Журнал PC Magazine/RE №12/2008 - PC Magazine/RE

Журнал PC Magazine/Russian Edition № 12/2008

Новости

Новости и комментарии: pcmag.ru/news

Раздел подготовил Максим Белоус

Квазитрехмерно-электронно-кристаллическое…

Канадские (не путать с британскими!) ученые из университета МакГилла в Монреале заявляют, что ими открыто новое состояние материи – и что прямую выгоду от этого открытия может получить электронная промышленность. Фактически перевод вещества в новообнаруженное состояние позволит, вполне вероятно, создавать транзисторы совершенно новой природы.

Новое состояние материи исследователи назвали квазитрехмерным электронным кристаллом. До сих пор в практике наблюдались лишь двумерные электронные кристаллы, полученные впервые в 1979 г., однако предсказанные еще в 1934 г. Евгением Вигнером, венгерским физиком.

Такой кристалл представляет собой твердую фазу вещества, образованного одними лишь электронами. При определенных условиях движущийся электронный газ «твердеет», а его частицы выстраиваются в решетку, аналогичную решетке обычного кристалла, поскольку такое поведение оказывается наиболее выгодным энергетически.

Эти решетки с треугольными в плоскости ячейками и называются кристаллами Вигнера. Получить двумерную решетку (при движении сверхтонкого слоя электронного газа в одной плоскости) в лаборатории проще, поскольку для формирования 3D-кристалла Вигнера необходимы существенно более низкие температуры и плотности, а также более сильные магнитные поля.

Канадцы же, о которых идет речь, обнаружили еще более любопытное явление, охлаждая лабораторную установку до температур, не превышающих одной тысячной градуса выше абсолютного нуля. Сама установка была помещена в поле мощнейшего на Земле постоянного магнита, который располагается во Флориде.

Открытие состоит в том, что внутри полупроводникового материала, помещенного в такую установку, при определенной температуре стали образовываться квазитрехмерные вигнеровские кристаллы – взаимодействующие плоскости «твердых» электронных решеток.

Практическое применение такой эффект может найти к тому времени, как нынешние транзисторные технологии, миниатюризируясь, упрутся в квантовый предел. Квантовые эффекты, весьма ощутимые при комнатной температуре, будут непосредственно влиять на работу сверхмалых транзисторов, приводя к сбоям при передаче, хранении и обработке данных.

Электронные же кристаллы куда более предсказуемы в своем поведении; оперировать ими, а не отдельными электронами в качестве носителей заряда для реальной наноэлектроники эффективнее. Правда, несколько смущают напряженности магнитных полей и температуры, необходимые сейчас для возникновения вигнеровских кристаллов в полупроводнике. Но технологии сверхпроводимости тоже когда-то начинались с представлявшихся неимоверно низкими температур в единицы градусов Кельвина…

Суперкомпьютер – на стол! Каждому!

У кого-нибудь завалялись в нижнем ящике стола 25 тыс. долл. или около того? Имея под рукой примерно такую сумму, можно сконфигурировать и купить прямо на сайте компании настольный суперкомпьютер под несколько подзабытой сегодня, но все же легендарной маркой Cray. (Модификация – CX1.)

Суперкомпьютеры в самом прямом смысле вторгаются теперь в частную жизнь. До сих пор можно было всего лишь указывать на то, что стоящий на столе типичного геймера ПК равен по вычислительной мощи мэйнфрейму прошедших десятилетий.

Теперь же немало поклонников сверхсерьезных вычислительных средств смогут позволить себе приобрести вместо очередного довольно приличного автомобиля самый настоящий современный суперкомпьютер, демонстрирующий производительность на уровне сотен гигафлопс – и поставить его на тот же самый стол. Габариты не сильно превосходят так любимый домашними технократами корпус типа «башня»; более того, корпуса доступны в горизонтальном и вертикальном вариантах компоновки.

У Cray CX1 16 процессоров Intel Xeon – в двух– или четырехъядерном варианте. Собственно, это первое изделие компании, в котором применяются процессоры Intel.

Емкость бортового хранилища данных настольного суперкомпьютера может достигать 4 Тбайт; на каждый из вычислительных узлов (всего их может быть до четырех) приходится по 64 Гбайт памяти. В качестве ОС покупателю предлагается Windows HPC Server 2008; возможна также работа с Linux.

