"Параллелизм движет информационные технологии": интервью с Б.А. Бабаяном

p_bbabayan

— Добрый день, Борис Арташесович! Позвольте сначала традиционный вопрос: чем вы занимаетесь в Intel? Если полностью и официально перечислять регалии, то я директор по архитектуре подразделения Software and Solutions Group корпорации Intel, а также научный советник исследовательского центра Intel в Москве. Если кратко - я развиваю проект будущей интеловской архитектуры. Конечно, обо всем я вам рассказать не смогу – эти сведения пока обнародовать нельзя. Да и было бы бессовестно загромождать мозги читателей техническими деталями. — Компания Intel разрабатывает процессоры с архитектурой х86. Каковы, на ваш взгляд, ее плюсы и минусы? Самое большое преимущество этой архитектуры - то, что подавляющее большинство программ во всем мире написано для нее. Недаром же мы еще в советские времена делали «Эльбрус-3» совместимым с ней. А недостаток - в том, что она несколько устарела. Однако для большинства пользовательских задач x86 по-прежнему актуальна, и это главное. — Какие направления развития процессорных архитектур вы считаете наиболее перспективными на данный момент? Самое главное – то, о чем часто забывают, – всем разработчикам нужно повышать качество программирования и совершенствовать инструменты, предназначенные для конечного пользователя. Всякая архитектура может и помочь, и повредить этому. Но она должна обеспечить защищенное программирование, стать удобной для использования языков высокого уровня. Традиционно мы стараемся все время повышать производительность. Здесь от архитектуры зависит многое, особенно в таких областях, как компьютерная графика. Важно также пытаться уменьшить размеры, а следовательно, и стоимость кристалла. Ведь чем меньше его площадь, тем большее количество поместится при производстве на стандартной кремниевой пластине. И еще один безусловно важный момент – потребляемая мощность. Ее максимальное понижение становится сегодня краеугольным камнем в сфере информационных технологий. Разумеется, для индивидуальных пользователей, особенно в странах бывшего СССР, это может показаться второстепенной задачей, но в масштабах крупных центров обработки данных, где потребление электроэнергии серверами исчисляется мегаваттами, ни один процент дополнительной экономии не станет лишним. При совершенствовании архитектур процессоров мы стремимся распараллелить выполнение команд между отдельными процессорами и их ядрами. Это позволяет снизить тактовую частоту, а значит, уменьшить напряжение. Тепловыделение, как известно, пропорционально квадрату напряжения. В общем, об этом можно рассуждать довольно долго. — Вы упомянули распараллеливание. Несколько лет назад многие сомневались в перспективах многоядерных процессоров. Теперь всем стало понятно, что именно многоядерность – тенденция будущего. Недавно Intel выпустила образец 48-ядерного процессора. Что вы об этом думаете? Вы правильно сказали, что 48 ядер - это пока образец. Безусловно, количество ядер будет расти, и наша задача состоит в том, чтобы каждое из них работало как можно быстрее, а это самое сложное. Взгляните на проблему нашими глазами: есть алгоритм, обладающий внутренней зависимостью: на исполнение поступают две команды, и одну из них нельзя выполнить раньше другой, потому что она использует результат исполнения предыдущей. Как быть? Вот где таится одна из серьезнейших проблем параллельного программирования. В неоптимизированной для параллельного исполнения программе все команды исполняются последовательно, шаг за шагом. Для обеспечения паралеллизма такой код нужно переделать, потратив значительное время. При этом у нас всегда есть куда стремиться: современные методы программирования еще не достигли своего алгоритмического предела. Если мы повысим распараллеливание, то каждое ядро начнет считать быстрее, и в результате можно будет использовать меньше ядер, работающих с большей скоростью. Тогда будет проще программировать. Ведь большее количество ядер дает большую производительность, но ее программистам нужно суметь задействовать. Быстро выполнять одну последовательность привлекательнее – за это и отвечает процессорная архитектура. — То есть разработчики процессоров подстраиваются под разработчиков ПО? Разработчики процессоров всегда должны быть на острие разработки ПО. В нашей группе разработчиков архитектур раюотают талантливые и очень опытные программисты. Мы хорошо знаем, что нужно для разработки ПО: и методы, и приемы. Важно не только суметь обеспечить эффективность решения будущих задач, но и дать возможность еще быстрее исполнять старые, которым несть числа. Параллелизм – как философский камень: он позволяет делать чудеса, но воплотить его совсем непросто. Вот что мы все ищем и пытаемся понять: как эффективнее исполнять задачи в параллельном режиме. — А что вы думаете по поводу новых процессоров Clarkdale и Arrandale? В них сосредоточены два нововведения Intel. Во-первых, они будут производиться