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本文作者:衍云
小机即小型机(minicomputer),从名字上我们可以知道是体积会较小的机器,不过体积也是针对大机(mainframe)来说是,如果光从绝对体积上讲,那显然又不对。所以,小机是对特定时代一群类似机器的统称。我们来看下小机的关键历史。其历史时间是与大型机并行的。
1950年,肯·奥尔森(小型机之父)在MIT攻读硕士研究生的时候就加入了SAGE(Semi-Automatic Ground Environment,半自动地面环境,也就是上面提到的SAGE)项目中,后来和IBM的合作中,他看到IBM内部的官僚等级,奥尔森深感不满,并决定打败他们。
于是在1957年,DEC成立了。通过存储测试逻辑软件和存储测试器站稳后便开始向计算机研制进军。1959年12月,DEC公司向市场推出了它的第一台计算机PDP-1的样机。
1964年,推出了小巧玲珑的PDP-7型计算机(18位机),首次使用了倒装芯片(Flip chip),是的这就是UNIX最早诞生的元老。
1965年的秋季,DEC公司推出了小巧玲珑的PDP-8型计算机(12位机),销售迅速扩大,抢占了IBM公司的计算机市场。
1970年1月,DEC推出了PDP-11型计算机(肯·汤普森Ken Thompson跑的第一版Unix)。PDP-11拥有一系列计算功能,很快成为小型计算机工业的榜样,同时成为了小型计算机设计的楷模,成为了巅峰。
不过PDP系列相互之间不兼容,导致每次程序需要重新移植。
对于这些小巧玲珑的小机,IBM真是等到1979年时候,才开始意识到,并制作中小型商用计算机系统(System/3, System/32, System/34, System/36),当1988年时候IBM推出了下一代就是AS/400系列在与各个厂家竞争中独占鳌头,形势才发生变化。DEC也开始划水下坡。
不过就像IBM忽略了小机市场那样,DEC也忽略了PC市场,使得苹果电脑占领了先机,而当IBM在1981年杀入PC市场,再加上DEC产品失误,后来就彻底没有DEC什么事情了。
1998年1月DEC公司被竞争公司康柏(Compaq)以96亿美元的价格收购,结束了DEC在历史舞台上的最后一幕。
和大机一样,只要有需求就会有竞争。小机厂家除了IBM,DEC之外,还有很多厂家,只是相比DEC晚了一些或者说更缺少一种典型。美国的Sun(1982年成立,早期使用摩托罗拉公司芯片,现已被Oracle收购)、日本Fujitsu(富士通)等公司的小型机是基于SPARC处理器架构(该处理器由1985年Sun公司研制,现在Oracle已放弃了SPARCE转用Intel Xeon),而美国HP公司的则是基于PA-RISC架构,后基于Itanium ,而最新的SuperdomeX也基于Intel Xeon;Compaq公司是Alpha架构。另外,不同厂家的小机其内部的各种总线也会存在差异,例如I/O总线,Fujitsu是PCI,而Sun是SBUS。处理器除了以上架构外,还有MIPS架构由斯坦福(Stanford)大学JohnL. Hennessy校长/教授(和David A. Patterson合著有《计算机体系机构:量化研究的方法》,并与2017年一起获得图灵奖, David A. Patterson 教授2016年,加入Google TPU团队)领导的研究小组1981开始研制。
此外,由于小机的发展刚好赶上的UNIX的热潮,所以很多小型机都开始使用基于Unix的操作系统,像Sun Solaris(已被Oracle抛弃),HP是用HP-UX,IBM是AIX和OS/400。小型机是封闭专用的计算机系统,用小型机的用户一般是看中安全性、可靠性和专用服务器的高速运算能力。由于UNIX操作系统在小机上的霸主地位,很多人也将小机叫做UNIX服务器。
小机相比大机市场竞争更加激烈,也更百花齐放。
国内也有厂商基于Itanium开发小型机,在863国家项目的基础上,浪潮和华为均开发了产品。不过只有浪潮的天梭K-1系统在2013年上市,而华为转而使用Intel Xeon并推出了KunLun服务器。
最后在小机篇中,
我们来看下小机中的战斗机,IBM Power系列(集团在2012下线的小机就是IBM的Power系列机器)。
目前最新的IBM Power机器是Power E980(也是几年前的产品,这个小机的定位已经决定其更行迭代较X86/ARM慢),外观没啥好看的,和普通的X86 4路服务器几乎一样,重要的其内置核心。
我们来看下他强大的配置,最大16 x POWER9 processors(8, 10, 11 or 12 cores each),也就是128, 160, 176 or 192 Power9核心。这里最大是物理核心192个,开超线程(4thread per core)后是最大得到768线程,最重要的几乎完美的扩展性。
Power是标准的SMP结构,对于内存来说所有CPU访问的速度都是一致的,而x86采用了NUMA结构,每个CPU访问自己的这部分内存特别快,但是如果需要访问其它部分那就要走UPI总线,客观上造成了随着CPU数量的增多,处理能力的增长Power系列的线性程度远好于x86。另外,作为小型机,搭上自家的AIS系统,其设计更加完整紧凑,综合起来性能完爆Intel X86是没啥问题的,就是一个问题,贵!不过相比Z15大机,小机还是性价比更高的,毕竟价格摆在那里。
扯远了......回到历史......