Процессор и ПК своими руками: проект BMOW 1
Никому не известный инженер Стив Чемберлин (Steve Chamberlin) решил изменить общепринятое мнение о том, что процессор своими руками создать невозможно. Точнее, процессор достаточно сложного ПК, который смог бы дублировать функции 8-битных вычислительных устройств, получивших распространение в начале 80-х. Вначале это было небольшой проект, который со временем вырос в нечто большее. Сейчас BMOW 1 представляет собой полноценный ПК на основе самодельного процессора, который запускает программы, имеет клавиатуру, VGA-видео, аудио-систему. Программная среда для BMOW 1 — Basic.
Процессор, созданный Стивом Чемберлином, состоит из десятков простейших логических чипов, так что не все в этом ПК — проволока и текстолит. Однако собиралось все это вручную, на что у Стива ушло несколько лет. Как уже говорилось выше, вначале он хотел просто создать процессор, собранный самостоятельно, но в конце-концов было принято решение создать рабочий ПК, который смог бы выполнять определенные задачи.
Стив поставил перед собой несколько целей, все из которых были выполнены:
— создать процессор из простых элементов, были использованы чипы 7400 серии, без компонентов серий 6502, Z-80 и т.д.;
— свести сложность аппаратной части к минимуму;
— компьютер должен был запускать «реальные» программы, не являясь чисто «игрушкой»;
— процессор должен стать элементом системы полноценного ПК;
— система должна быть достаточно быстрой для интерактивного запуска и работы программ.
Сама идея возникла у Стива в ноябре 2007, а к реализации инженер приступил в феврале 2008 года. В апреле 2008 система BMOW 1 запустилась в первый раз, чему наш создатель был несказанно рад. Постепенно были добавлены VGA-видео, аудио-система, BASIC, бутлоадер, который позволял взаимодействовать с подключенным ПК. Через некоторое время BMOW 1 стал достаточно сложным, чтобы обеспечивать работу непростых программ. Основные работы по созданию BMOW 1 были завершены в феврале 2009 года, ПК дорабатывался до настоящего времени.
Вот некоторые подробности о конфигурации устройства:
— текущая частота работы процессора около 2 МГц. Процессор может быть «разогнан» до 3 МГц (теоретически, пока не проверено);
— 512 КБ RAM, 512 КБ ROM;
— потребление энергии 10 Ватт, 2А при 5В;
— картинка на «выходе» имеет разрешение 512*480, два цвета, или же 128*240 — 256 цветов;
— аудио — трехканальный звуковой генератор;
— обычная клавиатура с PS\2-коннектором;
— дополнительный дисплей для вывода текста, 24*2 символа;
— 1250 проволочных проводника, т.е. около 2500 соединений;
Источник
6 самодельных компьютеров, которые не стыдно показать людям
В интернет-магазине eBay продают самодельный компьютер Apple 1 с монитором Sony TV-115, собранный лично Стивом Джобсом и Стивом Возняком. По крайней мере, так утверждает автор лота, поэтому и просит за него 1,75 млн долларов. Несмотря на слегка высокий ценник старый деревянный ПК скоро уйдет в руки музея или частного коллекционера.
В связи с этим собрали несколько самодельных компьютеров, которые тоже, на наш взгляд, достойны упоминания. Правда, такие деньги за них вряд ли дадут.
Вот и зачинщик всего хайпа — Apple 1. Этот 79-й по счету деревянный экземпляр скрывает всю начинку внутри. Своего монитора у компании тогда не было, поэтому они использовали модель Sony TV-115.
Этот миниатюрный самодельный ноутбук называется hgTerm. ПК оснащен 4-дюймовым экраном, а его корпус напечатали на 3D-принтере. Внутри: переделанный Raspberry Pi, экран с разрешением 800 на 400 пикселей и аккумулятор от пауэрбанка Xiaomi на 5000 мАч. На hgTerm можно программировать и запускать игры с эмулятора PlayStation.