по 32-нанометровому технологическому процессу, который обеспечит еще более существенное увеличение энергоэкономичности; а во-вторых, эти чипы станут пионерами в сфере интеграции графического ядра внутрь корпуса процессора. В дальнейшем графическое ядро и ядра центрального процессора будут изготавливаться на одном кристалле. Пока обсуждать этот вопрос детальнее будет нескромно. — Я бы хотел задать несколько личных вопросов для наших читателей. Как вы начинали свою работу в сфере информационных технологий? Не знаю, есть ли в мире человек, который начинал работу в сфере информационных технологий раньше меня. Я поступил на физико-матеметический факультет Московского Государственного университета в 1951 году. Вскоре был образован Московский физико-технический институт в Долгопрудном, и я стал одним из первых его выпускников. С 1954 г. занимаюсь только одним делом – улучшаю архитектуру компьютеров. — С тех пор, как вы стали работать в Intel, что изменилось для вас лично? Когда я работал над проектом «Эльбрус», у нас была серьезная фирма на мировом уровне и очень квалифицированные сотрудники. Но не было доступа к современной технологии, иногда получалась просто трата времени. Ведь архитектура - это не абстракция, она в значительной степени определяется технологией. Во времена БЭСМ – машин, занимавших три комнаты, – не было никакого наложения операций, и все, что можно было сделать для ускорения вычислений - повысить эффективность арифметических операций. В моей первой научной работе я как раз придумал метод значительного ускорения умножения, деления, извлечения квадратного корня, и он до сих пор используется для быстрого умножения и деления, хотя с тех пор прошло 50 лет. Теперь задача стала иной: на одном кристалле можно поместить огромное количество арифметических устройств. Теперь нужно найти тот алгоритм, который позволил бы выполнять операции в параллельном режиме. Нчав работать в Intel, я получил возможность находиться на острие технологий. До этого задержка в несколько лет была неминуемой, и многие идеи фактически пропадали. — И напоследок. Что вам кажется более сложным – придумать идею или реализовать ее практически? Одно никак не может существовать без другого, и совместить обе части очень сложно. Нельзя быть только теоретиком или только практиком. В первом случае будут отлично придуманные, но плохо реализованные проекты - и идея будет дискредитирована, даже из-за одной недоработанной детали заброшена на несколько лет. Если нет идей, то нет и движения вперед.

— Добрый день, Борис Арташесович! Позвольте сначала традиционный вопрос: чем вы занимаетесь в Intel? Если полностью и официально перечислять регалии, то я директор по архитектуре подразделения Software and Solutions Group корпорации Intel, а также научный советник исследовательского центра Intel в Москве. Если кратко - я развиваю проект будущей интеловской архитектуры. Конечно, обо всем я вам рассказать не смогу – эти сведения пока обнародовать нельзя. Да и было бы бессовестно загромождать мозги читателей техническими деталями. — Компания Intel разрабатывает процессоры с архитектурой х86. Каковы, на ваш взгляд, ее плюсы и минусы? Самое большое преимущество этой архитектуры - то, что подавляющее большинство программ во всем мире написано для нее. Недаром же мы еще в советские времена делали «Эльбрус-3» совместимым с ней. А недостаток - в том, что она несколько устарела. Однако для большинства пользовательских задач x86 по-прежнему актуальна, и это главное. — Какие направления развития процессорных архитектур вы считаете наиболее перспективными на данный момент? Самое главное – то, о чем часто забывают, – всем разработчикам нужно повышать качество программирования и совершенствовать инструменты, предназначенные для конечного пользователя. Всякая архитектура может и помочь, и повредить этому. Но она должна обеспечить защищенное программирование, стать удобной для использования языков высокого уровня. Традиционно мы стараемся все время повышать производительность. Здесь от архитектуры зависит многое, особенно в таких областях, как компьютерная графика. Важно также пытаться уменьшить размеры, а следовательно, и стоимость кристалла. Ведь чем меньше его площадь, тем большее количество поместится при производстве на стандартной кремниевой пластине. И еще один безусловно важный момент – потребляемая мощность. Ее максимальное понижение становится сегодня краеугольным камнем в сфере информационных технологий. Разумеется, для индивидуальных пользователей, особенно в странах бывшего СССР, это может показаться второстепенной задачей, но в масштабах крупных центров обработки данных, где потребление электроэнергии серверами исчисляется мегаваттами, ни один процент дополнительной экономии не станет лишним. При совершенствовании архитектур процессоров мы стремимся распараллелить выполнение команд между отдельными процессорами и их ядрами. Это позволяет снизить тактовую частоту, а значит, уменьшить