese processors could corner emerging markets in the developing world (and be a perk for the nation’s allies and trade partners).

And that’s just the beginning. “These chips have implications for space exploration, intelligence gathering, industrialization, encryption, and international commerce,” says Tom Halfhill, a senior analyst for Microprocessor Report.

Will Loongson-based PCs make inroads with average consumers in the West? You can already order a Lemote netbook online. It isn’t any cheaper or better than other entry-level netbooks, and reviews from geeky hardware enthusiast sites are less than enthusiastic. But these crude first-generation products hark back to another wave of boxy, underpowered consumer goods that were initially regarded as mere curiosities in the West. They were called Toyotas.


China's Loongson Processor Effort

posted by Thom Holwerda on Wed 30th Dec 2009 21:22 UTC, submitted by SReilly

What laptop does Richard Stallman use? A Dell, HP, maybe even an Apple? No - RMS uses a rather odd laptop, a netbook powered by the Chinese Loongson processor: the Yeeloong, a completely Free laptop. From BIOS to operating system, this machine is completely open source. Wired is running a very interesting article on the Loongson processor effort.

China, with its massive population, is a very interesting market for computer companies. Only 25% of China's population has access to the internet, so it's a massive growth market. The Chinese themselves realised this too, and in order to not be dependant on foreign powers, they decided to develop their own processor.

This would become the Loongson, currently in its second generation. The third generation, which will sport 4 cores and later 8 cores, will be released in 2010. Where it gets really interesting, however, is when you look at the software these Loongson chips are running. Since it's a MIPS chip, it can't run Windows

In other words, one of the biggest growth markets in the computing world might be conquered not by Intel and AMD's x86 running Windows, but by a 64bits MIPS chip running open source operating systems like Linux and the BSDs. The key here, as Wired notes, is that Loongson-based devices will be much cheaper for Chinese buyers than Western x86 machines.

Of course, the Loongson chip still has a long way to go before it can compete performance wise with Western products, but progress is being made, and China is determined. "The country is incredibly motivated for the project to succeed - it has become a cornerstone of the National High-Tech R&D Program embarked upon in 1986," Wired writes, "And we know that the Chinese are very good at leveraging economies of scale."

Combine all this with the fact that the third generation Loongson chip will include specific instructions to speed up x86-to-MIPS dynamic binary translation, and you can see that the Chinese are really taking this seriously.

Which is good news for all of us. x86 Needs competition.

Фотка процессора с http://www.popsci.com/technology/article/2010-01/chinas-next-supercomputer-run-home-grown-processing-power

[User Picture]From: raydac
2010-01-25 06:16 am (UTC)
интересно отметить что товарищи китайцы заимплементили не свое народнокитайское, а проклятозападноенекоммунистическое.. чем то напоминает совдепию которая круче всяких китайцев имплементила все что можно несоветское (конечно как могла имплементила), но как показал исторический опыт это нельзя было назвать модернизацией, а чисто левшоблохоподкованием
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: panchul
2010-01-25 03:33 pm (UTC)
Архитектура всегда стоит в центре экосистемы компаний, которые делают компиляторы, операционные системы, периферийные устройства и т.д. и т.п. Такие экосистемы в развитом виде наличествуют вокруг x86, MIPS, ARM, SPARC, PowerPC. У других процессоров (Renesas/Hitachi SuperH, ARC, Tensilica) экосистемы тулов и приложений слабее.
(Reply) (Parent) (Thread)
From: kellylynch
2010-01-29 10:53 am (UTC)

re:это нельзя было назвать модернизацией

Зависит от того КАК именно это происходит. Если брать аналогию, то чем-то похожим занималась MicroSoft. Она двигалась 'во второй волне' - смотрела на некий продукт сделанный кем-то, после чего начинала агрессивно производить и проталкивать свой аналог, полностью 'задавливая' первопроходца. Например когда в 1988 компания стала создавать серверную ОС (Windows NT), тогдашние лидеры этого направления (разные UNIX-ы) только смеялись. Никто не верил что содатели MS-DOS способны сделать серверную ОС. Первые версии WinNT мало кто покупал. Однако Гейтс проталкивал и проталкивал её, и с середины 1990-х её стали всерьёз использовать.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: ved62
2010-01-30 11:21 am (UTC)

Re: это нельзя было назвать модернизацией

Microsoft изначально создавала NT вместе с IBM, а потом они разошлись. IBM выпустила на рынок OS/2, но менее успешно.
(Reply) (Parent) (Thread)
From: kellylynch
2010-01-30 11:55 am (UTC)

Re: это нельзя было назвать модернизацией

да и известный Linux в-общем-то делался так же, методом 'второй волны'. За основу была взята забытая ныне операционка Minix.

