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64-bitコンピューティングと
11.x オペレーティングシステム

HP-UX/Integrityサーバー お問い合せ
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1997年9月、Hewlett-Packardはの最初の64-bit実装であるバージョン11.0を発表して以来、64bitコンピューティングにおける実績を積んできました。64bitコンピューティングの主要なメリットは、32bit 環境と比較してスケーラビリティが飛躍的に増大すること、そしてパフォーマンス向上の可能性も増大することです。

この資料では、64bitコンピューティングとは何か、64bitコンピューティングに対する 顧客要件、そしてHP-UX 11.x の主要な利点について詳しく説明します。

基本事項:64bitコンピューティングとは何か
64bitコンピューティングの利点: スケーラビリティとパフォーマンスの増大
注意:64bitが不要なアプリケーション
64bitコンピューティングに対するユーザの要望
HPの64bitオペレーティング環境: HP-UX11.x
32bitアプリケーションの投資保護
HP-UX11.xで32bitと64bitの両方のバージョンが提供される理由
32bitが適しているアプリケーション
64bitコンピューティング環境への移行前に検討すべき重要な問題
64bit以外のHP-UX11.xの新しい拡張機能
要約
HPの64bit HP-UX11.xの特長(要約)
詳細情報の参照先
参考: 64-bit標準
用語集

この数年、Hewlett-Packardは、新たに出現した64bitコンピューティング 市場の顧客要件に対応する多数のハードウェアおよびソフトウェア戦略を実行に移してきました。1996年に、HPは64bitのPA-8000プロセッサーを発表して、64bitハードウェア・アーキテクチャの基盤を築きました。その後、HPは徐々に64bit機能を歴代のバージョンに搭載する取り組みを進め、その結果として、1997年9月に完全な64bitバージョンであるHP-UX 11.0を発表するに至ったのです。UNIX標準の開発と実装を主導してきたHPの従来からの方針を継承して、11.0も11iも64bit UNIX標準に準拠しています。

HPはシステムのパフォーマンスと容量の増大を求める64bitへの市場動向を 認識する一方で、新しいテクノロジへの移行をできるだけ少ない労力で達成したいというユーザの要望にも注意を払ってきました。HPは、HP-UX 11.x に 移行するユーザが円滑なアップグレード・パスを利用できるように多大な投資を行ってきました。なかでも、再コーディングや再コンパイルをまったく行わずに既存のアプリケーションをHP-UX 11.x 上で実行できることが大きな 特長となっています。

その他、多数のエンタープライズ・コンピューティング機能を完備したHP-UX 11i は、ユーザのコンピューティング・ニーズを来世紀までも十分に満たし得る強力な基盤を築きます。

基本事項:64bitコンピューティングとは何か


"64bitコンピューティング"という語は、64bitのデータ、命令、および アドレスを処理するシステム環境全体の能力のことを表します。本当の意味での64bit環境は、64bit CPU(64bitのレジスタとデータ・パスを装備)、64bitのメモリ・アドレッシング、64bitのDMA(Direct Memory Access)、 およびオペレーティング・システムの核心としての64bitのカーネルから 構成されます。64bit環境は32bit環境を大幅に上回るスケーラビリティを備え、パフォーマンスも多くのタイプのアプリケーションで32bit環境を 凌駕します。ここで注意が必要なのは、64bitを標榜するすべての オペレーティング・システムが、実際には必ずしも本当の64bit環境では ないことです。例えば、完全な64bitカーネルのような中核的な要素を 備えていない場合もあります。

メモリ・アドレッシングは、64bitのスケーラビリティからメリットを受ける最も重要なシステム要素です。32bitのオペレーティング・システムは、最大232個の32bitワードのフラット・アドレッシング、または4GBのメモリを提供するのに対して、32bitのオペレーティング・ システムは、最大264個の64bitワードのフラット・ アドレッシング、または180億GB(18exabyte(EB))のメモリを提供します。下の図に示した実例からも分かるように、64bitに対応する スケーラビリティの増大はまさに桁違いです。
 
How Does the Scalability of 64-Bit Computing Compare to 32-Bit?
 
