Готовясь к встрече с Уилфредом Пинфолдом, директором по технологиям лаборатории Intel Microprocessor Research, я больше всего опасался, что он не даст достаточно развернутых ответов на инт6ересующие меня вопросы, поскольку соответствующая информация является закрытой. Так, в знаменитой повести Айзека Айзимова «Основатели» анализ высказываний дипломата Галактической Империи лорда Дорвина за несколько дней переговоров показал полное отсутствие содержательной информации. Надо сказать, не только дипломатическое мастерство Пинфолда оказалось на высоте. Об этом могут судить читатели — надеюсь, из часовой беседы мне удалось отобрать самое интересное.
Информация об исследованиях, проводимых в вашей лаборатории, — по большей части конфиденциальная, так сказать, «для внутреннего пользования». О них становится известно лишь по отдельным публикациям да докладам, например, на недавней конференции ISSCC (см. Computerworld Россия от 19 февраля 2002 года). Тем не менее не могли бы вы рассказать об основных направлениях работы лаборатории?
Действительно, мы рассказывали о деятельности лаборатории на брифинге, посвященном ISSCC. У нас четыре области исследований. Первая — исследование сокетов. Еще есть большая группа сотрудников, которые занимаются вопросами архитектуры. Третья область охватывает вопросы, связанные с программными системами, например, с компиляторами; здесь находят применение результаты работ над архитектурой. И, наконец, четвертая область — исследование приложений. Работа этой группы помогает решать, поддержку каких специальных функций следует реализовывать в наших продуктах. Да, наш статус можно назвать секретным... Мы не много говорим о базовых технологических процессах, о том, как мы делаем так, чтобы они работали. Однако мы говорим о будущих технологиях, таких, например, как литография в области сверхжесткого ультрафиолета (EUV).
Какие КМОП-технологии будут использоваться Intel в отдаленном будущем?
Что касается перспектив EUV, это что-то около 13 нанометров. Я знаю, что мы можем это сделать, но не знаю когда. Конечно, понадобится снять целый ряд ограничений, к тому же всегда возникают неожиданные, непредвиденные препятствия. Есть масса проблем, и очень многие считают, что мы не сможем их решить. Например, необходим совершенно иной процесс создания маски, нужно использовать исключительно точно фокусирующие линзы. Еще несколько лет назад нам говорили, что это невозможно, но теперь мы знаем, что сможем достигнуть рубежа 13 нанометров.
Планирует ли Intel расстаться со временем с твердотельной электроникой и перейти к молекулярным вычислениям, или это, с вашей точки зрения, не является необходимым? Известно, что другие компании, такие как Bell Labs, HP, IBM, ведут исследования в области нанотехнологий.
Что касается квантовых компьютеров и всего прочего. Мы, разумеется, проводим такие исследования в сфере оптических коммуникаций, квантовых компьютеров. Некоторые уже вышли за рамки лаборатории, мы сотрудничаем с лучшими университетами. Например, над изучением свойств кремния мы работаем, в частности, со Стэндфордским университетом. Мы делаем все возможное, чтобы оставаться на острие событий в компьютерных технологиях. Мы проводим внутренние форумы, участвуем в обсуждениях квантовых вычислений по всему миру. Но когда кто-либо начинает говорить о перспективах воплощения этих разработок в коммерческие продукты, надо совершенно менять тон. Пока мы знаем решение только части проблем квантовых вычислений.
Безусловно, все это очень увлекательно, но не с позиций развития процессоров общего назначения. Есть немало решений, так сказать, совместимых с кремнием. Скажем, устройства, где решается проблема реализации квантового вентиля. Их можно воплотить в кремнии. Если подобные технологии удастся реализовать, мы будем работать над тем, чтобы использовать их.
Я хотел бы перейти теперь к IA-64. Бытует мнение, что в этой архитектуре трудно реализовать многонитевость (SMT). В частности, что файл регистров уже очень большой, а его надо дублировать. Работаете ли вы над SMT для IA-64? Я имею в виду не моделирование, подобные работы известны, а исследования «в кремнии».