Ещё из опыта Microsoft-а:
- не Microsoft разработала первую операционку для персоналок. Тем не менее её MS-DOS задавила конкурента - CP/M
- не Microsoft разработала первый текстовый редактор и электронную таблицу для персоналок. Тем не менее, начав с опозданием разрабатывать MSOffice, она добилась колосального успеха
- Гейтс порсто проспал в 1994 году появление рынка интернет-браузеров. Пока MS раскачивалась лидерство захватила Netscape. Тем не менее через несколько лет MS задавила его своим IE.

Вывод: позиция во 'второй волне атакующих' может (если конечно делать с умом) дать свои преимущества по сравнению с позицией 'первопроходца'.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: ved62
2010-01-30 02:55 pm (UTC)

Re: это нельзя было назвать модернизацией

У Microsoft всегда был отличный маркетинг
(Reply) (Parent) (Thread)
From: kellylynch
2010-01-30 03:33 pm (UTC)

Re: это нельзя было назвать модернизацией

И не только он. Взять ту же историю с WinNT. Представляете какую силу воли надо было иметь Гейтсу чтобы с 1988 по 1993 вкладывать и вкладывать деньги в эту 'чёрную дыру' не получая никакой отдачи. Наверняка многие над ним смеялись - полез со свиным DOS-им рылом в калашный UNIX-ский ряд. Но он медленно, год за годом 'дожимал' этот рынок и в конце концов 'дожал'
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: panchul
2010-01-30 04:31 pm (UTC)

Re: это нельзя было назвать модернизацией

Должен заметить, что у Микрософта в свое время была своя версия Unix-а под названием Xenix. Согласно книжке Дейтела об операционных системах (~1980-1985, уже не помню), Микрософтовский маркетинг в начала 1980-х даже утверждал (или по крайней мере не опровергал утверждения прессы), что якобы MS-DOS - это урезанная версия Xenix-а. В книге Дейтела данное (неверное) утверждение использовалось как аргумент про превосходство MS-DOS над CP/M-86.
(Reply) (Parent) (Thread)
From: (Anonymous)
2010-01-31 07:47 am (UTC)

Re: это нельзя было назвать модернизацией

А вот задавить Google у MS пока не получается несмотря на все старания. Молодой волк оказался не по зубам Гейтсу. Что самое для него обидное - у него уже в 90-х годах существовало хорошо финансируемое подразделение MS Research, в котором разрабатывались перспективные направления, включая и поисковики. Тем не менее нищие аспиранты Брин и Пейдж сумели обогнать здесь гигантскую корпорацию. Это хороший пример того как с увеличением размера корпорация неизбежно теряет гибкость. Наверняка в MS Research кто-то писал наверх докладные о том что сейчас, в 1998-1999, самое время захватывать рынок поисковиков. Но этим докладным приходилось пройти слишком много ступеней (что неизбежно - размеры!) и по пути острота вопроса куда-то исчезала.

Кроме того (это моя версия) академическому народу из MS Research, возможно, нравилось 'сидеть в башне из слоновой кости' и заниматься дальнейшей отработкой алгоритмов вычисления релевантности в лабораторных условиях, а не выходить на рынок (что несёт за собой массу хлопот - промышленное изделие всегда сталкивается с кучнй проблем, которых нет у лабораторного). Тогда как Брин и Пейдж нашли 'неакадемическое' но эффективное как лом решение: изпользовать популярность документа как один из факторов его релевантности (знамениты PageRank)
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: kirill__
2010-01-25 08:26 am (UTC)
Я так и не понял, уже начинать бояться?
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: panchul
2010-01-25 03:35 pm (UTC)
Бояться - это суета. Интересно (и полезно) изучать и учитывать.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: kirill__
2010-01-25 04:06 pm (UTC)
Интересно, что изучили и учли производители одежды. И чем это им было полезно.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: ved62
2010-01-25 10:08 am (UTC)
Завидую китайцам белой завистью. Кто нам мешал купить лицензии?

Кстати, MIPS - отличная архитектура. Я когда-то много работал на компьютерах Tandem (сейчас HP Non-Stop), процессоры которых были построены именно на MIPS. В свое время еще Compaq, когда купил Tandem, а затем и HP хотели перевести Non-Stop серверы на Intel и не смогли. Intel не смог переплюнуть технологию Lock-Step от MIPS.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: rdia
2010-01-29 10:11 pm (UTC)
Сейчас есть отечественные процессоры МЦСТ, на древней SPARC32. Только они производятся не в России.

