Протокол, получивший название Vi-Fi, позволяет клиентам Wi-Fi одновременно поддерживать соединение с несколькими точками доступа. По существу, Vi-Fi позволяет точкам доступа с перекрывающимся зонами покрытия скоординированно связываться с движущимся клиентом, и таким способом сводится к минимуму число прерываний связи, которые губительны для интерактивных приложений. Результаты тестирования, недавно опубликованные в техническом отчете, показывают, что в сравнении с существующим, более уязвимым протоколом Wi-Fi, при использовании Vi-Fi удваивается число успешных коротких TCP-передач, а также вдвое вырастает продолжительность непрерывных сессий IP-телефонии.

Результаты тестов Vi-Fi в двух сетях описаны в докладе "Интерактивная связь Wi-Fi для движущихся автомобилей" (Interactive WiFi Connectivity for Moving Vehicles), представленной 21 августа во время семинара Special Interest Group on Data Communications, проведенного ассоциацией ACM в Сиэтле. Статья написана в соавторстве Аруной Баласубраманьян, Аруной Венкатарамани и Брайаном Нейлом Левиным (все из Массачусетского университета в Амхерсте), Махаджаном из Microsoft и Джоном Захорьяном из университета Вашингтона.

Как подчеркнул Махаджан, сейчас связь людей и компьютеров, находящихся в движущихся автомобилях, с сетью требует довольно медленных и дорогих спутниковых или сотовых каналов передачи данных. Однако растет спрос на мгновенный, непрерывный и интерактивный доступ для работы в Web, голосовой связи, мультимедиа и других аналогичных приложений. Ученые хотели выяснить, насколько реально использовать постоянно растущее число точек доступа Wi-Fi как недорогую альтернативу.

Оригинальная версия для беспроводных локальных сетей в стандарте 802.11 и основа для этого протокола была предназначена для стационарных узлов, расположенных относительно близко друг к другу. "Протокол развивается. Он очень гибкий, и мы достаточно далеко продвинулись", - заметил Махаджан.

Серьезная проблема: сумеречные периоды

Поддержка сети Wi-Fi в машинах для интерактивных приложений выливается в серьезную проблему. "Сейчас любой клиент Wi-Fi в каждый момент времени взаимодействует только с одной базовой станцией", - пояснил Махаджан. Если это взаимодействие неустойчиво или прерывается, клиент в машине либо работает с низкой производительностью, либо полностью отключается до тех пор, пока не сможет связаться с новой базовой станцией.

"Соединение может ухудшиться или совсем прекратиться неожиданно и непредсказуемо. Производительность приложения падает или соединение теряется полностью", - заметил Махаджан. Специалисты называют эти прерывания "сумеречными периодами".

Обнаружено, что частые прерывания соединения возможны даже тогда, когда радиопередатчик движущейся машины находится достаточно близко к базовым станциям Wi-Fi. По словам Баласубраманьян, причин таких прерываний связи немало: высокие здания, топография, погода и множество других факторов, отражающихся на сигнале.

Группа также отметила, что во многих случаях клиент Wi-Fi в каждый момент времени находится в диапазоне действия двух или более базовых станций, поэтому пакеты "подслушиваются" всеми из них, даже если для связи с данным клиентом выбрана только одна станция. "Представьте, что клиент может взаимодействовать с несколькими базовыми станциями, - заметила Баласубраманьян. – Тогда вам не нужно полагаться только на одну. Мы хотим использовать это свойство для организации более надежной связи".

Координация передачи пакетов

Кластер базовых станций получает клиентский пакет и ждет подтверждения (ACK) от одного из членов кластера (и пакет, и ACK пересылаются средствами широковещательной рассылки). "Если они услышали ACK от одной из базовых станций, они не должны ничего делать, - пояснила Баласубраманьян. – Если же ACK не было, все остальные базовые станции с помощью нашего алгоритма Vi-Fi определяют, какая из них должна передать пакет".