64bitコンピューティングの利点はメモリだけに限られません。ハードウェアとソフトウェアの両面で広範なメリットが得られます。ハードウェアでは、64bitコンピューティングをプロセッサー、メモリ、およびディスクに適用できます。ソフトウェアの場合、64bitコンピューティングによって、超大型のファイルやファイル・システム、大規模な物理メモリ(> 4GB)、大規模な仮想メモリ、および大規模なアドレッシングを実現できます。もちろん、64bitの整数レジスタと浮動小数点レジスタの使用も可能になります。64bitのデータベースを使用すると、はるかに大量のデータをメモリ内に保持できることから処理が高速化されるほか、そのデータにアクセスできるユーザの数も増加します。さらに、64bitの技術系 アプリケーションにより、流体動力学などの複雑なデータのモデリングやシミュレーションも可能になります。
 
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64bitコンピューティングの利点: スケーラビリティとパフォーマンスの増大


アプリケーションが巨大化して32bitのコンピューティング環境では規模が不足してくると、必ずパフォーマンスの劣化が生じます。真の64bit環境が 提供する多数のメリットは、スケーラビリティとパフォーマンスという2つの主要分野で特に集中して現れてきます。64bitコンピューティングは、 オペレーティング環境全体にわたってスケーラビリティとパフォーマンスの増大をもたらします。メモリ、ストレージ、そしてプログラムのアドレス空間など、あらゆる重要なリソースの容量が何桁も増大します。この膨大な容量増加を完全に活用することができれば、きわめて高いパフォーマンスが達成されることになります。

メモリ容量を非常に大きくできるので、メモリ内に存在できるプロセスの数が増加します。メモリ内に存在するというだけで、すでに大幅な高速化が達成されます。メモリ・アクセスは、ディスク・ドライブのI/Oより10,000倍も高速だからです(メモリが80ナノ秒程度であるのに対して、ディスクは8ミリ秒)。ディスクへのスワップを頻繁に実行する大型アプリケーションの場合、豊富なRAMを搭載した64bitオペレーティング環境に移行するだけで、パフォーマンスが劇的に向上するでしょう。32bitシステムには4GBメモリ(232bit)という限界があり、アプリケーションのサイズ、データセットのサイズ、そしてシステム当たりのアプリケーション数が増大するにつれて、32bitでアドレッシング可能な合計システム・メモリがボトルネックになってきています。しかし、64bit環境は巨大なシステム・メモリ容量を備えているので、今日はもちろん予測可能な近未来まで、最大規模のアプリケーションをサポートすることが可能です。

例えば、大手のデータベース・ベンダーは、64bit機能を活用することで、 製品のスケーラビリティとパフォーマンスを高めています。これにより、データをメモリ内に格納できる比率が高くなり、インデックス全体をメモリ内に常駐させることが可能になるからです。ディスクへのスワップを減らすことで、検索やアクセスのパフォーマンスが大幅に向上します。例えば、HPで実施した トランザクション指向のラボ・テストでは、32bit環境から64bit環境に変更したときに、トランザクション当たりのI/Oオペレーション数が34%減少するという結果が得られています。

ファイル・サイズやファイル・システム・サイズの増大という補完的な利点も、64bit環境への移行時にパフォーマンスをさらに向上させます。アプリケーションによっては、ひとつの大きいファイルを使用する方が小さいファイルを多数使用するよりもシステムのオーバヘッドが減少します。使用するファイル記述子の数が減ることで64bit環境に特有のオーバヘッドの 効率化が得られるだけでなく、複数のファイルの代わりに単一のファイルだけを保守すれば済むことからシステム管理が容易になるという副次的メリットもあります。

次の表に、パフォーマンスとスケーラビリティの増大を実現する64bitコンピューティングに特有の要因を、アプリケーションのタイプ別に要約します。

パフォーマンスとスケーラビリティの向上要因

大型データベース スワッピングの減少
ユーザごとのメモリ割り当て量の増大
ユーザ数の増加
大型ファイルの実装
意志決定支援 スワッピングの減少
直接アドレッシング
大型ファイルの実装
技術系アプリケーション プロセス・データ空間の増大
共有メモリ・セグメントの増大
スワッピングの減少
高精度の算術演算
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注意: 64bitが不要なアプリケーション


