Будущее компьютерной индустрии.

[dlinyj]

Даную статью мы хотели написать с товарищем Федей Добрянским, aka mlen в журнал Хакер (и надеюсь, что Федя снизойдёт до меня, и мы таки напишем эту статью, возможно при участии ещё остальных ребят). В общем в двух словах, стало ясно что ныне компьютерная индустрия подошла к технологическуму тупику (ну не могут сделать процессор на 10 ГГц). А наращивание количества ядер, сколько бы не гнали маркетологи - ничего ровным счётом не даёт. Ибо чёткой математической модели для распределения вычислений - нет! А что есть стара как мир, и была эффективна в 50-х годах прошлого века. Ныне должна подчевать на помойке, но до сих пор работает, и нас этому учат, потому и весят операционки два гига, когда их можно уместить ВСЁ в мегабайте! Но не в этом суть, суть в том, что распалелливание, и генерирование аппаратного решения проблемы значительно быстрее, и эффективнее, чем последовательное решение той же задачи с раздиранием ресурсов. Грубо говоря, у нас софтварная, последовательная, линейная, неэффективная модель решения проблем. Сколько бы не твердили Линукскойды, и прочие софтварщики (камень в огород slonskiy и m0na_sax), что без софта никуда - это не так. Софт - это пережитки прошлого. Теперь мы подошли к упору. Данную идею, после обсуждения с mlen мы активно начали обдумывать, рассасывать и переться от её крутости с товарищем di_halt, наверное около года назад. Затем идею вкусил, вероятно независимо от нас товарищ microtrigger, и впрочем вместе теперь работаем над ней. В моём предыдущем посте были активнейшие дебаты на сей счёт http://dlinyj.livejournal.com/289451.html. Это АППАРАТНЫЙ комп!

Итак, о чём я? Мы предлагаем аппаратный компьютер. Т.е., модель компьютера такова. Что есть медленный маленький процессор, пусть арм сто мегагерц. И вокруг него насаженно уймища быстродействующих ПЛИС. И вся вычислительная мощь зашита в них. То бишь, нужно тебе допустим массив упорядочить - фигак, прошивка в плис, и дальше гонишь туда массив, а там всё за тебя делают. Ты загнал ПАРАЛЕЛЛЬНО! 100 элементов массива, и на выходе, в тот же миг получил УПОРЯДОЧЕННЫЕ элементы. Тогда, как пузырьковым методом будешь это делать хер знает сколько тактов! Но это не всё. Теперь не нужны интерфейсные платы, и порты ввода-вывода. Нужен тебе, например, интерфес USB. Пожалуйста - качнул прошивку из инета, ШНУРОК (без единой микрухи) подцепил - получите USB, ISA, PCI, да всё что душа пожелает. Это совершенно иная модель программирования - высокоэффективная и качественна. Но тут нужны люди с совершенно другим, качественно иным мышлением. Т.к. будут АППАРАТНЫЕ операционки. Наверняка, конечно будет софт, я даже представляю как сделать совместимость со старым железом. Но это уже будет рецедив. Т.к. софт - это уже устаревшее, неактуальное понятие. Балом править будет аппарат! Вы думаете, я рассказываю мистические вещи? Вовсе нет, уважаемый Intel и AMD вовсю делают такие фишки:



На рисунках на оригинальном сайте указывается, что акселератор устанавливается в один из слотов для процессора (т.е. как минимум двухпроцессорная материнка должна быть) и является изначально "чистым листом", который программируется дл выполнения разных задач извне (прошивка).

"Возможна ситуация, например, когда производитель игры вместе с самой игрой поставляет кофигурационный файл для FPGA и весь просчет физики / графики уходит туда. Или, используя несколько каналов (и банков) памяти, попеременно обрабатывать данные; после окончания - меняться каналами и результатами."

Это только шаг, первая ласточка. Но всё идёт к этому! Ссылка тут: http://www.xtremedatainc.com/xd2000i_brief.html , источник ссылки http://cooler-online.com/sc.php?cl031107.html&1

Даёшь смерть СОФТУ! Да здравствует аппаратная модель!

Самое смешное, что я ныне работаю на фирме, которая прорабатывает модели таких аппаратных компьютеров, и имеет уже достаточно чёткую модель, как это будет строиться. И я хорошо вижу недостатки современных вычислений, а в особенности мнимой многопроцессорности. Нет хорошей модели распределения вычислений. МОжно сделать хоть тысячу ядер, а реально будет работать только два. Ибо наши (в смысле все) программисты не обучены как расспаралеливать данные, т.к. не существует новой модели, как я уже говорил. Для аппаратного компьютера, придёться заново создавать научную базу, учить МЫСЛИТЬ по другому целые поколения студентов. Но если это удасться - то это будет мировой прорыв в компьютерной индустрии. Сравнимый наверное, с изобретением i4004
P.S. Представил аппаратный вирус. Смеялсо

Comments

[kray-zemli.livejournal.com]

По сути, то про что ты говоришь, математически эквивалентно сверх-параллелизму. Действительно, можно делать процессоры маленькими-маленькими и херовенькими-херовенькими. Зато ставить их много-много. Только вот программирование этого в такой геморрой превратится!