Мы можем купить новую лицензию, но её нужно двигать дальше, нужны свои разработчики, архитекторы, идеи и производства. А сейчас в России очередная смута. Если она благополучно разрешится, то купим и сделаем. Если нет, сами понимаете.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: ved62
2010-01-30 11:26 am (UTC)
Очень хочется согласиться с Вашим оптимизмом. Когда-то мы могли делать неплохие компьютеры.
На моей первой работе в НИИ был общий дисплейный класс. По одной стене стояли дисплеи от ЕС, а по другой - от БЭСМ 6. Я работал на ЕС и выходил курить примерно каждые 50 минут т.к. ЕС подвисала и её перегружали. А БЭСМ молотила без остановок. Однако если на БЭСМ летел магнитный барабан, то она вставала на неделю.

(Reply) (Parent) (Thread)
From: kellylynch
2010-01-30 12:01 pm (UTC)

re:Когда-то мы могли делать неплохие компьютеры

Вот мнение на этот счёт покойного академика Никиты Моисеева:


В конце пятидесятых годов я оказался в составе первой или одной из первых групп советских специалистов, совершивших экскурсию по вычислительным центрам Западной Европы. И вот мои впечатления от той поездки: ничего нового! Те же ламповые монстры, страшно ненадежные, те же маги-инженеры в белых халатах, устраняющие сбои в их работе, примерно те же быстродействие и память машин. Ну, а задачи? Мне казалось, что мы умеем делать кое-что и похитрее. Наши алгоритмы были заведомо более совершенными....
Уже в начале шестидесятых годов, когда я снова оказался во Франции, обстановка была совсем непохожей на ту, которую я видел три года назад. Тем не менее, и тогда, как и большинство моих коллег, я еще не понимал, что во всем происходящем проявляется принципиальная неспособность нашей сложившейся к тому времени политической и экономической системы к каким-либо существенным усовершенствованиям. Отставание в развитии и использовании вычислительной техники было на самом деле симптомом, абсолютным индикатором смертельной болезни.
И этого почти никто тогда не осознавал. Во всяком случае, мой диагноз тоже был иным.

Так что же произошло в те роковые годы начала шестидесятых? Именно тогда произошел переход от ламповых вычислительных машин к транзисторам. Но почему одно техническое изобретение — переход от электронных ламп к полупроводниковой технике — так качественно повлияло на всю мировую ситуацию? Почему оно выбросило нас из числа технически развитых государств и определило развал великого государства в неизмеримо большей степени, чем все действия всех возможных диссидентов? Мне кажется, что и сейчас многие не отдают себе отчета в происшедшем.

Ламповые компьютеры были крайне ненадежными: непрерывны сбои и ошибки в вычислениях. Они требовали очень квалифицированного персонала инженеров и математиков и годились лишь для уникальных расчетов. Вот почему их использовали лишь там, где без них обойтись было нельзя, в принципе нельзя! В ракетной и ядерной технике, прежде всего. Никто не рискнул бы запустить Гагарина в космос, не имея средств контроля траектории.

Но вот появилась полупроводниковая техника, обладавшая практически абсолютной надежностью. В результате компьютерные методы обработки информации, в том числе и расчеты, сделались доступными массовому пользователю. Стало очевидным, что новый инструмент куда нужнее в торговле, бизнесе, массовом производстве, чем в чисто оборонных делах. В последнем случае он нужен для престижа или безопасности страны, а в бизнесе вычислительная машина приносит реальные деньги! Более того, там компьютеры сделались основой новых технологий и решающим фактором успеха в условиях рыночной конкуренции, борьбе коммерческих и производственных структур.
А это поважнее любых оборонных задач! Общество свободного предпринимательства быстро усвоило, как с помощью компьютеров можно делать деньги. Это и решило судьбу информатики.

Как только такое обстоятельство было осознано западным бизнесом, там начался бум. Об этом много написано, и вряд ли стоит пересказывать известное. Замечу лишь одно: компьютерная революция знаменовала начало нового витка научно-технического прогресса. Он оказался сопряженным с энергетическим кризисом, с резким, многократным подорожанием нефти и других энергоносителей. В капиталистических странах произошла структурная перестройка всей промышленности, родились энергосберегающие технологии, появились персональные компьютеры и так называемые высокие технологии, то есть прецизионные технологии, которые нельзя реализовать без встроенных в оборудование электронных устройств. Западная промышленность изменила за два десятка лет весь свой облик.

(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: vit_r
2010-01-29 09:56 pm (UTC)
Ну да. Компартия прикажет, китайцы будут использовать. Другое дело, весь софт придётся переписывать.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: rdia
2010-01-29 10:12 pm (UTC)
Подавляющую часть лишь перекомпилировать.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: vit_r
2010-01-30 08:24 am (UTC)
Если б всё было так просто, под всеми системами было б дофига коммерческого софта.
(Reply) (Parent) (Thread)