Piper Raspberry Pi Computer Kit
Это Piper Raspberry Pi Computer Kit — детский компьютер-конструктор, который нужно собрать самому. Финальная цель — поиграть в Minecraft. Эта система сделана для обучения детей и нагло, но эффективно использует их желание запустить любимую игру. С этим ПК-конструктором дети узнают внутренности компьютера и научатся подключать его компоненты.
Внутри: плата Raspberry Pi 2 Project Board, ЖК-экран, аккумулятор, динамик, куча проводов, LED-светильники для стиля и прочие важные детали. Игровой самодельный компьютер Piper Raspberry Pi Computer Kit продают за 239 долларов.
Pentium 4 в корпусе АЧХ Х1-53
А в этот корпус от прибора для исследования АЧХ Х1-53 установили начинку на базе Pentium 4 с аутентичным POS-монитором. Есть порт USB, CD-привод и считыватель древних 3,5-дюймовых дискет на 1,44 МБ. Вышло отличное копирование советской техники с древним, но работающим компьютером внутри.
Радио 86РК — один из самых популярных в СССР самодельных бытовых компьютеров. Эта модель состояла из 29 микросхем и была мечтой тогдашних радиолюбителей. Год выпуска — 1986. Монитор использовали серийный от тогдашнего завода «Электроника».
На самом деле «Корвет ПК-8010» — серийная модель компьютера, выпущенного в 1989 году. Но он попал в нашу сборку потому что в таком же виде и с минимальными изменениями его в 1985 году самостоятельно собрали три сотрудника Института ядерной физики при МГУ: Сергей Ахманов, Николай Рой и Александр Скурихин. Самодельный ПК оказался полезным в научной работе и легко собирался, поэтому его решили выпустить в серийное производство для оборудования школьных компьютерных классов.
- Уже создана простая система для компьютеров после конца света. Она называется Collapse OS.
- А здесь собрано 20 ужасающих фото для любого фаната технологий, чистоты и здравого смысла.
Источник
Суперкомпьютер своими руками
На сегодняшний день возможно построение домашнего суперкомпьютера, о чем и пойдет речь.
В статье рассмотрены способы аппаратного построения высокопроизводительных вычислительных комплексов. Одно из интересных применений – криптография. Например, благодаря современным технологиям, любому стал доступен взлом MD5 или WPA. Если постараться (информацию быстро выпиливают), в Интернете можно найти способ взлома алгоритма A5/2, используемого в GSM. Другое применение – инженерные, финансовые, медицинские расчеты, биткойнмайнинг.
Немного истории
Датой первого письменного упоминания о суперкомпьютерах можно считать 1 марта 1920 года. Нью Йоркские газеты писали о машинах мощностью в сто математиков. Это были табуляторы – электромеханические вычислительные машины, производимые компанией IBM (которая тогда называлась еще CTR). В дальнейшем вычислительные машины стали электронными. На рынке суперкомпьютеров образовалось несколько игроков, таких как Cray, HP, IBM, Nec. Эти компьютеры имели векторные процессоры (то есть оперировали не отдельными числами, а векторами). Для коммуникации между вычислительными узлами использовались проприетарные технологии фирм-производителей. Например, одна из таких технологий – соединение процессоров по топологии четырехмерного тора — за этими словами скрывается очень простой смысл: каждый узел связан с шестью другими. Дальнейшее развитие суперкомпьютеров породило направление массово параллельных систем и кластеров. В кластерах как квинтэссенции этого направления используются примерно те же алгоритмы коммуникации между вычислительными узлами, что и в суперкомпьютерах, только на базе сетевых интерфейсов. Они и являются слабым местом таких систем. Помимо нестандартной (по сравнению с классической звездой) топологии сети как Fat Tree, «многомерный тор» или Dragonfly, требуются специальные коммутационные устройства.
