Uroš Mesojedec: Zamenjava

Nedvomno je ena trenutno najbolj zvenečih besed v svetu računalništva "celica". Nov procesor, ki je plod skupnega dela IBMa, Sonyja in Toshibe, je vzbudil silno veliko zanimanja.

Dobro znana resnica informacijske tehnologije je, da strojna oprema pride in gre, programska ostaja, podatki pa so večni. To pravilo je v veliki meri odločalo, katera računalniška tehnologija je preživela resničen preizkus na trgu. Ravno združljivost za nazaj je, zgodovinsko gledano, vedno premagala nove in razburljive tehnologije, ki so se odločile pretrgati vez s preteklostjo. In to ni nikjer bolj očitno, kot pri temeljni sestavini računalnika - procesorju. Po zgled nam ni treba iti daleč v preteklost, Intelov Itanium je tipičen primer. Intel in HP sta z njim želela postaviti nov temelj za zmogljivo računalništvo prihodnosti, tako na namizju kot v strežnikih. Cena novega začetka pa je bilo pretrganje vezi s preteklostjo. Itanium ne razume ukazov za danes prevladujočo strojno arhitekturo x86 in je zmožen stare programe izvajati le s pomočjo posnemovalnika, ki pa ga žal ni bilo mogoče narediti na dovolj učinkovit način. Itanium se je izkazal za strahovito zmogljiv procesor pri obdelavi realnih števil (GFlops) in zaradi tega je preživel v strežnikih, njegova današnja priljubljenost pa nikakor ne more opravičiti velikanskih vložkov v njegov razvoj. Gre za veličasten neuspeh, ki bi lahko sesul celotno podjetje, če Intel ne bi tako odlično posloval z drugimi izdelki.

Večina programske kode, ki jo izvajamo na namizju, zaposluje predvsem aritmetično-logično enoto procesorja. Z drugimi besedami, gre za obdelavo celih števil in pogojne vejitve. Prav vejitve pa so razlog za silno zapletenost sodobnih procesorjev, ki utripajo v večini osebnih računalnikov. Naloga procesorja je, da s čim večjo hitrostjo obdeluje programske ukaze, to pa je pri programski arhitekturi x86 mogoče doseči le s kupom zvijač. Prva med njimi je razbijanje ukaza na manjše enote. Ker se posamezne enote ukaza izvajajo na različnih delih procesorja, se lahko različne enote zaporednih ukazov izvajajo sočasno. Med tem, ko se prvi ukaz že izvaja, se lahko drugi razbija na enote, tretji pa nalaga iz pomnilnika. Pristop je podoben delu na tekočem traku, ki potrebuje določen čas zagona, da se zapolni, potem pa novi izdelki padajo z njega tako hitro, kot je čas posameznega koraka, ne pa celotnega števila korakov. No, v procesorju se izvajalne stopnje ne imenujejo tekoči trak, temveč cevovod (pipeline), njegova dolžina pa je bila še do nedavna merilo zmogljivosti. A nič več, sodobni Pentium M ima npr. krajši cevovod od Pentiuma IV, vendar je prihodnost na njegovi strani. Težava je namreč v tem, da je paralelizem cevovoda lahko učinkovit le, če so vse stopnje polno zasedene. Pri tipični programski kodi pa je to težko zagotoviti, saj se lahko izvajanje ukazov zaradi novo izračunanega izida popolnoma spremeni. Pride do vejitve in celoten cevovod je treba izprazniti ter ga znova zagnati s povsem novimi ukazi. Koristna površina polprevodnika se tako čedalje bolj izkorišča za vedno bolj zapletene postopke napovedovanja vejitev, ki naj bi zmanjšali število praznjenj cevovoda zaradi nepravega zaporedja ukazov v njem. Zakaj pa zapletenega dela ugibanja vejitev ne bi raje opravljala programska oprema, še posebej, ker ima prevajalnik mnogo več časa in precej več podatkov, da naredi ustrezno strojno kodo? Potem bi koristno površino procesorja raje namenili bolj uporabnim zadevam, kot so registri, predpomnilnik in izvajalne enote? Natančno to je zamisel za Itaniumom, ki pa se zaradi dolgoživosti starega programja ni mogla izkazati v praksi. Prihodnost namizja, vsaj kar zadeva kodo za arhitekturo x86, se zdaj kaže v še eni razširitvi še tako težavnega in ničkolikokrat razširjenega nabora v 64-bitno obdelavo, ki jo je trgu tokrat prvi ponudil AMD in ne izvirni avtor arhitekture. Intel je moral pogoltniti grenko tableto in povzeti razširitve konkurenta, Itanium pa s tem dokončno obsodil na životarjenje.