Алгоритм использует "вероятностный" подход, по существу, в каждый данный момент выясняя, какова вероятность того, что каждая из слушающих базовых станций в состоянии передать пакет. Базовая станция, для которой эта вероятность наиболее высока, получает разрешение на передачу, будь то трансляция на медиасервер или загрузка на клиент в машине. Vi-Fi не дублирует пакеты: пакет передается только один раз базовой станцией, у которой самые лучшие шансы это сделать.

Протоколы сотовой беспроводной связи в сетях с множеством промежуточных серверов в чем-то на это похожи. Однако для того чтобы свести к минимуму накладные расходы, связанные с такого рода передачей пакетов, они группируют или объединяют пакеты вместе. "Мы хотели, чтобы в системе не было подобной группировки, поскольку она вызывает задержку", - отметил Махаджан. При передаче файлов задержки не страшны, но они могут оказаться губительными при видеотрансляции, интерактивных движениях камеры и тому подобного.

Тестирование Vi-Fi

Исследователи протестировали протокол Vi-Fi в двух сетях: в VanLAN в штаб-квартире Microsoft в Редмонде (штат Вашингтон) и в DieselNet в кампусе Массачусетского университета. В обоих случаях компьютеры, оснащенные (или подключенные) к радиопередатчикам Wi-Fi, были установлены в грузовиках или автобусах, движущихся по круговым маршрутам мимо базовых станций Wi-Fi. Группа сравнила результаты Vi-Fi с результатами работы традиционного механизма передачи Wi-Fi.

"При использовании Vi-Fi производительность увеличивалась примерно вдвое, - сообщил Махаджан. – Голосовые звонки, в среднем, были четче, число прерываний также сократилось вдвое". Кроме того, время устойчивого, непрерывного соединения тоже удвоилось.

При работе в Web наблюдались аналогичные, заметные улучшения в скорости загрузки и рост числа успешных завершений загрузки страниц.

Vi-Fi – это программный код, размещаемый над интерфейсом 802.11. Не требуется никаких изменений аппаратного или встроенного программного обеспечения. "Любой производитель оборудования беспроводных локальных сетей может реализовать это точно так же, как мы", - отметил Махаджан.

Тесты также показывают, что Vi-Fi может применяться не только в автомобилях. "Мы пришли к выводу, что его можно использовать для статических и переносных структур Wi-Fi, - заметила Баласубраманьян. – 'Сумеречные' периоды возникают и в этих сетях". В дальнейшем, по словам Махаджана, группа планирует провести более тщательное тестирование.

"Считается, что Wi-Fi есть повсюду, - сказал Махаджан. – Если это уже так, и в нем можно поддерживать совершенно новый класс приложений с помощью Vi-Fi - это замечательно. Если Wi-Fi получит действительно широкое распространение, не потребуется прикладывать существенных усилий на планирование топологий сотовых сетей".

Самую потрясающую новость компания Oracle приберегла напоследок. На конференции OpenWorld, состоявшейся в Сан-Франциско, генеральный директор Ларри Эллисон вышел на сцену для того, чтобы анонсировать два аппаратных продукта, разработанные совместно с компанией Hewlett-Packard. Эти системы созданы, чтобы обеспечить очень высокую производительность для приложений хранения данных.

Эллисон представил HP Oracle Database Machine и HP Oracle Exadata Storage Server, сконфигурированные серверные монтажные стойки с серверами HP ProLiant и программным обеспечением Oracle. Он назвал их первыми аппаратными продуктами Oracle.

Exadata Storage Server оснащен десятью дисками и двумя четырехъядерными процессорами Intel. Этот сервер выполняет запросы к базе данных на аппаратном уровне системы хранения, что позволяет уменьшить объем информации, передаваемой на сервер базы данных и обратно. Это дает возможность в 10 раз увеличить производительность по сравнению с продуктами хранилищ данных, уже выпускаемыми Oracle.

"В системе хранения реализовано программное обеспечение быстрой параллельной обработки запросов к базе данных Oracle, поэтому мы перенесли те функции, которые обычно реализованы в серверах баз данных, на сервер хранения, фактически – на ближайшую к дискам систему, - пояснил Эллисон. – Мы избавились от большой нагрузки на межсоединения между сервером и сетью хранения, возвращая только результаты запроса, а не все блоки данных. В этом и состоит огромное отличие".

