Výzkum: Dnešní počítače potřebují radikální změnu architektury

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.