Кстати, нынешняя непростая ситуация в глобальной экономике может сыграть на руку компании Cray, поспособствовав продвижению именно этого класса устройств (который для рынка суперкомпьютеров станет, возможно, тем же, чем сделались нетбуки для рынка мобильных ПК).

Потребности в сверхмощных и надежных вычислительных системах на фоне кризиса никуда не денутся, людям по-прежнему будет необходимо «перемалывать» огромные объемы данных с высокой скоростью. Можно удовлетворять эти потребности, создавая и создавая кластеры из обычных ПК либо приобретая традиционные серверы, а также «настоящие», большие суперкомпьютеры.

Однако Cray CX1 оказывается как раз в той нише, на которую сейчас бизнесмены и хоть как-то финансируемые государством ученые будут обращать повышенное внимание. Он проще в эксплуатации и надежнее, чем кластерная система (и многие конфигурации стоечных серверов), но имеет сопоставимую цену. К тому же, если организация уже применяет суперкомпьютеры Cray и ощущает потребность в расширении их парка, она с куда большей вероятностью приобретет CX1 за десятки тысяч долларов, чем «настоящий» суперкомпьютер за сумму порядка миллиона.

Спецификаций производительности CX1 Cray пока не приводит – возможно, потому, что с реальными заказчиками (которые наверняка еще не выстраиваются в очередь) проще общаться напрямую, показывая им, как интересующие именно их приложения исполняются на демонстрационных образцах. Кроме того, прямых конкурентов у настольного суперкомпьютера пока нет, а значит, нет смысла и в публикации неких оторванных от всякой реальности значений синтетических тестов.

Hardcore: как сыр в масле

Именно так ощущает себя «начинка» по-настоящему высокопроизводительного ПК, вместо привычной воздушной среды погруженная… ну да, правильно, в масло. Суть в том, что воздушное охлаждение не слишком эффективно с точки зрения скорости отвода вредоносного тепла от перемалывающих числа микросхем. К тому же мощные вентиляторы нещадно шумят.

Жидкостные же системы используют в качестве теплоносителя жидкость, от контакта с которой требуется тщательно изолировать бортовую электронику ПК, что делает всю конструкцию громоздкой. И, опять же, активный радиатор жидкостной системы снабжается вентилятором (а то и не одним), что снова возвращает нас к проблеме излишнего шума.

Напрашивается логичный вывод: надо взять непроводящую жидкость с хорошими показателями теплопереноса и погрузить в нее собственно компьютер, т. е. все его активные компоненты.

По этому пути пошла американская компания Hardcore (Рочестер, шт. Миннесота), еще несколько лет назад получившая патент на систему охлаждения с погружением охлаждаемых компонентов в жидкость. В качестве жидкости используется синтетическое масло; по заявлениям инженеров компании, оно обеспечивает как минимум десятикратно лучшее охлаждение системы, чем комплект самых эффективных воздушных охладителей на центральном процессоре и графической плате.

Поскольку в масло погружается системная плата целиком, весьма эффективному охлаждению подвергается каждая составляющая компьютерной системы, вплоть до мельчайших схемотехнических элементов. Масло постоянно циркулирует внутри герметичного корпуса под действием небольшого насоса, сбрасывая температуру посредством внешнего радиатора.

Конечно, простая концепция выглядит несколько сложнее в реализации. Так, помимо насоса, создающего общий ток масла в корпусе, применяются еще два поменьше, чтобы активизировать циркуляцию теплоносителя вблизи наиболее интенсивно греющихся компонентов системы: ЦП и графической платы.

Шуметь, как можно догадаться, такая конструкция все-таки будет, хотя работа насосов, по свидетельству очевидцев, не настолько звучна, как если бы работающую с теми же параметрами систему охлаждали до той же температуры воздушные или традиционные жидкостные системы охлаждения.

Фактически инженеры Hardcore гарантируют, что рабочая температура самого мощного ПК, охлаждаемого по их технологии, не будет подниматься выше комнатной (если не использовать для отвода тепла с радиатора воздушные вентиляторы). Поэтому, если комната хорошо проветривается и создаваемое компьютером тепло заметно не повышает температуру воздуха, вариант объемного масляного охлаждения представляется весьма эффективным.

Сама компания Hardcore довольно молода, в ней пока всего 30 сотрудников, свои компьютеры она предлагает под маркой Reactor в ценовом диапазоне приблизительно от 3,5 до 6,5 тыс. долл.