Серверы хранения можно заказать отдельно и использовать с уже имеющимся хранилищем данных Oracle или в качестве компонента HP Oracle Database Machine, который включает в себя восемь серверов баз данных Oracle и 14 Exadata Storage Servers в одной стойке. Серверы баз данных содержат 64 процессорных ядра Intel, программное обеспечение бизнес-аналитики Oracle и ее технологию Real Application Clusters.

Каждый сервер хранения связан с сервером базы данных с помощью двух каналов InfiniBand. Каждый из каналов может передавать данные на скорости 20 Гбит/c, но скорость системы ограничена скоростью дисков, которые поддерживают полосу пропускания 1 Гбит/c. Кроме того, Storage Server имеют средства хранения емкостью до 168 Тбайт.

Версия Database Machine для Linux уже готова, как подчеркнул Эллисон, а варианты для других операционных систем будут выпущены несколько позже. Он также заметил, что Exadata Storage Server будет работать с любым сервером базы данных Oracle, так что никого не обязывают использовать существующую версию 11g.

Database Machine стоит 4 тыс. долл. за терабайт ресурсов хранения плюс стоимость лицензии на СУБД. Системы можно заказать у Oracle, и именно Oracle будет отвечать за продажи и поддержку, а HP будет заниматься доставкой и обслуживанием аппаратного обеспечения.

"Сегодня данные на предприятиях перемещаются с поразительно высокой скоростью, - подчеркнул Эллисон. - Отсюда возникает серьезная проблема. Системы дискового хранения, которые существуют сейчас, способны хранить 10, 100 Тбайт данных, но они не способны перемещать эти данные с дисков и отправлять их на серверы баз данных очень быстро".

Существует два способа решить проблему с полосой пропускания при передаче данных: сократить объем данных, пересылаемых по каналам, или расширить сами каналы. Oracle, по словам Эллисона, использует оба. Утверждается, что итоговый продукт значительно быстрее конкурирующих систем хранения данных, продаваемых такими компаниями, как Teradata и Netezza.

"Teradata в своем сервере хранения не предлагает никаких интеллектуальных возможностей", - заявил Эллисон, при этом допуская, что СУБД Teradata достаточно функциональна.

"Netezza предоставляет очень широкие возможности сканирования таблиц, - заметил он, - но в целом возможности работы с базой данных достаточно примитивны".

Президент Netezza Джим Баум довольно быстро откликнулся на это заявление. Он усомнился в совершенстве продуктов Oracle-HP, подчеркнув, что хранилища данных должны "с нуля" разрабатываться инженерами той же самой компании, а не склеиваться из разных компонентов.

В Teradata выразились более дипломатично.

"На самом высоком уровне очень сложно комментировать заявления Oracle о производительности… Мы с уважением относимся ко всем нашим конкурентам и готовы конкурировать с Oracle, выпускающей эти новые продукты", - заявил Ренди Леа, вице-президент Teradata по маркетингу продуктов и сервисов.

"Пока мы пытаемся лучше разобраться и выяснить больше подробностей, - сказал Леа. – Мы точно не знаем, какого рода интеллектуальное хранение они используют, каковы преимущества и ограничения ".

"Oracle придется доказать свою состоятельность на рынке крупных систем баз данных, где традиционно присутствует Teradata, а с недавнего времени и такие компании, как наша, - отметил Скотт Йара, президент компании Greenplum, еще одного производителя устройств для хранилищ данных. – Таким образом она добьется паритета".

Аналитик компании Forrester Research Джеймс Кобелус назвал эти продукты "серьезным вторжением на территорию петабайтных систем, новым сегментом продуктов очень высокого класса, где господствует Teradata".

Кроме того, Кобелус считает, что этот шаг создает угрозу для Netezza.

"Как и устройство этого производителя, система Oracle Database Machine переносит обработку SQL-запросов и сканирование больших таблиц на уровень интеллектуального хранения, - писал он. – Если Netezza применяет метод, который предусматривает использование программируемых пользователем вентильных матриц, то Oracle опирается на свою технологию 11g для того, чтобы обеспечить параллельное выполнение запросов и сканирование в пуле массивной параллельной обработки ячеек хранения Exadata".

