Samara Portal Technology, Computers

Самарский портал "Технологии, компьютеры"

20 мая 2015 года в Центральном Доме Художника на Крымском валу состоялось чествование необычного юбиляра: корпорация Intel отмечала 50-летие закона Мура. На самом деле это никакой не закон в привычном понимании этого термина (как закон Ньютона или закон Ома), а некий технический казус. Конечно, в хорошем смысле. Возьмём, к примеру, автомобили. Первый официальный рекорд скорости был зафиксирован в 1898 году и составлял 63 км/ч. 1899 год – 105 км/ч. Но, в общем, до сих пор мы на этих скоростях и ездим: 60 по городу, 90 по шоссе. Или взять авиацию. Самолёт братьев Райт в 1909 году летал со скоростью 60 км/час, нынешние скорости пассажирских самолётов 800-900 км/час. И так во всём. А вот в процессорах происходит удвоение количества транзисторов каждые два года в течение 50 лет и пока не думает останавливаться. Помните задачку про шахматную доску и рисовые зёрнышки? Здесь примерно то же самое.

Тем не менее, явление имеет место в течение долгих (а для ИТ так почти бесконечных) 50 лет, и есть повод как порадоваться за такой прогресс человечества в этом направлении, так и задуматься о его причинах. А заодно и попробовать экстраполировать на будущее – что там нас ждёт?

Прохожу через дверь с загадочной надписью (понятно же, что чествуем Мура, а не Крика), и попадаю в атмосферу праздника.

Счастливые лица, восторженные речи, историческая выставка достижений. И официальные доклады – куда же без них. Региональный директор intel в России и других странах СНГ Дмитрий Конаш традиционно отметил, что процессор сам по себе не является полезной штукой, и только встроенный в готовое к использованию решение он приобретает смысл своего существования.

Пожалуй, это одна из главных черт корпорации Intel, по мне так самая трогательная, и ни в коем случае не чисто американская. Всем ведь в детстве читали сказку про репку – что без мышки у деда ничего бы не получилось. И песню, где «Без друзей меня чуть-чуть, а с друзьями много» тоже все знают, а потом вырастают – и куда что делось! А корпорация Intel как будто и не выходила из детского возраста, когда все вокруг представляются добрыми, и со всеми надо дружить.

Дмитрий сравнил эволюцию вычислений с эволюцией жизни на Земле, и сравнение получилось захватывающим.

На каждой презентации нового поколения процессоров мы слышим, что они на 30-50-70 процентов в чём-то круче предыдущих, и это само по себе здорово, но, оглянувшись назад, мы видим уже космические цифры: рост энергоэффективности по сравнению с 1971 годом в 90 ТЫСЯЧ раз!

Но это каждый при желании мог посчитать сам, а вот директор по науке ИТ-кластера Сколково Николай Суетин сумел меня удивить.

Дело в том, что подход Гордона Мура гармонично совмещал в себе научные, технические и рыночные позиции. Его расчёты, сделанные в 1965 году показывали не сами технические возможности, а минимальную стоимость единичного транзистора в разные годы. Разумеется, 1970 год на это графике является экстраполяцией – но в том и заключается его гениальность. Ветви кривых, находящиеся правее экстремумов, показывают, что транзисторов на чипе технически можно сделать и больше, но та же Википедия определяет инновацию, как «внедрённое новшество, обеспечивающее качественный рост эффективности процессов или продукции, востребованное рынком», а рынок, как известно, не любит слишком дорогих продуктов.

Поэтому закон Мура совсем не про то, как напихать на чип побольше транзисторов любой ценой, а совсем наоборот – про удешевление производства транзисторов путём совершенствования процессов, начиная от проектирования и заканчивая тиражированием. На картинке видно, как добавляются нули после запятой в цене транзистора: если в 1970 году их не было совсем, то к 2015 их стало целых шесть! По словам докладчика, изготовление транзистора сейчас стоит меньше, чем буква авторского текста.

Блестящим подтверждением его экстраполяций являются графики, построенные на фактических данных.

Можно, конечно, сказать, что сотрудникам Intel было в этом отношении проще – не нужно никого догонять и перегонять. Но я думаю, что всё как раз наоборот: поскольку они изначально думали не только о технических достижениях, но и о рыночном успехе, то есть о потенциальных клиентах, им и удалось продвинуться так далеко, что и не нужно никого догонять.

Также в своём докладе г-н Суетин отметил рост диаметра пластин: если в 1975 году диаметр был 100 мм, то сейчас он 300 мм, а к 2017 году ожидается 450 мм. Поскольку площадь пропорциональная квадрату диаметра, можно сосчитать, во сколько раз количество транзисторов на пластине обгоняет закон Мура.