[maddev.livejournal.com]

Скорее это эквивалентно программированию конечных автоматов в чистом виде. Методы и эффективность этого процесса - отдельный вопрос.

[lysyj-jah.livejournal.com]

Похожую модель в свое время Зонов пытался замутить - gmx называлось :) Там тоже железная часть компа частично прошивалась. А на Амиге были ММ-чипы всякие, сопроцессоры. Они хоть и не перешивались, но зато задачи свои выполняли именно параллельно.

[dlinyj.livejournal.com]

Ну в целом, Амига шикарный пример. Только ещё эти процессоры реконфигурируемые сделать.

[maddev.livejournal.com]

А у вас уже были попытки конструирования такого устройства в чистом виде, т. е. ничего, кроме простого "загрузчика" (в том или ином виде) и ПЛИС? На какой стадии сейчас процесс?

[dlinyj.livejournal.com]

На стадии математической модели.

[serg2x2.livejournal.com]

о подобном компе я впервые читал лет 7 назад. когда только начали появляться достаточно большие ПЛИС. како-то университет тогда грозился сделать суперкомпьюиер стоимость в 10к$/ но что-то ничего больше про ту команду я не слышал, а сейчас даже и не вспомню, как они назывались..

а в целом идея совершенно правильная. начать можно с сопроцессоров для геометрии, звука, физики, ИИ, и т.п. а по мере наработки подпрограмм и полностью вытеснить обычную технологию.

хотя наеврное лучшим будут комбинированные схемы. одно или многопроцессорный блок + ПЛИС сопросцессоры или ПЛИС кммутаторы, для эффективного обмена данными и спец вычислений.

[dlinyj.livejournal.com]

Да, я тоже слышал. Правда результатов не знаю.

а в целом идея совершенно правильная. начать можно с сопроцессоров для геометрии, звука, физики, ИИ, и т.п. а по мере наработки подпрограмм и полностью вытеснить обычную технологию.

Так вот сейчас и сделали :) По ссылке.

хотя наеврное лучшим будут комбинированные схемы. одно или многопроцессорный блок + ПЛИС сопросцессоры или ПЛИС кммутаторы, для эффективного обмена данными и спец вычислений.

именно так и нужно делать. Комби!

[maddev.livejournal.com]

"Библиотека аппаратных модулей", "устройство общего назначения (GPU)"... подумалось :) Кстати, самая простая сборка таких "аппаратных модулей" - статическая - самая эффективная. Например, каждый автомат-процесс может себе завести по собственному сумматору :)

[dlinyj.livejournal.com]

Пример, не очень понял идею

[holybrake.livejournal.com]

Да вообще вся аппаратура придумана хрен знает когда и уже неактуальна, а вот если взять кучу нейронов и заставить их обрабатывать данные все будет мегабыстро, потому что все будет мегапараллельно.
Даёшь смерть кремниевым схемам! Да здравствует биологическая модель!

[technobastard.livejournal.com]

Хаг-хаг-хагал! Destroy all flash, metal is better than meat!

[slonskiy.livejournal.com]

Длинный, програмистов не боишься? Побъют ведь! :-D ))

[dlinyj.livejournal.com]

Программисты, если они хорошие программисты, не побьют. Они меня разделят. Но, вот софтварщиков, по типу тебя - боюсь ;)

[mlen.livejournal.com]

Ну дык ты начни - я присоединись.
А я сейчас занимаюсь СБИС СнК. Точнее не сейчас а вот уже как три года.

Я вижу другой интересный выход. Допустим у нас есть СБИС на котором масса готовых блоков: разные мат блоки, порты и пр.

И резон в этом есть очень серьезный, т.к. это выгоднее.

Так вот, можно их коммутировать прямо на СБИС по методу FPGA.

То есть сортируешь ты вектор - выстраивается готовая схема под сортировку, считаешь определитель матрицы - выстраивается готовая схема.

Причем компы в будущем должны стать сетевыми. В них уже сейчас очень много от сетей.

Так вот если процессор будет организован как сеть, то таких вместе объединить можно будет хоть миллион -)

Это собственно и есть наиболее передовая идея объединения процов -)

Кстати многие программисты очень крутые боятся сетей -) не хотят их учить -)

[technobastard.livejournal.com]

У сетей и класстеров куча своих проблем. Лайвлоки, дэдлоки - фиг бы с ними, но задержка в десятки тысяч тактов процессора на доступ в глобальной распределенной памяти других узлов - это уже реальная тормозилка. Однако это лучшее что пока что придумано.