Уровень хранения Oracle прозрачен для приложений, то есть не придется ничего переписывать, чтобы ощутить рост производительности. Таким образом, Oracle – это один из немногих производителей хранилищ данных, которые имеют решения масштаба петабайтов. Но не стоит поддаваться суматохе искусно созданной маркетинговой шумихи, приуроченной к этому событию.

Не сказать, чтобы отечественные производители промышленных контроллеров часто баловали рынок анонсами новых продуктов, но все же время от времени это происходит. Как стало известно в ходе недавней конференции "Автоматизация технологических процессов – ключ к эффективному производству", организованной томской компанией "ЭлеСи" при участии ряда ее технологических партнеров, в первом квартале следующего года в Томске намерены приступить к серийному выпуску контроллера Scorex, предназначенного для применения в крупных проектах автоматизированных систем управления технологическими процессами.

Все российские предприятия, выпускающие контроллеры для АСУТП, в той или иной степени продолжают и развивают традиции, заложенные еще в советские времена. Скажем, в Чебоксарах на заводе "Электроприбор" и сегодня выпускаются устройства серий "Ломиконт" и "Ремиконт", хорошо знакомых многим поколениям студентов специальности "АСУТП" и ряда других. Первые модели этих контроллеров были разработаны в московском НИИ теплоэнергетического приборостроения еще в 80-е годы. Выпускают в Чебоксарах и модернизированный вариант "Ломиконта", созданный при участии компании AdAstra (см. "Вторая молодость 'Ломиконтов'", Computerworld Россия, № 17, 2002). "ЭлеСи" – пример иного рода. Основанная в 1990 году, компания прошла путь от небольшого офисного помещения и бартерных сделок до холдинга с годовым оборотом около 3 млрд руб. (в 2007 году), одного из ведущих российских разработчиков систем контроля и управления для предприятий нефтегазовой отрасли.

Scorex представляет собой уже пятое поколение программируемых логических контроллеров (ПЛК) "ЭлеСи". По словам представителей компании, он разработан с учетом специфики жестких"условий эксплуатации (нестабильное электропитание, индустриальные помехи, различная квалификация обслуживающего персонала, диапазон рабочих температур – от 0 до +60?C, относительная влажность воздуха – до 95%). Контроллер имеет модульную структуру. В числе его основных возможностей фигурируют горячая замена модулей, резервирование источников питания, а также горячее резервирование процессорных модулей. Последние, по предварительной информации, будут оснащаться RISC-процессором типа PowerPC с тактовой частотой до 400 МГц и работать под управлением операционной системы реального времени VxWorks. Их конфигурация также будет включать специализированный коммуникационный процессор, оперативную (до 128 Мбайт) и флэш-память (до 32 Мбайт). Унифицированный корпус модулей спроектирован совместно с немецкой компанией Phoenix Contact и ею же выпускается по заказу "ЭлеСи". Это отличает новый контроллер от предыдущих моделей – при изготовлении корпусов для них в Томске обходятся своими силами. Монтаж печатных плат и сборку модулей ПЛК в российской компании осуществляют на собственных производственных мощностях, и Scorex в этом плане исключением не станет. Неизменными останутся и базовые принципы программирования контроллера. Как и предыдущие поколения, Scorex будет поддерживать все пять языков программирования стандарта IEC 61131-3, принятого Международной электротехнической комиссией.

Основным рынком для "ЭлеСи", по словам Валерия Одегова, занимающего в компании должность директора по продвижению, с 1995 года, когда основным заказчиком "ЭлеСи" стала "Транснефть", является нефтегазовый сектор (всю вторую половину 90-х на долю "Транснефти" приходилось 100% оборота "ЭлеСи"). Затем список заказчиков начал расширяться, и в настоящее время в нем представлен практически весь цвет отечественной нефтяной промышленности – ЛУКОЙЛ, "Роснефть", "Сибнефть", "Славнефть", "Транснефтепродукт" и другие компании. Газовую отрасль в этом списке представляют "Газпром" и "Стройтрансгаз".