Касаясь взятой нами темы, нельзя не упомянуть, что сегодня одно из перспективных направлений развития суперкомпьютеров является использование в стандартной компьютерной архитектуре сопроцессоров, по архитектуре напоминающих видеокарты.
Выбор процессора
Сегодня основные производители процессоров – это Intel и AMD. RISC-процессоры, такие как Power 7+, несмотря на привлекательность, достаточно экзотичны и дороги. Вот, например, не самая новая модель такого сервера стоит больше миллиона.
(К слову, говоря, при этом есть возможность собрать недорогой и эффективный кластер из xbox 360 или PS3, процессоры там примерно как Power, и на миллион можно купить не одну приставку.)
Исходя из этого отметим интересные по цене варианты построения высокопроизводительной системы. Разумеется, она должна быть многопроцессорной. У Intel для таких задач используются процессоры Xeon, у AMD – Opteron.
Если много денег
Отдельно отметим крайне дорогую, но производительную линейку процессоров на сокете Intel Xeon LGA1567.
Топовый процессор этой серии – E7-8870 с десятью ядрами 2,4 ГГц. Его цена $4616. Для таких CPU фирмы HP и Supermicro выпускают! восьмипроцессорные! серверные шасси. Восемь 10-ядерных процессоров Xeon E7-8870 2.4 ГГц с поддержкой HyperThreading поддерживают 8*10*2=160 потоков, что в диспетчере задач Windows отображается как сто шестьдесят графиков загрузки процессоров, матрицей 10×16.
Для того, чтобы восемь процессоров уместились в корпусе, их размещают не сразу на материнской плате, а на отдельных платах, которые втыкаются в материнскую плату. На фотографии показаны установленные в материнскую плату четыре платы с процессорами (по два на каждой). Это решение Supermicro. В решении HP на каждый процессор приходится своя плата. Стоимость решения HP составляет два-три миллиона, в зависимости от наполнения процессорами, памятью и прочим. Шасси от Supermicro стоит $10 000, что привлекательнее. Кроме того в Supermicro можно поставить четыре сопроцессорных платы расширения в порты PCI-Express x16 (кстати, еще останется место для Infiniband-адаптера чтобы собирать кластер из таких), а в HP только две. Таким образом, для создания суперкомпьютера восьмипроцессорная платформа от Supermicro привлекательнее. На следующем фото с выставки представлен суперкомпьютер в сборе с четырьмя GPU платами.
Однако это очень дорого.
Что подешевле
Зато есть перспектива сборки суперкомпьютера на более доступных процессорах AMD Opteron G34, Intel Xeon LGA2011 и LGA 1366.
Чтобы выбрать конкретную модель, я составил таблицу, в которой сосчитал для каждого процессора показатель цена/(число ядер*частота). Я отбросил из расчета процессоры частотой ниже 2 ГГц, и для Intel — с шиной ниже 6,4GT/s.
