Výzkum: Dnešní počítače potřebují radikální změnu architektury

Pro efektivní využití současných multijádrových procesorů je podle amerického výzkumníka potřeba zcela přepracovat počítačovou architekturu, která se používala více než 50 let.


Studie, jejímž autorem je Uzi Vishkin, profesor na univerzitě v Marylandu, vyšla v lednovém vydání publikace Communication, kterou vydává společnost ACM (Association for Computing Machinery).

Vishkin tvrdí, že nedávný posun od jednojádrových počítačových systémů k multiprocesorové paralelní architektuře vyžaduje přehodnocení dosavadních konceptů a vybudování nových aplikací a systémů. Profesor sám již přinesl abstraktní návrh nové architektury, označované jako ICE (Immediate Concurrent Execution), na které pracuje za podpory americké organizace National Science Foundation.

Dnešní počítačová architektura vychází z konceptu, který vymyslel matematik John von Neumann ve 40. letech minulého století a v ní se počítá s tím, že data a program jsou uloženy v paměti počítače a k nim přistupuje CPU. Programy jsou spouštěny postupně, kdy jedna instrukce vyvolává provedení další instrukce. Tento koncept Vishkin označuje jako sériový computing, kdy je v konkrétním okamžiku prováděna vždy jen jedna jediná instrukce.

Z toho plynou i logické limity a v době multijádrových procesorů a velkých objemů dostupné paměti se jedná o zbytečné omezení. Instrukce by mohly být totiž podle Vishkina spouštěny paralelně, všechny naráz v jediném kroku. Ve svém řešení proto navrhuje identifikovat vždy skupinu instrukcí, které mohou být prováděny v jednom kroku a na nichž nejsou závislé jiné instrukce. Tato architektura by ale samozřejmě vyžadovala zásadní změny v designu hardwaru a kladla by značné nároky na přenos mezi CPU a operační pamětí. Procesory by pak musely mít jedno speciální jádro, které by kontrolovalo zbylá jádra a dodávalo jim dodatečné instrukce. Pokud by se na takových procesorech spouštěla tradiční, sériová aplikace, pak by i řídící jádro mohlo pracovat standardním způsobem.

Profesor Uzi Vishkin je držitelem šesti patentů v této oblasti a jeho tým již buduje prototyp hardwaru vycházejícího z myšlenek architektury ICE. Jaký úspěch ale budou mít jeho teorie v praxi lze v současnosti jen těžko odhadnout.











Komentáře