Vendar pa se v računalništvu že dolgo kuha revolucija. Napoveduje jo čedalje obsežnejše zlivanje tehnologij, katerih skupni imenovalec so digitalna obdelava in omrežno povezovanje. Združljivost za nazaj in skoraj neizmerna moč obeh prevladujočih ponudnikov strojne in programske opreme sta do zdaj uspešno odbijala vse izzivalce, vendar je pritisk novih časov vse večji. Nastajajo pa se tudi razpoke v nekoč nezlomljivem dvojcu. Pokazateljev je vse več. Najprej Microsoft s svojo odločitvijo, da v novem Xbox2 ne bo utripalo Intelovo srce, potem Intel s svojo vse večjo podporo Linuxu. Ne pozabimo na velik uspeh Appla in njihov novi, poceni računalnik, ki s svetom "wintel" nima ničesar skupnega. In najpomembneje, užaljenega velikana, ki je tako ali drugače vpleten v vse skupaj, mogočni IBM.

Prav zanimivo je, kako celovito strategijo je zasnoval IBM. S svojo podporo javi je v znatni meri omogočil razvoj programske opreme novega rodu, ki je vsaj na strani strežnikov učinkovito zaustavila prodor Microsofta in Intela. S svojim širokim hrbtom je zaustavil poizkus napada na prosto programje z zlorabo intelektualne lastnine ter učinkovito odgovoril na tožbo SCO ter skupnosti podaril veliko število lastnih patentov. Krona strategije pa je očitno procesorska arhitektura Power in njeni predstavniki, katerih zadnji, Cell, je tako razburkal javnost. IBM je eno redkih podjetij, ki še vedno razvija lastne procesorje RISC. Njihova zamisel je že v osnovi taka, da jih zgoraj opisane težave ne prizadenejo veliko, še posebej ne Cell, ki je namenoma narejen tako. In med tem, ko so preostali izdelovalci bodisi izginili s trga bodisi posvojili ponudbo Intela in AMD, je IBM lastno arhitekturo, namenjeno najzmogljivejšim sistemom, prilagodil tudi osebnim računalnikom in jo ponudil Applu, podjetju, zaradi katerega so se pravzaprav sploh naredili prvi PC in ga tako v tistih dneh želeli uničiti. V družbo se je vključila še Motorola in danes je arhitektura Power ena najbolj razširjenih, saj poleg mogočnih strežnikov in Applovih računalnikov za sladokusce, poganja tudi veliko število manjših naprav, kot je, denimo, nadvse uspešni TiVo (ali pa npr. sprejemnik za internetno televizijo pri nas).

In zdaj je z nami Cell, ki bo po obsegu izdelave najverjetneje prekosil vse, saj bo nedvomn pristal v novih Sonyjevih igralnikih PlayStation 3, Sony in Toshiba pa bosta zaradi njegovih večpredstavnih sposobnosti na milijone kosov vgradila tudi v druge izdelke potrošne elektronike. Vendar Cell ni le za igralnike in televizijske sprejemnike. IBM je tokrat povlekel pravo potezo. Ker je Cell še en predstavnik družine Power, ga za svoje nove izdelke lahko brez težav posvoji tudi Apple. Poleg peklenskih 250 GFlops nenatančne, igričarske aritmetike, zmore tudi 25 GFlopsov preračunavanja z dvojno natančnostjo, zato bodo večprocesorski sistemi s tem procesorjem verjetno tudi prihodnost strežnikov, morda pa tudi namizja, če bo IBM predstavil še učinkovit načrt za posnemanje x86.