Приветствую Вас, Гость
Главная » Статьи » Опубликовано

В поисках завтрашних персональных компьютеров (часть вторая)
В поисках завтрашних персональных компьютеров (часть вторая)

МИКРОПРОЦЕССОРЫ


РОС ДЭВИДСОН

Новые остроумные концептуальные подходы к процессорам могут привести к тому, что завтра ПК превратится в мощный настольный компьютер.

Сравнивать микропроцессор Intel 80386 с первым микропроцессором - это все равно, что поставить рядом космический челнок "Шаттл" и первый аэроплан "Китти Хоук" братьев Райт. В течение 16 лет после дебюта скромного 4-битового прародителя нынешнего 80386 произошел качественный скачок в характеристиках микропроцессоров. 32-битовый процессор 80386, вмонтированный в компьютер Compaq Deskpro (или в другие аналогичные микрокомпьютеры), может выполнять до 4 млн. операций пересылки "регистр-память" в секунду (MIPS). Для тех, кто привык к неторопливой работе процессора 8088 компьютера PC, работа с компьютером Deskpro будет чем-то вроде откровения. Однако такие откровения лишь начинаются.

По мере того как нынешний моросящий дождик экспертных систем, широко использующих графику задач и массовых баз данных на оптических дисках, достигнет силы тропического ливня к середине 1990-х годов, требования к техническим характеристикам приведут к радикальному изменению облика микропроцессора ПК, и многозадачные, наделенные искусственным интеллектом машины перейдут из области мечтаний в реальный мир. По уверениям Сайва Кумара (Siva Kumar), менеджера по вопросам разработки новых продуктов фирмы Intel, скорость микропроцессоров этой фирмы в ближайшие несколько лет без особых затруднений удастся увеличить до 10 MIPS. К 2000 году мозг, управляющий ПК, будет отдавать команды со скоростью, которая достигнет головокружительной величины - 30 MIPS - почти половины скорости современного прославленного суперкомпьютера Cray-1.

Каким образом будущие ПК вольются в движение по этому высокоскоростному шоссе, еще неясно. Для утоления жажды на еще большую скорость некоторые специалисты исследуют архитектуру параллельных процессоров. Доктор Джордж Хайлмайер (George Hellmeler), вице-президент и главный специалист по техническим вопросам фирмы Texas Instruments, прямо предсказывает, что "к концу 1990-х годов ПК перестанут быть монопроцессорной системой". В дополнение к своему процессору общего назначения, по словам Хайлмайера, "ПК будут иметь специальные процессоры для таких функций, как искусственный интеллект, связь и графика", что позволит достичь значительного роста скорости, улучшения характеристик и функциональных качеств ПК.

Метод серийной обработки, принятый пионером компьютеризации Джоном фон Нейманом и используемый ныне почти всеми ПК, предусматривает решение задач шаг за шагом. Хотя создание структуры задачи при таком линейном подходе становится более легким делом, за это приходится платить определенную цену - происходит снижение функциональных характеристик. Системы параллельной обработки, где множество процессоров одновременно справляется с различными составными элементами задачи и затем выдает ответ, позволяют снизить эту цену.

Создание ПК, основанного на параллельной обработке, по уверениям Кумара из фирмы Intel, вовсе не фантазия. На рынок уже поступили совместимые с PC компьютеры, использующие микропроцессоры-двойники 80186; мини-суперкомпьютер фирмы Intel Hypercube, предназначенный для ученых и математиков, может задействовать для совместной работы до 128 процессоров 80286. Такая концепция едва ли является чем-то чуждым: процессор 80386 является сам по себе системой параллельной обработки в миниатюре и при выполнении какой-либо команды он одновременно расшифровывает другую и получает третью. Неудивительно, что наиболее сложным препятствием на пути осуществления сценария в столь "розовых" тонах является проблема создания программных средств. "Программистам придется разучиться последовательно мыслить", - утверждает Рой Асбери (Ray Asbury), программист фирмы Intel Scientific Computers в г. Бивертон, штат Орегон. Хотя повторяющиеся математические операции, такие как моделирование потока воздуха, обтекающего крыло самолета, можно легко распределить среди множества процессоров, для решения других проблем понадобятся программистские таланты уже нового поколения мыслителей.

Вследствие того что первые коммерческие системы параллельной обработки, вероятно, будут дорогими и сложными, ими скорее всего заинтересуются главным образом ученые, инженеры, а также другие пользователи, готовые примириться с высокой ценой за сверхскоростную обработку информации. Вот что говорит Боб Харп (Bob Harp), председатель Совета директоров фирмы Cordata, занимающейся продажей совместимых с PC компьютеров: "Параллельная архитектура вначале вдохновит создателей задач в определенных областях, где требуется огромное число вычислений, например обработка изображений".