В компании планируют выход на рынок проектов АСУТП и в других отраслях промышленности. В частности, в сферу интересов "ЭлеСи" входят металлургия, электроэнергетика и атомная энергетика. Говорить о поставках Scorex заказчикам, уже имеющимся либо потенциальным, в компании пока не спешат. Как отметил Одегов, новый ПЛК, возможно, будет предлагаться заказчикам не только на отечественном, но и на зарубежных рынках. Во всяком случае участие компании в крупных международных выставках (таких, как, в частности, Hannover Messe или специализированная выставка ISA Expo в Хьюстоне, посвященная технологиям промышленной автоматизации), по его мнению, дает хорошие возможности для зондирования почвы в данном направлении.

Присоединившись ранее в этом году к элитному клубу разработчиков микросхем, успешно справившихся с созданием графических чипов со встроенной поддержкой DirectX 10.1, в S3 Graphics не собираются останавливаться на достигнутом. Еще до Нового года в компании планируют приступить к массовому выпуску видеоакселераторов новой серии Chrome 500 – с поддержкой опять-таки DirectX 10.1. А уже первое полугодие 2009 года станет отправной точкой для архитектуры следующего поколения, аппаратно реализующей DirectX 11. Опытные образцы этих чипов, разрабатывающихся в настоящее время под кодовым наименованием Chrome E1, должны появиться во втором квартале. Промышленное же их производство, по словам представителей S3, должно начаться во втором полугодии.

История S3, насчитывающая уже почти два десятилетия (юбилей будет отмечаться через несколько месяцев), это история взлетов и падений. В начале 90-х годов графические ускорители S3 пользовались огромной популярностью – многие пользователи со стажем до сих пор с ностальгией вспоминают акселераторы двухмерной графики S3 Trio, а эксперты называют их в числе самых успешных графических чипов всех времен. Значительным достижением S3 считается и разработка технологии сжатия текстур S3TC (S3 Texture Compression), которая в 1998 году была лицензирована корпорацией Microsoft и включена в состав шестой версии DirectX, получив тем самым, можно сказать, повсеместное распространение в пресловутой экосистеме Wintel.

Постепенное укрепление позиций ATI и сумасшедший взлет nVidia поставили S3 в тяжелое положение в конце прошлого десятилетия, но то была лишь прелюдия к последовавшей драме. Самой мрачной страницей в истории S3 стало фактическое банкротство в 2003 году, хотя к тому времени компания, образованная в результате слияния с Diamond Multimedia уже выделила из своего состава бизнес, связанный с разработкой графических акселераторов, и даже называлась по-другому – SONICblue. Выделенная часть, получив название S3 Graphics, была поначалу оформлена как совместный венчурный проект SONICblue и тайваньской VIA Technologies. Таковым она остается и по сей день с той лишь разницей, что теперь на сайте компании в кратком рассказе о самих себе упоминается лишь об одном из учредителей, а именно – VIA.

Материалы о возвращении (или если хотите – возрождении) S3 в СМИ исправно циркулируют еще с 2003 года, и это, несомненно, следует отнести к заслугам маркетинговых структур компании (возможно, также и VIA). Однако периодическое возобновление данной темы свидетельствует о том, что с возвращением до сих пор как-то не очень ладилось. В какой-то степени это подтверждают и данные независимых маркетинговых исследований. Так, например, в Jon Peddie Research по итогам второго квартала текущего года отвели S3 вместе с VIA Technologies, являющейся лицензиатом графических технологий S3, суммарно всего лишь 1,1% общего объема рынка графических процессоров для ПК, в то время как рейтинги лидеров – Intel и nVidia – составили соответственно 47,3и 31,4% (при определении объема и долей этого рынка в JPR учитывают поставки не только чипов для видеоадаптеров, выполненных в виде плат расширения, но и чипсетов с интегрированной графикой).

Кстати, годом ранее эксперты JPR были щедрее, оценивая долю рынка, принадлежащую нашему дуэту, в 7,7%, а в начале 2006 года отдавали ему и все 9%. После первого квартала 2006 года как раз и наметилась тенденция к падению оборотов у VIA Technologies, о чем неумолимо свидетельствуют данные публичных финансовых отчетов тайваньской компании. И это говорит о том, что возвращение утраченных позиций является сегодня лозунгом, актуальным не только для S3, но и для VIA.