64bitコンピューティングの数多くの利点にもかかわらず、今日のあらゆるアプリケーションが64bitを必要としているわけではないことに注意してください。多くのアプリケーションは、32bit環境の制約の中でまったく 問題なく動作しています。この新しいテクノロジの特性を誤りなく認識して、明白なメリットが期待できる環境だけに64bitコンピューティングを適用することが重要です。
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64bitコンピューティングに対するユーザの要望


Hewlett-Packardの既存顧客分析によれば、ITマネージャとエンドユーザは64bitコンピューティングの採用について主に3つの問題に最も関心を 寄せています。

  • パフォーマンスの向上とスケーラビリティの増大
    64bitコンピューティングへの移行を検討するときの考慮事項として、パフォーマンスの改善/現状維持とスケーラビリティの増大は必須の条件として重要視されます。これらの実現が保証されない場合、32bit環境から移行する理由はほとんどなくなります。
  • 投資の保護
    ユーザは32bitのアプリケーションとデータへの投資に対する保護の保証を望んでいます。データの互換性により、永続的なファイル(/etc/password など)を新しいHP-UXリリース上で修正せずに 使用し続けることが可能になります。HP-UXのバイナリ互換性を維持するHPの長年にわたる取り組みによって、完全にリンク済みの、標準化されたアプリケーション(すなわち、正式に発表されているインタフェースと堅実なプログラミング手法だけを使用するアプリケーション)を最新 バージョンのHP-UXに円滑に移行することが可能です。ユーザは、既存の32bitアプリケーションが変更なしで64bit環境で動作する保証を 求めています。64bit環境の明白な利点を活用するためにコーディングとコンパイルを再実行することは、あくまでもユーザの判断で任意に行う作業でなければなりません。
    また、同じプラットフォーム上で動作する64bitアプリケーションと32bitアプリケーションの共存と両者間の相互運用性も重要です。これが維持されることによって、例えば、32bitアプリケーションが同じサーバ上で動作する64bitデータベースを利用することが可能になります。
  • 標準への準拠
    ユーザは、プラットフォーム選択の柔軟性を維持したいと望んでいます。この柔軟性は、業界標準を通じて提供されるオープンなエンタープライズ・コンピューティングによって実現されます。
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HPの64bitオペレーティング環境: HP-UX11.x


Hewlett-Packardは、オープン・システムのトップ・ベンダーとしての地位をUNIXサーバ市場の顧客まで拡大する取り組みの一環として、HP-UX11.x を 発表しました。このバージョンは、64bitコンピューティングのメリットを はじめとした数多くの優れた機能を提供しながら、既存の32bitアプリケーションに対するユーザの投資も保護します。HP-UX11.x の主な64bit機能は次のとおりです。

  • 真の64bitコンピューティング環境
  • 32GBの物理メモリ(数テラバイトを実現可能)
  • 大規模な共有メモリ(4TB)により、メモリを共有するプロセス数の増大と、個々のアプリケーションの全般的な容量増加をサポート
  • 最大16TBまでアドレッシング可能な仮想メモリにより、リソース集約的なアプリケーションで超大規模メモリ(VLM)アクセスを 実行可能
  • 1TBのメモリ・マップ・ファイル
  • 大規模な(1TB)ネットワーク・ファイルとローカル・ファイルにより、64bitコンピューティング環境によって生じるリソース要件の増大に対応
  • 64bit Veritas VxFS(ジャーナル・ファイル・システム)
  • 完全な64bit整数機能により、優れた数値解析と複雑な計算の精度向上を実現
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32bitアプリケーションの投資保護


バイナリ互換性を通じた投資保護に対するHPの長年の取り組みは、HP-UX11.x にも継承されています。したがって、完全にリンク済みの標準化されたHP-UX9.xおよび10.xアプリケーションをHP-UX11.x上で 実行することができます。64bitバージョンのHP-UX11.x は、32bit と64bitの両方のアプリケーションをサポートする予定であり、両者はIPC、パイプ、および共有メモリなど、すべての標準的なプロセス間通信手法を使用して対話することが可能です。これにより、32bitアプリケーションが64bitデータベースの高いパフォーマンスからメリットを直接引き出すことも可能になります。すでにHPは、Informix、Oracle、およびSybaseのデータベースのVLMバージョンをはじめとする幅広いアプリケーションをHP-UX11.x 上で使用できるように保証するプログラムを実施しています。
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HP-UX 11.x で32bitと64bitの両方のバージョンが提供される理由