По мере перехода к параллельной архитектуре будут разработаны специальные параллельные процессоры и программные языки, которые еще более увеличат скорость и эффективность такой архитектуры. Об этом свидетельствует транспьютер компании Inmos - микропроцессор, использованный в суперкомпьютерах серии "Т" фирмы Floating Poult Systems, имеющий потрясающую скорость в 10 MIPS. Четыре высокоскоростных серийных связных устройства, встроенных в микропроцессор, могут посылать и получать данные одновременно со скоростью 20 млн. бит/с. По словам Брэда Хартмана (Brad Hartman), менеджера по маркетингу микрокомпьютеров компании Inmos в г. Колорадо-Спрингс, использование языка программирования параллельных процессоров Occam является "наи- более эффективным средством использования транспьютера, поскольку инструкции ввода-вывода языка Occam используют потенциал высокоскоростных устройств связи транспьютера".

Высокое быстродействие транспьютеров связано с тем, что их архитектура в определенной степени может быть отнесена к RISC-архитектуре. В отличие от процессора 80386 и других, использующих сложные наборы команд (Complex Instruction Sets) (их называют процессорами CISC-архитектуры), RISC-процессоры программируются меньшим и упрощенным набором команд. Соответственно RISC-процессоры часто обгоняют своих более именитых конкурентов за счет того, что успевают выполнять команду за каждый тактовый цикл процессора.

Однако это преимущество в скорости может оказаться обманчивым. Скептики справедливо указывают, что RISC-процессоры переносят бремя обработки информации на программное обеспечение - операционную систему и прикладные программы, которые ныне значительно отстают от аппаратной части. Дана Крепло (Dana Krelle), менеджер по техническим вопросам, связанным с процессором 80386 фирмы Intel, иллюстрирует реалии рынка, от которых зависит принятие в будущем RISC-технологии: "Зачем вкладывать деньги в RISC, если вы можете получать выполнение одной инструкции за тактовый цикл и с современным микропроцессором?".

Еще одним фактором является общеотраслевая стандартизация сложных наборов команд микропроцессоров. "CISC очень глубоко укоренился, и менять оборудование будет очень сложно", - считает Чарльз МУР (Charles Моore), изобретатель языка программирования FORTH и процессора NOVIC RISC. Иллюстрацией в данном случае может послужить ПК марки RT/PC фирмы IBM - основанное на RISC-процессоре многозадачное многопользовательское рабочее место, которому так и не удалось до сих пор сколь-либо существенно завоевать положение в сфере научных исследований, для которой оно предназначалось.

И все же весьма вероятно, что в ближайшее десятилетие произойдет слияние параллельной обработки и RISC-технологии для создания таких прикладных программ высшего класса, как системы САПР/АСУП. Аналогично уже к концу нынешнего века в специализированных системах может найти использование GaAs - металлический сплав, который сейчас считают будущим полупроводниковым чудом. Если удастся преодолеть технические затруднения, то GaAs-процессоры смогут работать по меньшей мере в три раза быстрее, чем их кремниевые аналоги.

"Кремний останется стандартом еще, по крайней мере, в ближайшие десять лет", - считает Джефф Натт (Jeff Nutt), менеджер по вопросам технического маркетинга процессоров семейства 68000 компании Motorola. Однако ведущие производители в отрасли, такие как IBM, Texas Instruments и АТТ, вкладывают миллионы долларов в разработку GaAs-процессоров, что заставляет обозревателей положения на рынке считать, что этот сплав сыграет ведущую роль при создании специализированных ПК высшего класса.

В конечном счете "мощная система, для размещения которой сейчас требуется целая комната, скоро сможет поместиться на поверхности рабочего стола", - считает Питер Бергман (Peter Bergman), менеджер по вопросам разработки РС-совместимых компьютеров серии Equity компании Epson. Вполне может оказаться, что будущие системы параллельной обработки включат в себя специально предназначенные для выполнения отдельных задач микропроцессоры, которые "очеловечат" ПК, что позволит создавать программы, использующие искусственный интеллект, которые понимают английский язык и способны распознавать и синтезировать речь. Хотя компьютера, подобного HAL из фильма "2001: Космическая Одиссея", еще не существует, над проектом его деда кто-то уже работает.

Категория: Опубликовано | Добавил: Webcrawler (29.08.2010)
Просмотров: 808
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]