Сейчас нельзя говорить о каких-то методиках и продуктах, но эти исследования обладают очень большим потенциалом, который может воплотиться в аппаратуре. Это упростит получение эффективной второй нити, что позволит увеличить производительность. Есть очень интересные исследования, которые делаются помимо нас и в которых мы хотели бы поучаствовать.
Сейчас мы только приступаем к изучению параллелизма нитей, и в ближайшие десять лет мы еще немало услышим о многочисленных возможностях, которые дает такой параллелизм. В технологии компиляции найдут отражение такие вещи, как спекулятивные предварительные вычисления. При этом я не думаю, что все это связано только с IA-64, прогресс будет в широком спектре архитектур.
Означает ли это, что в вашей лаборатории будут проводиться исследования не только спекулятивных предварительных вычислений, но и SMT, поднимающей производительность не для одной задачи, а для смеси задач?
Мы много над этим работаем. Есть много путей повышения производительности. Худшее, что нас ожидает, — необходимость перекомпиляции. Не думаю, что найдется много людей, которые возьмут существующие программы и перепишут их для многонитевой обработки. Впрочем, кое-что можно сделать и в компиляторе. Я думаю, что компилятор может сделать многое для разбивки на нити. Характер рабочей нагрузки меняется, даже на настольных компьютерах. Когда я работаю на своем ПК, на нем обычно открыто много приложений — поддержка печати, браузеры, текстовый процессор... Есть множество ситуаций, когда возникает необходимость в многозадачном режиме. Новые приложения, для которых действительно важна производительность, разработчики будут писать именно как многонитевые. Они смогут извлечь дополнительные преимущества из использования передовой технологии компиляции, новых библиотек. Рабочая нагрузка будет куда более разнообразной, она сама будет порождать много нитей.
Будет ли IA-64 со временем доминировать на всем микропроцессорном рынке, в том числе и для ПК, а IA-32 уйдет с рынка?
Проще всего сказать, что спрос на IA-64 со стороны рынка персональных компьютеров невелик. Но когда-то никто не предполагал, что будет спрос на 32-разрядные приложения. Все меняется. Уже сейчас ясно, что 64-разрядные приложения окажут большое влияние на рынок приложений корпоративного уровня, например, приложений баз данных. На рынке рабочих станций возможен спрос для некоторых научных приложений с большим объемом вычислений. За 64-разрядные возможности надо платить. Если вы переходите на 64 разряда, надо иметь большой кэш команд, который весьма дорог. Скорее всего, о полном переходе можно говорить только в отдаленном будущем.
Но в целом я противник предсказаний — может измениться спрос. Сегодня вообще меняется концепция настольных компьютеров, карманных, серверов. Конечно, некоторые приложения выиграют от использования IA-64, особенно те, в которых происходит адресация очень большого пространства памяти.
Internet предполагает очень большое пространство памяти, поэтому здесь есть интересные перспективы. Возможно, серверные приложения будут выполняться на настольном ПК, который возьмет на себя функции сервера для карманных компьютеров. Этот рынок стремительно расширяется. Даже рынок мэйнфреймов растет, конечно, не так быстро, но растет. Чем больше распространятся карманные компьютеры, тем меньше будет необходимость в традиционных ПК. Думаю, IA-64 — очень интересная архитектура, и для нее уже много применений. Но полной картины и модели развития данного рынка нет. Есть и приложения, которые ничего не выиграют от IA-64, скажем, текстовые процессоры.
Есть ли какие-либо идеи — по крайней мере, на уровне соответствующих исследований — относительно интеграции набора микросхем в микропроцессор, как это сделано в Alpha EV7 или как это предполагается сделать в AMD Hаmmer. Или интеграция не является необходимой?
Это бизнес-решение. Будем смотреть, что это даст. Это может быть и горизонтальная, и вертикальная интеграция. Можно заложить больше специализированных функций в набор микросхем, например, кому-то требуются высококачественные графические возможности. Можно сделать набор микросхем, наделенный особыми возможностями, ориентированными на конкретный рынок. Это будет достаточно интересным решением с точки зрения затрат и так далее.