今日のコンピューティング環境では、32bitと64bitの両方の コンピューティング環境にそれぞれ固有の領分が確立されています。64bitオペレーティング・システムの巨大なスケーラビリティとパフォーマンスを是非とも活用しなければならないアプリケーションでは64bitコンピューティングが必要不可欠です。しかし、多くのコンピューティング・ニーズは、32bit OS上の32bitアプリケーションに よって十分に満たされることも事実です。HPは、32bitと64bitの両方のバージョンのHP-UX 11.x を提供することによって、ユーザがそれぞれのニーズに最適なオペレーティング環境を選択できるようにしています。HPの64bitプロセッサーであるPA-8x00上では、32bitと64bitの両方のバージョンの HP-UX 11.x が動作するので、ユーザは32bit HP-UXから64bit HP-UXへのアップグレードを、要件の変化に応じて独自のスケジュールで自由に進めることが可能です。また、32bit PA-7x00ベースのサーバを使用しているエンドユーザも、HP-UX 11.x の64bit機能以外の多くの優れた機能を利用できることになります。
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32bitが適しているアプリケーション


64bit機能を必要としないアプリケーションは32bitのままで十分です。 このような32bitアプリケーションは、32bitと64bitのどちらのバージョンのHP-UX 11.x 上でも動作するので、ユーザは複数バージョンのアプリケーションをサポートする必要はなく、そのための余分なコストは生じません。それに対して、一部のベンダーの64bitオペレーティング・ システムは32bitアプリケーションをサポートしないので、その顧客は本当に必要かどうかに関係なく64bitへの移植を強制されることになります。アプリケーションが 64bit機能を使用しないのなら、アプリケーションをコンパイルしなおして64bitにするメリットはほとんど存在しません。
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64bitコンピューティング環境への移行前に検討すべき重要な問題


ユーザは、HP-UX 11.x の64bitバージョンに移行する前に、以下の要因について考慮する必要があります。

  • システムとソフトウェアの両方が64bit機能を効果的に利用しなければなりません。
  • 新しいハードウェアやアップグレードされたハードウェアが必要となる場合があります。HP-UX 11i は、rx24xx,rp54xx,rp74xx,rp8400,superdomeをサポートしています。
  • 環境内のすべての構成要素が64bitコンピューティングを必要とするとは限りません。例えば、三層構成の場合、バックエンド・データベース・サーバには64bit機能が必要でも、アプリケーション・サーバとデスクトップは32bitのままで十分であることがあります32bitシステムは64bitアプリケーションを作成およびコンパイルすることができます。ただし、64bitアプリケーションの作成とコンパイルは32bitシステム上でも可能ですが、アプリケーションの実行とデバッグには真の64bitシステムが必要です。
HP-UX 11.x Software Transition Kit(ソフトウェア移行キット)

ユーザを支援するため、HPはHP-UX 11.x Software Transition Kit webページを作成しました。このページにはhttp://www.software.hp.com/でアクセスでき、日本語の情報も提供しています。このwebページには、HP-UX 11.x 環境へのアップグレード時に使用できる最新情報とツールが含まれており、パフォーマンスと移植性に関する考慮事項、64bit機能の使用方法、HP-UX 11.x に固有の機能(64bit関連でない機能も含む) など、多数のトピックを扱うドキュメントが用意されています。また、ソース・コードを解析してネイティブな64bitコーディングに関する問題や関連ドキュメントを見つけ出す各種のツールが提供されています。また、将来のIA-64対応HP-UX 11.x へのアプリケーション移行に関する情報も本Webページなどにて提供を開始しています。最新のHP-UX 11.x 開発情報については、上記のURLを参照してください。
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64bit以外のHP-UX 11.x の新しい拡張機能