А почему программеры боятся сетей это не тайна. Бояться потому что трудно писать программы которые хорошо масштабируются и параллелятся. Хотя сейчас вроде появились Х10 и UPC (Unified Parallel C) вроде должно полегче стать.

[technobastard.livejournal.com]

Ребята, идея конечно хороша, но есть одна существенная недоработка. ПЛИСЫ по сравнению с нормальными процессорами жутко тормозные. У них и частоты меньше и, чтобы разместить кол-во транзисторов такое же как на том же Коре 2 дуо, придется этих плисин набрать хуеву тучу (в комнате не поместится).

Однако сама идея зачетная. Но полностью заменить проц не получится. А вот какие-нибудь сопроцессоры так делать думаю вполне реально.

[dlinyj.livejournal.com]

На счёт тормозов и обьёма процессоров - я думаю это временное явление. Скоро будет всё по другому, ты как считаешь? Я пока и говорю о сопроцессорах, а не полному отказу от процессорных систем.

[technobastard.livejournal.com]

Кстати, еще такое небольшое замечание. Описать аппаратный конвертер mp3 в звуковой поток в сотни раз труднее чем написать winamp. Так же и с любой другой программой. Так что программеры не умрут, по крайней мере до Рагнарока.

[dlinyj.livejournal.com]

Готовые либы никто не отменял. Важно как их конфигить.

[alec_v.livejournal.com]

Ты забыл написать, что один аппаратный акселератор давно уже сделан и уже стоит практически в каждом современном компе - это 3D ускоритель. И что ?

Круг задач для графики давно определен, новое там придумать сложно. Идет такая же технологическая гонка мегагерцов/конвееров/шейдеров. Все упирается в кремний и качество драйверов. А сами алгоритмы 3D не менялись с 60-х годов. Нафига там (ре)программируемая логика ?

Аналогично, любой современный L3/MPLS роутер типа Cisco/Juniper - это огромная коммутационная матрица, и половина роутерной ОС - это прошивки множества FPGA. Но опять же - круг задач очень ограничен, пакеты перекладывать.


P.S. В журнале "Микропроцессорные средства и системы" в 1980-е очень любили писать про "процессоры с изменяемой архитектурой на основе логических матриц". Ага. И еще про нейрокомпьютеры, которые надо типа учить. Круг замыкается ? ;))

[dlinyj.livejournal.com]

Всё упираеться в круг задачь и готовые либы. Сейчас библиотек под ФПГА гораздо больше, чем в 80-е. И в скоре будет ещё больше. Раньше программы на ассемблере писались, ныне на визул бейсике и джаве.

[diver.livejournal.com]

Очень заинтересовал. Правда, спасибо.

[dlinyj.livejournal.com]

Велкам, если чё - делайте ссылки ;)

[technobastard.livejournal.com]

Я видел ваше будущее!

[neo-rage.livejournal.com]

интересная идея)

[(Anonymous)]

Мне кажется, что на данный момент это не более чем тема приятных размышлений, так как ни средств разработки (за исключением аналогов из современных параллельных машин), ни производственных мощностей под такую эволюцию нет.

Что касается ухода от software к hardware, так это процесс циклический, можно собрать процессор на микросхемах 155-й серии, а можно и не собирать, а собрать модуль, решающий конкретную задачу, и все то бросаются писать программы под процессоры, то собирать новые процессоры под каждую задачу, программы которым будут не нужны (конечно, якобы не нужны).

Между тем, фон Неймановской архитектуре уже много лет, и никуда она пока деваться не собирается.

Кроме того, со своей миниатюризацией процессоров вы приходите постепенно к тому же самому - программы в виде набора электронных блоков. Но это ведь для программиста абсолютно всё равно. Просто заведомо удобней и быстрее написать текст, чем тыкать паяльником в плату, и дело кончится написанием программ для создания аппаратных программ.

Не надо смешивать распределённые, параллельные и распараллеливаемые вычисления.
Параллельные вычисления развиваются давно и успешно, и хорошие модели существуют и работают. Другое дело, что это и сейчас требует совершенно иного подхода от программиста, и не всякая задача хорошо распараллеливается.
Между параллельной программой и распараллеливаемой программой есть большая пропасть, и вот как раз модели эффективного распараллеливания изначально не параллельного кода действительно отсутствуют, хотя, уже может быть что-то и поменялось.

НО - те же самые проблемы будут и в твоем кампеге - синхронизация, общий доступ к данным, блокировки и управление параллельными процессами, что бы это ни было - аппаратный поток состояний или набор байтов в памяти. Ну и отсутствие разработчиков, конечно.