Все это действительно имеет смысл. Однако множество вещей нужно оставить порознь. Они могут быстро изменяться, быстрее, чем наборы микросхем. Последние могут быть «не по карману» определенным сегментам рынка; конечно, при необходимости мы можем их объединить.
Пример такого подхода можно увидеть в том, как мы реализуем направление PCA. Микропроцессорное ядро X-Scale интегрируется с различными дополнениями. Если определить правильную комбинацию для того или иного рынка, можно помочь этому рынку быстро вырасти. Когда принимается подобное бизнес-решение, надо учитывать очень много факторов. Есть сотни людей с различными потребностями, и мы никогда не сможем предложить сотни вариантов. Кроме того, поступая так, никогда не выиграешь в цене. Отвечая на ваш вопрос, скажу: возможности для интеграции есть, стимулы для этого тоже есть. Рыночные процессы ширятся, отдельные сегменты рынка становятся больше и привлекательнее. К тому же повышение плотности упаковки транзисторов в микросхемах позволяет добавлять в них все новые и новые функции. Но нужно сохранять осторожность. Если интегрировать что-нибудь не то, рынку это может не понравиться. Если интегрировать что-то полезное, рынку это понравится, и можно продвигаться вперед к новым возможностям.
Я хочу обратиться к производительности McKinley, например, на тестах SPECfp2000. Исходя из прогнозов Intel, можно предположить, что ускорение составит раза полтора. Умножив текущую оценку для Itanium на коэффициент 1,5, получим около 1100 единиц. Между тем Pentium 4/2 ГГц имеет сейчас чуть более высокое значение, чем Itanium, но его частота к концу года возрастет до 3 ГГц, что даст примерно ту же оценку производительности. Это создает предпосылки для потенциальной конкуренции с Pentium 4 в той области рынка, где не требуется 64-разрядных приложений, но нужны высокопроизводительные вычисления (в данном случае с плавающей запятой), тем более если принять в расчет также стоимостные оценки.
Такой анализ проводят многие, но я не располагаю всеми последними данными. Что я знаю наверняка, так это то, что сравнение этих двух процессоров на основании производительности — плохая идея. В перспективе Intel будет контролировать все эти сегменты, но процесс принятия решения вовсе не так прост. Для нас очевидно, что в высокоуровневом сегменте необходима 64-разрядная обработка. Если выполнить на таком процессоре тесты для настольных компьютеров, можно получить информацию, способную ввести в заблуждение. Это все равно, что взять мэйнфрейм и выполнить на нем тесты SPECint/SPECfp. У разных групп пользователей очень разные принципы принятия решения о покупке, у них разные потребности, и нам нужно создавать процессоры для всех этих групп. Нужно выполнять правильные приложения на правильных процессорах.
Не готов согласиться с тем, что нет смысла сопоставлять производительность IA-64 с Pentium 4. Если я стремлюсь к оптимизации соотношения цена/производительность, и достаточно 2 Гбайт памяти на процесс, я предпочту сервер на базе Pentium 4 или построю из них кластер. В любом случае существует сегмент рынка, где подобная внутренняя конкуренция все же имеется, это быстрорастущий рынок кластеров.
Я думаю, очень скоро процесс принятия решений на этом рынке станет яснее — с появлением приложений. Пример — Web-сервер с несколькими недорогими процессорами, или серверы баз данных, где запросы легко распараллеливаются. Нельзя говорить в целом. Нельзя говорить, что для одних серверов подходит IA-64, а для других — нет. Рынок сегментируется, и надо принимать бизнес-решения о том, на какой сегмент ориентироваться. Сейчас наилучшим представляется некое сочетание подходов. Это положение может со временем измениться, прогнозировать очень трудно. К счастью, нам и не нужно прогнозировать далеко вперед, поскольку будете ли вы использовать Itanium и для чего — решение это краткосрочное, в противоположность проектированию архитектуры. Можно проектировать архитектуру 64-разрядных процессоров, которая будет актуальной в течение пяти лет, а в этот период делать краткосрочные, рассчитанные на несколько лет решения о том, какие нужны наборы микросхем в каких корпусах, какой для них потребуется инструментарий, в каких решениях они будут использоваться. Так или иначе, мы имеем замечательную комбинацию архитектур: IA-64, IA-32, Xscale. Используя их в разных сочетаниях, мы охватываем очень широкий рынок.
