Игрушки для взрослых

Берд Киви (kiwi@computerra.ru)

Спецвыпуск Xakep, номер #038, стр. 038-080-2

А зачем, собственно, нужны все эти невообразимые терафлопсы-петафлопсы? По словам директора НАСА, ученым и конструкторам аэрокосмического агентства для успешной работы необходимы компьютеры производительностью в десятки петафлопс, так как разработка сложнейших систем (самолетов, спутников или космических станций) ведется эмпирическими методами. Остается доминирующим метод проб и ошибок. И причина тому - острый недостаток вычислительных мощностей.

Компьютеры на кремниевых чипах подобного быстродействия достичь не могут, поскольку в рамках закона Мура петафлопсный уровень будет ими достигнут не ранее 2010 года. Поэтому для достижения желаемых целей (компьютеры терафлопсной и петафлопсной производительности) требуются фундаментальные прорывы в системных архитектурах и конструкциях high-end процессоров. Поэтому сейчас активно исследуется множество перспективных концепций: в области биомолекулярных и квантовых вычислений, гибридных нанотехнологий и реконфигурируемых систем на одном чипе, системных архитектур с высокой степенью интеграции компонент/устройств и т.д.

Неспетая песня HTMT

Среди наиболее перспективных новаторских концепций, суливших уверенно обогнать закон Мура, одно время лидером считались гибридные технологии. Концепция принципиально новой компьютерной архитектуры HTMT (Hybrid Technology MultiThreaded) впервые была предложена в 1995 году учеными Калифорнийского технологического института Полом Мессиной и Томасом Стерлингом, который годом раньше возглавлял разработку первых ПК-кластеров Beowulf в Годдардском космическом центре. Среди других основных соавторов концепции HTMT называют кочующего по университетам Северной Америки китайца Гуана Гао и нашего соотечественника Константина Лихарева, когда-то возглавлявшего лабораторию криоэлектроники в МГУ.

В основе концепции лежит уникальная модель многопоточной обработки данных (расщепление параллельных процессов на более мелкие независимые фрагменты - потоки и нити), сочетающаяся с комплексным ("гибридным") использованием наиболее передовых компьютерных технологий. Прежде всего, это криогенные системы сверхпроводниковой быстрой одноквантовой логики (БОК или RSFQ - Rapid Single Flux Quantum logic), высокоскоростные полупроводниковые СБИС типа "процессор в памяти" или PIM (processor-in-memory), оптические межсоединения и голографические технологии хранения информации.

К 1997 году реалистичность предложенной архитектуры подтвердилась. Стало ясно, что на базе HTMT петафлопсный компьютер вполне можно создать и за небольшой период времени (к 2005 году). Был дан старт солидному совместному проекту десятка исследовательских групп из ведущих университетов, а также правительственных и промышленных структур США. Финансировать работы взялись Военное агентство передовых исследований (DARPA), АНБ и НАСА (подробности об архитектуре HTMT читай в материалах 2-й конференции по петафлопсным вычислениям - www.cacr.caltech.edu/pflops2/).