А ещё, как насчет грубой оценки и сравнения стоимости разработки одной и той же (да пусть даже не параллельной никакой) задачи стандартным способом на ящике, который стоит у меня под столом, и на новой чудо-системе? Ну там, факториал пощитать, или ещё что? ;)

[(Anonymous)]

//KdF

[alexey-lsb.livejournal.com]

Построить это всё на оптике, и будет очередная революция в мире высоких технологий.

[woodocat.livejournal.com]

+1.

Сейчас мы топчемся до сих пор с 32-разрядной архитектурой. Но как показывает практика, мы почти всега работаем с массивами... в цикле. А принципиально новый подход будет обрабатывать не одним регистром, а сразу целым массивом. Взял, допустим 64кБ массив А, и сложил его с 64кБ массивом В. Вот и все. А передаются они по оптопарам.

[brakhma.livejournal.com]

В виде сопроцессора идея, конечно, не так привлекательна, но уже кое что.

[vovanium.livejournal.com]

Можно обратить внимание на http://mathstar.com/

Они делают программироуемые микросхемы, заточенные специально под обработку информации: в них уже железно сделаны многие простые узлы процессоров — регистры, АЛУ, умножители и т. п. А значит работать они будут почти с той же скоростью, что и полностью железный проц.

[grokinn.livejournal.com]

Ну почему же совсем нет мат модели для многоядер вот например http://www.overclockers.ru/hardnews/27300.shtml разрабатывают люди что то ускоряют и т.п. стремятся задействовать ядра на 100%, так что думаю уйдут от 50-х годов со временем.
Опять же куда без софта? операционку допустим выбросим нафиг а прикладной софт? Браузер то все равно нужен. Да и та же игра с прошивкой - сама то игра это самый что ни на есть софт. И значит памяти для нее нужно дофига и обработчик гигабат текстур тоже понадобится.
А так конечно идея прикольная.

Возможно, ламерский вопрос

[el-faco.livejournal.com]

А разве Cell не реализует как раз примерно эту идею?

Re: Возможно, ламерский вопрос

[zyxman.livejournal.com]

нет. cell это просто развитие идеи векторного сопроцессора - в cell один универсальный процессор (насколько я знаю, ibm power) и несколько штук векторных процессоров.
конечно большой плюс что у каждого из них отдельный кеш данных и команд и быстрая общая шина прямо на чипе, но минус что они все вместе будут взаимодействовать с внешней средой через одну общую шину.
То есть как обычно, считает эта штука феноменально быстро (как и практически все RISC, по плавающей точке делают в разы распространенные процы), но если данные не влезут в кеш, будет какой-то совсем смешной выигрыш, ну а по мере развития памяти в распространенных системах весьма вероятно что буквально через пару лет какой-нить 8-ядерный десктоп даже переплюнет рабочую станцию на cell..

короче я не знаю, чем тут рассчитывает заработать Toshiba, но IBM явно заработает продажами средств разработки, а Sony ясное дело заработает продажей игрушек для PS3.

кстати, кажется мне теперь понятно! - похоже, это совсем не гиперновая технология а тупо слепленное из компонентов решение для загрузки имеющегося техпроцесса :))

[(Anonymous)]

http://cooler-online.com/cl120299.html

Обратите внимание на дату :)

рекомендую еще погуглить "систолические структуры"

[deka.livejournal.com]

Вот всё правильно, конечно, но...

1. То, что вы договорились софт называть не-софтом не меняет сущности математического обеспечения. Разве что на другой уровень переходим — от кода к микрокоду.

2. "Благодаря" изобретению i4004 мы и получили то самоэ:

А наращивание количества ядер, сколько бы не гнали маркетологи - ничего ровным счётом не даёт. Ибо чёткой математической модели для распределения вычислений - нет! А что есть стара как мир, и была эффективна в 50-х годах прошлого века. Ныне должна подчевать на помойке, но до сих пор работает, и нас этому учат, потому и весят операционки два гига, когда их можно уместить ВСЁ в мегабайте!

Этот самый вот абзац — это упрёк архитектуре x86. Матмодели распределённых вычислений есть, и довольно давно. Только на x84 и подобных архитектурах они в лучшем случае неэффективны, а в большинстве случаев просто нереализуемы.

3. И системы параллельных вычислений и обработок есть. И даже серийные. И держат свою нишу. Только вот виндов под них не пишут, а, следовательно, даже не всякие специалисты о них знают.

[dlinyj.livejournal.com]

1) На счёт первого, не совсем согласен, т.к. модель микрокода будет парралельной, при чём каждая. Разумеется, от этого руки программистов/разработчиков прямее не станут

3) Кривые эти матмодели. Почитайте статьи, по расспаллеливание математической модели RS-триггера. Примитивная задача, имеет гемороидальное решение.

3) Но уже в продаже многопроцессорные системы, где разработчики?