Видите ли вы конкурентов на рынке 64-разрядных микропроцессоров, и если да — то кого? Hammer, IBM Power 4 или, быть может, UltraSPARC?
С технической точки зрения мы можем делать практически все, что делают конкуренты. Это опять-таки вопрос бизнес-решений, на что мы нацеливаем наши процессоры. Конкурирующие предложения могут отличаться по нескольким вполне очевидным причинам. Они ориентируются на те сегменты рынка, которые для нас не представляются интересными. Если мы видим какую-то пустоту, мы стараемся заполнить ее. Итак, с технической точки зрения все эти возможности для нас достижимы, бизнес-решения зависят от того, какое направление развития выбрано.
Однако согласитесь, есть разница между «пост-RISC» архитектурой IA-64, хранящим традиции CISC и совместимым с x86 процессором Hammer (внутри x86, по-моему, на самом деле теперь есть RISC) и «чистым» RISC, скажем, Power4. Давайте для большей ясности я буду говорить только о научно-технических приложениях вычислительного характера. Если выбирать между IA-64 и наиболее мощными RISC-платформами типа Power4 (производительность с плавающей запятой примерно одинакова), откуда у меня возникнет стимул отказаться от отработанной технологии и переносить свое программное обеспечение на IA-64? Я могу перейти с RISC на IA-64, если буду считать, что за IA-64 — будущее по производительности, отношению цена/производительность и так далее. Но, учитывая революционную новизну IA-64, надо понимать, что такой переход длителен и непрост.
Да-да, все это в большей степени бизнес-решения. Конкуренты IA-64 — не те же конкуренты, что и для «настольных» процессоров. Мы занимаем четко определенное место на обоих рынках. Можно спорить о том, у кого положение выгоднее, но, думаю, за счет лучшего видения рынка мы лучше сориентированы на определенные сегменты. Впрочем, я не очень хорошо разбираюсь в рынке, но могу отвечать на вопросы, связанные с технологиями. Так или иначе, вопрос действительно в том, что хотят клиенты.
Давайте возьмем рынок научных и инженерных приложений, поскольку здесь решения принимаются более оперативно по сравнению с коммерческими применениями, требующими повышенной надежности, и нет очень большого барьера при переходе от одной архитектуры к другой — исходные коды обычно доступны, и их можно перекомпилировать.
Вы пытаетесь прочертить маршрут миграции с 32-разрядной архитектуры к 64-разрядной. Мы же говорим о миграции с RISC-платформ, вот это действительно интересная задача. Владельцы машин старшего класса могут стать потенциальными покупателями новых процессоров. У пользователей 32-разрядных приложений нет причин отказываться от них. Это касается и научных приложений — 32-разрядные системы обеспечивают исключительно хорошие условия для проведения научных расчетов.
Да, если таким приложениям не нужна очень большая память, достаточно 32 разрядов.
Единственная причина, когда имеет смысл использовать 64-разрядные приложения, — работа с большими массивами данных, например с базами данных, которые нельзя обрабатывать по фрагментам (скажем, выполнение процедур добычи данных). Впрочем, положение на рынке в связи с 32-разрядными и 64-разрядными системами и так очень сложное, и если искусственно нагнетать напряженность... К тому же непохоже, чтобы очень многие хотели переходить. Microsoft, например, не подает признаков, что она действительно готова перейти. Мы же ориентируемся на рынок больших баз данных, SQL-серверы, которые можно исключительно хорошо реализовать на IA-64. В этом гораздо больше смысла, именно здесь 64-разрядные решения работают наиболее эффективно. Мы должны обеспечить, чтобы лежащая в их основе инфраструктура работала в новой среде. Думаю, мы хорошо понимаем этот рынок.