В случае с S3 видеоакселераторы с поддержкой DirectX 10.1 являются, конечно, неплохим аргументом в пользу идеи реставрации, и выбор нижнего ценового сегмента в качестве точки приложения основных усилий на текущем этапе ее реализации представляется логичным. Некоторый скептицизм рынка (в частности – геймерской аудитории) в отношении S3 после длительного отсутствия в "большой игре", по-видимому, неизбежен, и преодолеть его одним махом вряд ли получится. Поэтому, собрав энное количество благожелательных отзывов из независимых тестовых лабораторий, в S3 вполне могут квалифицировать миссию текущей линейки продуктов серии Chrome 400 как успешно выполненную. От следующей за ней серии Chrome 500, как уверяют в компании, можно ожидать дальнейшего прогресса в производительности. Сумеют ли в S3 конвертировать этот прогресс в успехи коммерческого характера, мы узнаем уже после Нового года.

Архитектурно чипы серии Chrome 500 не содержат в себе кардинальных отличий от Chrome 400 – обе серии выполнены на графическом ядре DirectX 10.1. Прирост производительности при этом, уверяют в S3, достигается в основном за счет количественного увеличения регистров. Интерфейс памяти останется прежним (64 бит, два канала), но у плат на основе чипов следующей серии ее объем будет доходить до 512 Мбайт (против нынешних 256). Кроме того, у графических процессоров Chrome 530 и 540 должна появиться встроенная поддержка дисплейного интерфейса DisplayPort, а функции поддержки аналогового ТВ-выхода, напротив, будут изъяты.

Аппаратная реализация DirectX 11, естественно, потребует новшеств более существенных. В частности, в графический конвейер после стадии вершинного шейдера необходимо включить стадии новых шейдеров, называемых "оболочечными" (hull) и "доменными" (domain), a между ними – стадию тесселяции (разбиение объектов на меньшие по размеру однотипные элементы, удобные для рендеринга). Удлинение конвейера дополняет его механизмом так называемой программируемой тесселяции и связано с тем, что в качестве фундамента для представления графических объектов в DirectX 11 используется не треугольник, а фрагмент криволинейной поверхности (patch). А соответственно более сложное представление объектов задумано с целью сделать еще один шаг вперед по пути совершенствования анимационных моделей, в очередной раз выйдя за рамки едва устоявшихся представлений об их реалистичности.

Еще один новый шейдер, названный вычислительным (compute shader), реализует в DirectX 11 ставшую модной по нынешним временам идею использования вычислительных ресурсов графического процессора для обработки неграфических задач. Это также требует некоторой модификации графического конвейера – чтобы он мог генерировать структуры данных, соответствующие приложениям общего назначения.

Микросхемы серии Chrome 400 выпускаются по технологии 65 нм на производственных мощностях японской компании Fujitsu. Такая же участь ожидает и следующую серию графических процессоров S3 с поддержкой DirectX 10.1. А вот при переходе к DirectX 11 в компании планируют сменить как техпроцесс изготовления чипов, так и производственного подрядчика. Чипы Chrome E1, а позже и Chrome E2 по технологии 45 нм будет выпускать тайваньская компания TSMC – лидер мирового рынка контрактного производства микросхем. По словам представителей S3, эти графические процессоры будут поддерживать память DDR3 и GDDR5. Контроллер памяти у Chrome E1 будет уже 128-битным, а у Chrome E2 – 256-битным. Обещано и увеличение числа каналов памяти – до четырех. Массовый выпуск Chrome E1 должен начаться во втором полугодии 2009 года, Chrome E2 – в первом квартале 2010 года.

Текущий объем поставок чипов дискретной графики в S3 оценивают примерно в 50–70 тыс. штук в месяц. Среди партнеров компании фигурируют такие вендоры, как HP, Fujitsu, ASUSTeK и Gigabyte. Успели в S3 уже обзавестись и одним производственным партнером в России – в компании Fastwel разрабатывают платы на основе графических процессоров S3 для встраиваемых систем и планируют выпускать их на собственных производственных мощностях.