напряжение. Тепловыделение, как известно, пропорционально квадрату напряжения. В общем, об этом можно рассуждать довольно долго. — Вы упомянули распараллеливание. Несколько лет назад многие сомневались в перспективах многоядерных процессоров. Теперь всем стало понятно, что именно многоядерность – тенденция будущего. Недавно Intel выпустила образец 48-ядерного процессора. Что вы об этом думаете? Вы правильно сказали, что 48 ядер - это пока образец. Безусловно, количество ядер будет расти, и наша задача состоит в том, чтобы каждое из них работало как можно быстрее, а это самое сложное. Взгляните на проблему нашими глазами: есть алгоритм, обладающий внутренней зависимостью: на исполнение поступают две команды, и одну из них нельзя выполнить раньше другой, потому что она использует результат исполнения предыдущей. Как быть? Вот где таится одна из серьезнейших проблем параллельного программирования. В неоптимизированной для параллельного исполнения программе все команды исполняются последовательно, шаг за шагом. Для обеспечения паралеллизма такой код нужно переделать, потратив значительное время. При этом у нас всегда есть куда стремиться: современные методы программирования еще не достигли своего алгоритмического предела. Если мы повысим распараллеливание, то каждое ядро начнет считать быстрее, и в результате можно будет использовать меньше ядер, работающих с большей скоростью. Тогда будет проще программировать. Ведь большее количество ядер дает большую производительность, но ее программистам нужно суметь задействовать. Быстро выполнять одну последовательность привлекательнее – за это и отвечает процессорная архитектура. — То есть разработчики процессоров подстраиваются под разработчиков ПО? Разработчики процессоров всегда должны быть на острие разработки ПО. В нашей группе разработчиков архитектур раюотают талантливые и очень опытные программисты. Мы хорошо знаем, что нужно для разработки ПО: и методы, и приемы. Важно не только суметь обеспечить эффективность решения будущих задач, но и дать возможность еще быстрее исполнять старые, которым несть числа. Параллелизм – как философский камень: он позволяет делать чудеса, но воплотить его совсем непросто. Вот что мы все ищем и пытаемся понять: как эффективнее исполнять задачи в параллельном режиме. — А что вы думаете по поводу новых процессоров Clarkdale и Arrandale? В них сосредоточены два нововведения Intel. Во-первых, они будут производиться по 32-нанометровому технологическому процессу, который обеспечит еще более существенное увеличение энергоэкономичности; а во-вторых, эти чипы станут пионерами в сфере интеграции графического ядра внутрь корпуса процессора. В дальнейшем графическое ядро и ядра центрального процессора будут изготавливаться на одном кристалле. Пока обсуждать этот вопрос детальнее будет нескромно. — Я бы хотел задать несколько личных вопросов для наших читателей. Как вы начинали свою работу в сфере информационных технологий? Не знаю, есть ли в мире человек, который начинал работу в сфере информационных технологий раньше меня. Я поступил на физико-матеметический факультет Московского Государственного университета в 1951 году. Вскоре был образован Московский физико-технический институт в Долгопрудном, и я стал одним из первых его выпускников. С 1954 г. занимаюсь только одним делом – улучшаю архитектуру компьютеров. — С тех пор, как вы стали работать в Intel, что изменилось для вас лично? Когда я работал над проектом «Эльбрус», у нас была серьезная фирма на мировом уровне и очень квалифицированные сотрудники. Но не было доступа к современной технологии, иногда получалась просто трата времени. Ведь архитектура - это не абстракция, она в значительной степени определяется технологией. Во времена БЭСМ – машин, занимавших три комнаты, – не было никакого наложения операций, и все, что можно было сделать для ускорения вычислений - повысить эффективность арифметических операций. В моей первой научной работе я как раз придумал метод значительного ускорения умножения, деления, извлечения квадратного корня, и он до сих пор используется для быстрого умножения и деления, хотя с тех пор прошло 50 лет. Теперь задача стала иной: на одном кристалле можно поместить огромное количество арифметических устройств. Теперь нужно найти тот алгоритм, который позволил бы выполнять операции в параллельном режиме. Нчав работать в Intel, я получил возможность находиться на острие технологий. До этого задержка в несколько лет была неминуемой, и многие идеи фактически пропадали. — И напоследок. Что вам кажется более сложным – придумать идею или реализовать ее практически? Одно никак не может существовать без другого, и совместить обе части очень сложно. Нельзя быть только теоретиком или только практиком. В первом случае будут отлично придуманные, но плохо реализованные проекты - и идея будет дискредитирована, даже из-за одной недоработанной детали заброшена на несколько лет. Если нет идей, то нет и движения вперед.