| Модель | Кол-во ядер | Частота | Цена, $ | Цена/ядро, $ | Цена/Ядро/ГГц |
| AMD | |||||
| 6386 SE | 16 | 2,8 | 1392 | 87 | 31 |
| 6380 | 16 | 2,5 | 1088 | 68 | 27 |
| 6378 | 16 | 2,4 | 867 | 54 | 23 |
| 6376 | 16 | 2,3 | 703 | 44 | 19 |
| 6348 | 12 | 2,8 | 575 | 48 | 17 |
| 6344 | 12 | 2,6 | 415 | 35 | 13 |
| 6328 | 8 | 3,2 | 575 | 72 | 22 |
| 6320 | 8 | 2,8 | 293 | 37 | 13 |
| INTEL | |||||
| E5-2690 | 8 | 2,9 | 2057 | 257 | 89 |
| E5-2680 | 8 | 2,7 | 1723 | 215 | 80 |
| E5-2670 | 8 | 2,6 | 1552 | 194 | 75 |
| E5-2665 | 8 | 2,4 | 1440 | 180 | 75 |
| E5-2660 | 8 | 2,2 | 1329 | 166 | 76 |
| E5-2650 | 8 | 2 | 1107 | 138 | 69 |
| E5-2687W | 8 | 3,1 | 1885 | 236 | 76 |
| E5-4650L | 8 | 2,6 | 3616 | 452 | 174 |
| E5-4650 | 8 | 2,7 | 3616 | 452 | 167 |
| E5-4640 | 8 | 2,4 | 2725 | 341 | 142 |
| E5-4617 | 6 | 2,9 | 1611 | 269 | 93 |
| E5-4610 | 6 | 2,4 | 1219 | 203 | 85 |
| E5-2640 | 6 | 2,5 | 885 | 148 | 59 |
| E5-2630 | 6 | 2,3 | 612 | 102 | 44 |
| E5-2667 | 6 | 2,9 | 1552 | 259 | 89 |
| X5690 | 6 | 3,46 | 1663 | 277 | 80 |
| X5680 | 6 | 3,33 | 1663 | 277 | 83 |
| X5675 | 6 | 3,06 | 1440 | 240 | 78 |
| X5670 | 6 | 2,93 | 1440 | 240 | 82 |
| X5660 | 6 | 2,8 | 1219 | 203 | 73 |
| X5650 | 6 | 2,66 | 996 | 166 | 62 |
| E5-4607 | 6 | 2,2 | 885 | 148 | 67 |
| X5687 | 4 | 3,6 | 1663 | 416 | 115 |
| X5677 | 4 | 3,46 | 1663 | 416 | 120 |
| X5672 | 4 | 3,2 | 1440 | 360 | 113 |
| X5667 | 4 | 3,06 | 1440 | 360 | 118 |
| E5-2643 | 4 | 3,3 | 885 | 221 | 67 |
Жирным курсивом выделена модель с минимальным показателем соотношения, подчеркнутым – самый мощный AMD и на мой взгляд наиболее близкий по производительности Xeon.
Таким, образом, мой выбор процессоров для суперкомпьютера – Opteron 6386 SE, Opteron 6344, Xeon E5-2687W и Xeon E5-2630.
Материнские платы
PICMG
Стоить такая система будет без GPU не меньше $5000.
Готовые платформы TYAN
За ту же примерно сумму можно приобрести готовую платформу для сборки суперкомпьютеров TYAN FT72B7015. В такой можно установить до восьми GPU и два Xeon LGA1366.
«Обычные» серверные материнские платы
Для LGA2011
Supermicro X9QR7-TF — на эту материнскую плату можно установить 4 Платы расширения и 4 процессора.
Supermicro X9DRG-QF — эта плата специально разработана для сборки высокопроизводительных систем.
Для Opteron
Supermicro H8QGL-6F — эта плата позволяет установить четыре процессора и три платы расширения
Усиление платформы платами расширения
Этот рынок почти полностью захвачен NVidia, которые выпускают помимо геймерских видеокарт еще и вычислительные карты. Меньшую долю рынка имеет AMD, и относительно недавно на этот рынок пришла корпорация Intel.
Особенностью таких сопроцессоров является наличие на борту большого объема оперативной памяти, быстрые расчеты с двойной точностью и энергоэффективность.
