Rozmowa z Justinem R. Rattnerem, CTO Intela, który pracując przez 34 lata w tej firmie był pionierem we wspieraniu idei przetwarzania równoległego i rozproszonego. Jego wcześniejsze pomysły nie znalazły wspar-cia w firmie i nie trafiły na rynek. Obecnie nadszedł czas na ich realizację.

Czy nastąpił definitywny koniec zwiększania częstotliwości taktowania zegarów w mikroprocesorach?

Wzrost ten będzie, ale bardzo umiarkowany, na poziomie 5-10% w kolejnych generacjach układów. Problemy związane z tendencją do ograniczania zużycia energii są tak poważne, że trudno oczekiwać, aby producenci decydowali się na bardziej radykalne zwiększanie częstotliwości. Jeśli bowiem jej wzrost o 2% powoduje zużycie o 5% więcej energii, nie jest to opłacalne rozwiązanie. I w tym miejscu chciałbym zapewnić Billa Gatesa, że nie istnieje magiczny tranzystor, który nagle pozwoli rozwiązać ten problem, mimo że jest to jego największe marzenie.

O co dokładnie martwi się Bill Gates?

Po pierwsze, systematyczny wzrost wydajności przetwarzania jednowątkowego byłby korzystny dla wszystkich masowo wykorzystywanych obecnie aplikacji. Po drugie, wielordzeniowe procesory wymagają zupełnie nowej generacji narzędzi programistycznych. Biorąc pod uwagę, że oprogramowanie do przetwarzania równoległego znajduje się dopiero w zalążkach, niezbędne są bardzo duże inwestycje w jego rozwój i to w skali całego przemysłu IT.

Po trzecie, nawet gdy pojawią się odpowiednie narzędzia, efektywnie wykorzystać je będą mogli tylko programiści mający odpowiednie umiejętności. Ich przeszkolenie w tym kierunku lub oczekiwanie na pojawienie się nowej generacji informatyków znających zasady programowania równoległego to poważne wyzwanie. Proces edukacyjny zajmie lata, a może nawet dziesiątki lat, zanim znajdziemy się w punkcie, gdy praktycznie każdy programista z założenia będzie korzystał z modelu programowania równoległego, a nie sekwencyjnego.

A więc jedyną drogą umożliwiającą utrzymanie prawa Moore'a jest zwiększanie liczby rdzeni CPU instalowanych w procesorach?

Jest to jedyna droga, jeśli chodzi o zwiększanie wydajności, pamiętając jednocześnie o wymaganiach dotyczących ograniczania zużycia energii. Pojawienie się układów wielordzeniowych umożliwiło powrót do historycznej linii rozwoju wyznaczanej przez prawo Moore'a. Obecnie możemy powiązać wzrost liczby tranzystorów w układach ze zwiększeniem liczby jednostek CPU, a więc wydajnością...

Ilu rdzeni CPU można oczekiwać w procesorach, które pojawią się na rynku za 5 lat?

Od kilku lat mówimy o idei TeraScale i zaprezentowaliśmy prototypy procesorów wyposażonych w 80 rdzeni CPU. Wiadomo jednak, że rynkowym produktem będzie procesor Larrabee nie zawierający aż 80 rdzeni, bo tak skomplikowane układy można na razie wyprodukować tylko w laboratorium, gdzie nie bardzo liczymy się z kosztami. Mamy jednak nadzieję, że tego typu prezentacje spowodują zainteresowanie programistów wprowadzeniem na rynek aplikacji wykorzystujących teraskalowe moce przetwarzania. Układy Larrabee trafią na rynek w 2009 r.

Ile rdzeni będzie miał Larrabee?

Nie mogę obecnie ujawniać szczegółów. Mogę tylko powiedzieć, że będzie on zawierał więcej niż 10 jednostek CPU, co jest określoną przez nas umowną granicą między układami multi-core i many-core.

Czy rzeczywiście za pięć lat wszystkie nowe aplikacje pojawiające się na rynku będą przystosowane do wykorzystywania możliwości układów wielordzeniowych?

Tak, choć nikt nie będzie się cofał, aby zmienić kod większości obecnie wykorzystywanych aplikacji. Zresztą nie sądzę, by edytor tekstu potrzebował 16 rdzeni mielących jego dane.

Rzeczywiście więc będziemy potrzebowali programistów nowej generacji?

Tak. Staramy się zwrócić uwagę środowisk akademickich na ten problem. 20 lat temu wszyscy naukowcy zapalili się do badania zasad programowania równoległego i wszędzie, gdzie się trafiło, trwały intensywne prace na ten temat, ale ich wyniki nigdy nie znalazły praktycznych zastosowań, pozostając w obszarze systemów HPC.

Dlaczego sytuacja się zmieniła?

Obecnie każdy komputer jest wyposażony w dwa, cztery, osiem, a często znacznie więcej rdzeni CPU. A 20 lat temu rynek komputerów wieloprocesorowych nie był na tyle duży, by opłacało się inwestować w badania związane z programowaniem równoległym. To może budzić rozczarowanie, ale na pewno nie jest zaskoczeniem, że tak niewiele zrobiono w tym zakresie w ciągu tych lat. Obecnie pojawiły się zachęty finansowe i budżety na badania. W Intelu wiemy, że nie będziemy w stanie sprzedawać rocznie setek milionów procesorów, jeśli programiści nie będą w stanie opracować aplikacji dla nich. Zaczynamy się uczyć, jak to zmienić.

A jak wygląda obecnie sytuacja, jeśli chodzi o tego typu badania na uniwersytetach?

Do niedawna programowanie równoległe z reguły nie było nawet przedmiotem nauczania. Można było uzyskać doktorat w zakresie informatyki, nigdy nie tworząc żadnego programu wykorzystującego przetwarzanie równoległe. Obecnie setki wyższych uczelni na świecie ponownie wprowadziło programowanie równoległe do programów nauczania. Jednocześnie Intel i inne firmy przygotowują projekty wsparcia finansowego, które mają pobudzić zainteresowanie projektami badań akademickich nad architekturami i programowaniem równoległym. Spotykamy się z przedstawicielami uczelni i dyskutujemy o tego typu planach, a ich przedstawiciele mówią "wspaniale, bo dotychczas nikt nie mówił na ten temat". Wydaje się to rzeczą oczywistą, ale przez wszystkich ignorowaną. Kupujemy procesory dwurdzeniowe, czterordzeniowe, a nikt nie chce wprost powiedzieć, że wciąż niewiele jest technologii pozwalających na wykorzystanie ich możliwości.