Понятно, что количественные изменения, как правило, обусловлены прорывными решениями, которых, в свою очередь, бывает не так уж и много.

За последние 15 лет таких прорывов было три: переход на предварительно напряжённый кремний в 2002 году, использование диоксида гафния для затворов в 2007 году и объёмное формирование транзисторов (Tri-gate) в 2011 году.

И, конечно, достижения в литографии, позволяющие за счёт технических «фокусов» сделать то, что долгие годы казалось принципиально невозможным.

Неоднократно звучали предсказания конца закона Мура, в том числе и от самого автора, однако каким-то непостижимым образом инженерам Intel этот конец всё время удавалось продлевать.

Конечно, предел всё равно существует, но сегодня специалисты Intel вполне оптимистично говорят о технологической норме 5,5 нанометров, а там – опять посмотрим smile.

Николай Суетин также определил закон Мура и как закон здравого смысла.

То, что разработки и построенный завод надо окупить – с этим же не поспоришь. Мало ли, что инженеры уже разработали новые технологии и спроектировали на их базе новые изделия: если только и делать, что внедрять, можно только разориться. К тому же необходима обратная связь: посмотреть, как будут новые изделия в производстве, в эксплуатации, какие будут замечания от партнёров и конечных пользователей. Вот и получился опытным путём шаг в 8 кварталов. Некоторое время господствовала идея разделения этого цикла на изменение архитектуры и изменение технологии, называемая «тик-так», но сейчас от этого жёсткого деления отказались.

Ещё один график, актуальный в свете идей планируемого импортозамещения. Видно, как с ужесточением технологических норм и общим увеличением объёма выпускаемых микросхем, компании отказывались от собственного производства. Тот же здравый смысл подсказывает, что, если компания Samsung вложила в свой завод по производству микросхем с технологической нормой 16 нанометров 17 миллиардов долларов, то и объём производства там должен быть огромным. Если же такого объёма нет, разумнее не выбрасывать деньги на ветер, а обратиться к контрактным производителям.

Долгое время вместе с ростом количества транзисторов удавалось повышать тактовую частоту, однако примерно к 2000 году на этом пути упёрлись в физические ограничения: дальнейший рост частоты вызывал неадекватный рост потребляемой мощности, и, следовательно, тепловыделения. Проблема была решена увеличением количества ядер, распараллеливанием на них исполняемых программ и общим совершенствованием архитектуры процессора.

CTO Microsoft Rus Дмитрий Халин использовал такое выражение как культ личности Мура, а также вывел закон Мура для ПО. Оба эти заявления представляются мне достаточно спорными. Вряд ли культ личности способствует полёту фантазии и тем рискованным решениям, которые регулярно исходят от корпорации Intel. При этом такое ощущение, что никого там за них не наказывают: не получилось одно, давай попробуем другое – и на круг Intel всегда оказывается в плюсе. Рост объёма дистрибутивов во многом вызван увеличением объёма дискового пространства: разработчики ПО уже ни в чём себе не отказывают, в том числе и в различных мультимедийных средствах, без которых, положа руку на сердце, вполне можно было бы и обойтись. Мучить себя и пользователя уже нет смысла, а в существование проблемы 2000 года сегодня надо ещё заставить себя поверить, несмотря на то, что мне приходилось решать её применительно к собственным разработкам.

Директор департамента подготовки технических решений HP в России Александр Старыгин использовал круглую дату для того, чтобы развеять некоторые мифы, бытующие в сознании людей, относительно его компании. Честно говоря, у меня этих заблуждений не было, но, раз коллега считает, что они распространены, донесу до масс.

  1. Неправда, что компания HP никогда не выпускала процессоров. Производство процессоров Alpha (их разработчик, компания DEC, досталась HP в 2001 году, уже будучи поглощённой компанией Compaq ) было прекращено в 2006 году, а процессоров собственной разработки PA-RISC – в 2008. Задолго до этого, в 2000 году компании HP и Compaq приняли совместное решение о переводе серверов для критичных бизнес-приложений на процессоры Intel Itanium. Однако в 2014 году HP выпускает сервер для критичных бизнес-приложений на процессорах Intel Xeon архитектуры x Всеобщий переход на открытые процессорные архитектуры произошли благодаря двум главным факторам:
    • Способности Intel создать уникальную экосистему: консорциум компаний, поддерживающих заложенные в процессоре стандарты и использующие процессоры в собственных продуктах и решениях.
    • Умению Intel сделать цены на свою продукцию доступными большому количеству покупателей и бизнес-партнёров.
  2. Неправда, что переход на открытые процессорные архитектуры приводит к тому, что серверы разных производителей становятся всё больше похожими друг на друга. Никогда ещё в серверах HP не было такого количества инноваций. Вот только некоторые из них.
  3. Неправда, что рост производительности процессоров приводит к сокращению продаж серверов – аппетиты потребителей растут ещё быстрее.
    • Производительность сервера (на примере HP DL380 систем, тесты SPECint_rate 2006) выросла с 20,9 в 2006 году до 1350 в 2015, т.е. в 64 раза;
    • Суммарный объём продаж серверов на процессорах x86 за последние 10 лет увеличился с 24,5 до 41,2 млрд $ (доля HP – около 30%), т.е. 1,68 раза;
    • Объём продаж блейдов за последние 10 лет увеличился с 2,11 до 8,9 млрд $ (доля HP – около 45%), т.е. в 4,2 раза.
  4. Неправда, что использование универсальных компонент приводит к сокращению многообразия моделей серверов. По мере расширения сфер использования растёт как количество типов серверов, так и количество моделей внутри каждого типа.