HP-UX 11.x は、HPプラットフォームの主要な新規リリースであり、この資料で説明した64bit環境の特性以外にも多数の特長を備えています。例えば、HP-UX 11.x にはパフォーマンスをさらに向上させるためにいくつかの機能が追加されました。Performance Optimized PageSizing(POPS)により、PA-8x00ベースのシステムでは、システム・ページ・サイズをアプリケーションごとに調整して最適なパフォーマンスを得ることが可能になります。また、超大規模メモリ(VLM)構成では、Dynamic Memory Resilience(DMR)が 障害を起こしたメモリ・ブロックを自動的に検出し、アプリケーションの中断やシステムのリブートなしで、そのメモリ・ブロックの割り当てを自動的に解除します。さらに、PA8500およびそれ以降のプロセッサーに対してある種の障害を事前に予測し、障害発生可能性の高いプロセッサーをOSのリブート無しに自動的に割り当てを削除する機能をDynamic Processor Resilience(DPR)を提供しています。これにより、プロセッサー障害によるシステムダウンの可能性を低減します。また、セキュリティにおいてもC2レベルのセキュリティ機能提供に加え、IP/Secの提供を開始すると同時に、セキュリティを考慮したアプリケーション開発用にCDSAも提供しています。

総所有コスト(TCO: Total Cost of Ownership)の削減には、Ignite/UXのような機能が有効です。Ignite/UXを使用すると、システムのゴールデン・イメージを作成して、これを企業イントラネットを通じてリモートで配布できます。これにより、新しいサーバを迅速に配備できるので、高いコスト効果を達成することが可能です。もうひとつのソフトウェア配布ツールであるソフトウェア・ディストリビュータ(Software Distributor/UX) は、イントラネットを通じてプッシュまたはプル機能によってアプリケーションを容易に配布できる業界標準のツールです。
上記のほか、HP-UX 11.x に搭載された多数の新規機能の詳細については、http://www.hp.com/go/HP-UX に掲載されている製品概要を参照してください。
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要約


HPは、64bitコンピューティングに対するユーザの期待、すなわち、円滑なアップグレード・パスと投資保護、パフォーマンスとスケーラビリティの増大、そして標準への準拠性に対する強い要望に応えるための取り組みを強力に進め、主要な業界パートナーと提携関係を結ぶことを通じて、32bitと64bitの両方のコンピューティングに関する現在のニーズを最適に満たします。
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HPの64bit HP-UX 11.x の特長(要約)


  • 大幅なパフォーマンス向上が実現され、しかもエンドユーザ・アプリケーションの再コンパイルは不要です。エンドユーザは、HP-UX、データベース、および ISV アプリケーションの64bit特性を通じて パフォーマンスの増大が得られるだけでなく、自社のアプリケーションを再コンパイルすれば、さらに 64bitのメリットを大きく活用することが可能です。
  • 前方バイナリ互換性を通じて投資保護が保証されます。すなわち、32bitアプリケーションが修正なしで64bit環境で動作します。 64bit HP-UXでは32bitアプリケーションの再コーディングや 再コンパイルが不要なので、移行に関する懸念が解消されます。
  • ユーザが必要としているオープン性とプラットフォーム選択の柔軟性は、HP-UXが引き続き UNIX標準を包括的にサポートすることで保証されます。
  • 上記のほか、パフォーマンス、障害回復性、統合性、セキュリティ、そして管理の容易性など、多数の幅広い機能を備えています。
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詳細情報の参照先


HP-UXに関する情報及びHP-UXの長期戦略と将来の方向性に関する情報については、http://www.hp.com/go/unixを参照してください。
HPのElectronic Sales Partner(ESP)にアクセスできる場合は、キーワード64bit WPでこの資料を参照できます。
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参考:64-bit標準


HPはUNIXの標準確立や採用には、過去20年以上にわたり大きく貢献してきました。標準は、オープン・システム・コンピューティングには必要不可欠な要素です。エンドユーザはプラットフォーム選択の柔軟性、またISVは異なるUNIXプラットフォームへの移植が 容易になります。X/OpenとOpen Software Foundationの統合の結果として1996年2月に設立されたThe Open Groupは、UNIX標準の主要な推進機関です。