| FP32, Tflops | FP64, Tflops | Цена | Память, Гб | |
| Nvidia Tesla K20X | 3.95 | 1.31 | 5.5 | 6 |
| AMD FirePro S10000 | 5.91 | 1.48 | 3.6 | 6 |
| Intel Xeon Phi 5110P | 1 | 2.7 | 8 | |
| Nvidia GTX Titan | 4.5 | 1.3 | 1.1 | 6 |
| Nvidia GTX 680 | 3 | 0.13 | 0.5 | 2 |
| AMD HD 7970 GHz Edition | 4 | 1 | 0.5 | 3 |
| AMD HD 7990 Devil 13 | 2×3,7 | 2х0.92 | 1.6 | 2×3 |
Топовое решение от Nvidia называется Tesla K20X на архитектуре Kepler. Именно такие карты стоят в самом мощном в мире суперкомпьютере Titan. Однако недавно Nvidia выпустила видеокарту Geforce Titan. Старые модели были с урезанной производительностью FP64 до 1/24 от FP32 (GTX680). Но в Титане производитель обещает довольно высокую производительность в расчетах с двойной точностью. Решения от AMD тоже неплохи, но они построены на другой архитектуре и это может создать трудности для запуска вычислений, оптимизированных под CUDA (технология Nvidia).
Решение от Intel — Xeon Phi 5110P интересно тем, что все ядра в сопроцессоре выполнены на архитектуре x86 и не требуется особой оптимизации кода для запуска расчетов. Но мой фаворит среди сопроцессоров – относительно недорогая AMD HD 7970 GHz Edition. Теоретически эта видеокарта покажет максимальную производительность в расчете на стоимость.
Можно соединить в кластер
Для повышения производительности системы несколько компьютеров можно объединить в кластер, который будет распределять вычислительную нагрузку между входящими в состав кластера компьютерами.
Использовать в качестве сетевого интерфейса для связи компьютеров обычный гигабитный Ethernet слишком медленно. Для этих целей чаще всего используют Infiniband. Хост адаптер Infiniband относительно сервера стоит недорого. Например, на международном аукционе Ebay такие адаптеры продают по цене от $40. Например, адаптер X4 DDR (20Gb/s) обойдется с доставкой до России примерно в $100.
При этом коммутационное оборудование для Infiniband стоит довольно дорого. Да и как уже было сказано выше, классическая звезда в качестве топологии вычислительной сети – не лучший выбор.
Однако хосты InfiniBand можно подключать друг к другу напрямую, без свича. Тогда довольно интересным становится, например, такой вариант: кластер из двух компьютеров, соединенных по infiniband. Такой суперкомпьютер вполне можно собрать дома.
Сколько нужно видеокарт
В самом мощном суперкомпьютере современности Cray Titan отношение процессоров к «видеокартам» 1:1, то есть в нем 18688 16-ядерных процессоров и 18688 Tesla K20X.
В Тяньхэ-1А – китайском суперкомпьютере на ксеонах отношение следующее. Два шестиядерных процессора к одной «видюшке» Nvidia M2050 (послабее, чем K20X).
Такое отношение мы и примем для наших сборок за оптимальное (ибо дешевле). То есть 12-16 ядер процессоров на один GPU. На таблице ниже жирным обозначены практически возможные варианты, подчеркиванием – наиболее удачные с моей точки зрения.
| GPU | Cores | 6-core CPU | 8-core CPU | 12-core CPU | 16-core CPU | |||||
| 2 | 24 | 32 | 4 | 5 | 3 | 4 | 2 | 3 | 2 | 2 |
| 3 | 36 | 48 | 6 | 8 | 5 | 6 | 3 | 4 | 2 | 3 |
| 4 | 48 | 64 | 8 | 11 | 6 | 8 | 4 | 5 | 3 | 4 |
Если система с уже установленным отношением процессоров/видеокарт сможет принять «на борт» еще дополнительно вычислительных устройств, то мы их добавим, чтобы увеличить мощность сборки.
Итак, сколько стоит
Представленные ниже варианты – шасси суперкомпьютера без оперативной памяти, жестких дисков и ПО. Во всех моделях используется видеоадаптер AMD HD 7970 GHz Edition. Его можно заменить на другой, по требованию задачи (например, на xeon phi). Там, где система позволяет, одна из AMD HD 7970 GHz Edition заменена на трехслотовую AMD HD 7990 Devil 13.
Источник