Помните загадочную надпись у входа в зал? Вот один из вариантов расшифровки.

Исполнительный директор группы компаний РСК Алексей Шмелёв расширил и углубил закон Мура применительно к высокопроизводительным системам.

Дело в том, что в таких системах кроме роста производительности отдельного процессора, растёт их общее количество, а также улучшается взаимодействие между ними.

Для последнего важна уже плотность размещения плат в стойке, и эту проблему компания РСК блестяще решает применением жидкостного охлаждения вместо традиционного воздушного.

Вот так выглядит стойка ‒

а так – отдельные компоненты в «рубашках».

Представитель РСК Олег Горбачёв в разговоре после официальной части определил закон Мура как самосбывающееся пророчество. Это не закон природы, а идея, которая все эти годы создавала мощный стимул к тому, чтобы вновь и вновь делать невозможное. Этот закон в корпорации превратился в некую религию, давая веру в то, что всё равно всё получится. Знания и квалификация, разумеется. Важны, но без азарта и веры в победу прорыва не сделать.

Директор МСЦ РАН Борис Шабанов показал, как в соответствии с законом Мура эволюционировал и Центр.

Гордость за страну вызывают и места, занимаемые суперкомпьютерами МСЦ РАН в мировом рейтинге.

Борис Шабанов показал, какие задачи можно решать на разных уровнях производительности процессоров.

Однако мне всё же представляется, что абсолютно полного моделирования поведения самолёта, как и точного прогноза погоды, добиться невозможно, и главное – насколько эти задачи могут быть востребованы (я имею в виду не благие пожелания, а платёжеспособный спрос) авиационной промышленностью и сельским хозяйством. Плюс постановка. Помню, как в конце 80-х мы печатали рабочие чертежи на барабанной АЦПУ ЭВМ СМ-1420 и разрабатывали то, что сейчас продаётся под именем «Лоцман», в то время как начальники отделов САПР и АСУП объясняли, что не могут решать задачи по причине слабости аппаратной части. Это при том, что в АСУПе запустили VAX от компании DEC, а САПР работал на 386-х компьютерах.

Директор СКЦ СПБПУ Владислав Синепол на вопрос, почему же Гордону Муру удалось так точно спрогнозировать развитие микроэлектроники, дал простой ответ: потому что Мур был инженером. Никакой экономист, менеджер, или кто-то другой, не имеющий отношения к техническому творчеству, никогда бы не смог найти эти закономерности. А хорошим инженером в свою очередь Гордон Мур стал потому, что в юные годы он получил фундаментальную подготовку в области естественных наук. Поэтому и наша, российская задача сегодня – развивать базовое, фундаментальное естественнонаучное образование.

Главный редактор издательства ЭКСМО NON-FICTION Евгений Капьев представил книгу Майкла Мэлоуна «The Intel Trinity». Книга вышла на русском, просто с переводом названия, похоже, решили не рисковать.

После официальной части я с удовольствием и какой-то нежностью осмотрел экспонаты Музея компьютерной эволюции, представленные компанией OLDI.

Этой надписи посвящено стихотворение Юрия Нестеренко.

А у этого переносного компьютера плазменный экран.

А такими были первые мультимедийные центры.

Как это контрастировало с последними моделями трансформируемых компьютеров!

Праздник закончился. Оглянулись назад, заглянули вперёд – и вернулись в тот миг между прошлым и будущим, который называется жизнь.

Intel: архитектурные неизлишества… с хвостиком

Intel: архитектурные неизлишества… с хвостиком. Статья Владислава Боярова

16-я ежегодная конференция «КОСС Плюс» – возраст зрелости

16-я ежегодная конференция «КОСС Плюс» – возраст зрелости. Статья Владислава Боярова