1995年8月、HPとIntelが中心となって運営する主要UNIXシステム・ サプライヤのグループが、複数の64bit UNIXベース・プラットフォーム上で動作する高性能アプリケーションの開発を促進するために、64bit標準を 開発するという計画を発表しました。その結果として生み出されたいわゆるAspenイニシアティブは、マルチプラットフォームのアプリケーションおよびシステム・ソフトウェア開発のコストと複雑さを減少させること、ユーザのソフトウェアに対する投資を保護すること、そして64bitソリューションを 配備する際のITマネージャの意思決定プロセスを単純化することを目標として掲げました。

1996年2月に、このワーキング・グループのメンバーは、UNIXアプリケーション環境に関する 64bit定義のドラフトについて合意に達しました。これは、32bit UNIXに関するX/OpenのSingle UNIXSpecification(SUS、従来の呼称はSPEC 1170)を土台として作成されたものです。この発表にメンバーとして加わっていたのは、Digital Equipment Corporation、Hewlett-Packard、IBM、Intel、NCR、Novell、Santa Cruz Operation、およびSunSoftなどです。さらにこのグループは、LP64データ・モデルを64bit UNIXの標準として採用する ことによってアプリケーション・プログラミング・インタフェース(API)のデータ・サイズ依存性を解消することで一致しました。

現在、HP-UX10.10と10.20は、X/Open Single UNIXSpecificationへの準拠性を示す X/Open UNIX95 商標を取得しています。またHPは、UNIX95の認定を受けるためにHP-UX 11.0 をX/Openに提出しています。この商標は、UNIX95商標の認定を受けたUNIXシステム間でのアプリケーションの移植性を高める共通のアプリケーション・プログラミング・インタフェース(API)を そのオペレーティング・システムがサポートしていることを表します。この移植性により、ユーザはさらに広範な投資保護を実現することができます。

X/Openは、現在はThe Open Groupの一部となっている標準制定機関です。 The Open Groupへは、http://www.opengroup.org でアクセスできます。
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用語集


API アプリケーション・プログラミング・インタフェースの略。ISVおよびオペレーティング・システム・ベンダーによって定義されたプログラム間インタフェースに関する一連の規則と機能のことで、プログラム間の対話を可能にする。
バイト(byte) 8ビット(bit)のこと。
CPU 中央処理装置(Central Processing Unit)のこと。コンピュータの"頭脳"として機能するプロセッサー。
ECAD/MCAD 電子系/機械系コンピュータ支援設計(Electronic/Mechanical Computer-Aided Design)のこと。
エクサバイト(exabyte) 264byteが16exabyte(EB)に相当する。
GB ギガバイト(gigabyte)のこと。1024megabyte(MB)、または232byteに相当する。
ISV 独立系ソフトウェア・ベンダー(Independent Software Vendor)のこと。また、そのようなベンダーによって作成されたアプリケーションのこと。
LP64 64bitのlongおよびpointerデータ型。
MB メガバイト(megabyte)のこと。1024kilobyte(KB)に相当する。
OLTP オンライン・トランザクション処理(Online Transaction Processing)。
PA-RISC プレシジョン・アーキテクチャ縮小命令セット・コンピューティング(Precision Architecture Reduced Instruction Set Computing)の略。 Hewlett-Packardの独自プロセッサー・アーキテクチャ、およびこのプロセッサー上で動作するアプリケーションのこと。
物理メモリ 実メモリを参照。
プロセス・アドレス空間 単一のUNIXプロセスによって使用可能な仮想メモリの最大容量。
RAM ランダム・アクセス・メモリのこと。実メモリを参照。
実メモリ システム上のソフトウェアによってアドレス指定可能な物理メモリ(またはRAM)の総量。
共有メモリ 複数のUNIXプロセス間で共有可能なメモリ。
SUS Single UNIX Specificationのこと。The Open Groupの一部であるX/Openによって指定された仕様で、前身はSPEC 1170。
TB テラバイト(terabyte)のこと。1024GB、または241byteに相当する。
URL Universal Resource Locatorの略。
仮想メモリ アプリケーションが実際にRAMとして物理的に搭載されているメモリ容量よりも大きいメモリ空間にアクセスできるようにするオペレーティング・システム機能。データをRAMとディスクの予約領域(スワップ・ファイル、スワップ・パーティションなどと呼ばれる)との間で移動する(ページングする)ことで実現される。
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