Kad je mikroprocesor izumljen još davne 1974., današnja procesorska moć zapakirana u jednom osrednjem 2,6GHz, dvojezgrenom Intel Core i5 procesoru, koji se nalazi u osrednjem laptopu, bila je gotovo nezamisliva, tako reći znanstvena fantastika.
Tehnologija toliko napreduje da ono što je jučer bilo nezamislivo sutra postaje izvedivo, a prekosutra već zastarjelo. Količina podataka stalno raste i današnja serverska računala moraju baratati sa ogromnim količinama podataka, a sve to traži podršku sve boljeg hardvera u obliku procesora, memorije, sabirnica i svega ostalog što čini jedno računalo.
Unutar takvih naprednih računala današnjice nalaze se procesori, čiji su dizajneri hrabro izmijenili konvencionalno znanje, kako bi utrli novi put ka superiornim performansama. (Da budemo načisto, novi uređaji i dalje komplementiraju x86, koji ostaje i dalje dobro pozicioniran u osobnim i serverskim računalima.) Ali dolazak od tamo do tuda nije bio lagan. Pojasnit ćemo kontekst tako da razbijemo pet vrlo čestih, ali ipak netočnih, mitova o računalnim procesorima.
Jedna veličina pristaje svima
Ako komunicirate s računalima isključivo kao krajnji korisnik, možda ne znate da sve veći broj vaših ključnih aplikacija ne radi svoje teške računalne zadaće na vašem lokalnom stroju. Brzi rezultati koji se ispisuju kad utipkate zahtjev u svoj preglednik – nakon što ste jedva našli lozinku – možda ovu izjavu čine neintuitivnom. No, preglednik jednostavno služi sučelju, koje komunicira s vašim središtem podataka, oblakom ili, više vjerojatno, kombinacijom oba, sastavljenom u ono što nazivamo hibridni oblak.
Djelomično postoji ekonomsko opravdanje za smještanje softvera u centralizirane lokacije. S tehničke strane, to je dobro jer je program kojem pristupate obično kompleksan, i najčešće tražite samo dio njegovih mogućnosti u pojedinom trenutku, i uglavnom je prevelik da bi bio spremljen i efikasno pogonjen s vašeg desktop računala i laptopa.
U takvim situacijama, čak i najbolje rashlađeni desktop procesori mogli bi biti razvučen do krajnjih granica. Zato tu dolazimo do high end servera, koji mogu prolaziti i kroz najveće računalne programe brzo, putem svog 3,6GHz takta. To znači da stroj opremljen s najnovijim procesorima može uraditi jednu zasebnu akciju svaki 0,27 milijarditi dio sekunde. (Te milijarde kontrolnih otkucaja dolaze iz sata unutar čipa. Zamislite ga kao jako brzo klikanje mišom koje govori računalu da izvrši iduću programsku naredbu.)
Još važnije, primjenjivost procesora na najteže računalne zadatke se poboljšava uvođenjem 16 jezgara. To je kao da imate 16 zasebnih procesora na jednom čipu. Također, input/output brzina kojom high end serveri komuniciraju s vanjskim svijetom je višestruko veća od klasičnih računala, kao i što je brzina kojom može čitati i pisati podatke iz memorije.
Iako mi nije bila namjera ulaziti duboko u tehničke specifikacije, želio sam da osjetite da, kao što solidan obiteljski automobil na cesti ne pristaje svakom vozaču, teška analiza podataka, npr., traži sportski automobil procesorskog svijeta najviših performansi.
Sve je u čipu
Kad kažem da nije više sve u čipu, mislim reći da mišljenje stare škole o procesoru moramo zaboraviti. Razlog tome je što se stara škola uglavnom zasnivala na tri stvari: taktu, taktu i taktu.
Od pojavljivanja prvog mikroprocesora daleke 1974. godine do početka višejezgrene revolucije 2004., period od gotovo 30 godina je potrošen na lagano i sistematsko sazrijevanje ove tehnologije. Svi znamo za onu dobru poslovicu: “Moraš naučiti hodati prije nego ćeš naučiti trčati”. Kad su dizajn procesora i proizvodnja napokon napredovali do točke gdje su svi znali kako brzo proizvesti čip, otvorili su se novi putevi inovacija uz stalno istraživanje inženjera.
Paradoksalno, upravo dolazak i uporaba brzih procesora pokazala je put k novim izazovima. Kako se izvršavanje instrukcija računalnih programa ubrzavalo, dizajneri čipova počeli su primjećivati druge prepreke koje su utjecale na ukupne performanse sustava. Tako smo imali situaciju gdje su najbrži procesori zapravo bili pre brzi, i često neiskorišteni u potpunosti. Morali su mirno čekati dok se podaci ne izvuku iz memorije. A čitanje i pisanje iz vanjskih jedinica za pohranu se činilo kao vječnost.
Tako dolazimo do činjenice, da je optimiziranje ovih aspekata performansi od dizajnera zahtjevalo da gledaju dalje od samog procesora, prema cjelokupnim performansama sustava. Gore sam već napomenuo da high end serveri dobro iskorištava jačanje I/O i brzine prijenosa podataka memorije. Očigledno je postalo vrlo važno postići kompletnu optimizaciju računala zajedno sa performansama prijenosa podataka i brzine memorije.
Idući logičan korak u ovoj evoluciji je da se prilagodi dizajn cijelog sustava kako bi hardver i softver bili optimizirani da zajedno rade na najvećim mogućim brzinama.
Hardver je s Venere, softver s Marsa
Dobro, ovo možda nije pogrešno vjerovanje već više opservacija. Kako sam rekao, konstruirani sustavi, u kojima su hardver i softver podešeni zajedno za maksimalne performanse, su stvarnost. Pristupi koji su i danas još uvijek neuobičajeni, poput ubrzavanja performansi stavljanjem velikih aplikacija direktno u radnu memoriju kako bi brže radile, u nadolazećim godinama bi trebale postati svakodnevnica. Ovo se čini kao potpuno prirodna evolucija.
No ipak, suprotstavlja se našem kolektivnom povijesnom iskustvu, gdje su softverski programi snimani na tvrde diskove i odande izvođeni. (Mnogi od nas su dovoljno stari da se sjećaju kad je prvi korak u ovom procesu uključivao otvaranje kutije zamotane u celofan.) Brzinska prednost unutar memorijskih sustava je, djelomično, na djelu zbog toga jer je pristupanje informacijama na magnetskim diskovima najsporiji način prenošenja naredbi ili podataka u memoriju.
Procesori će uvijek biti tu
Možda neću to doživjeti, ali kako su vakumske cijevi i diskretni tranzistori otišli u povijest, tako će jednog dana i današnji sveprisutni mikroprocesor potražiti mjesto u nekom tehničkom muzeju. Moja poanta nije da će ga zamijeniti neki ključan dio warp pogona sutrašnjice. Ne, prirodna evolucija već je u tijeku i kroz taj će se proces svi procesori jednog dana moći podesiti s osnovnog, višenamjenskog komada silikona.
Već vidimo takve pokušaje putem programabilnih logičkih uređaja. No, oni su komplicirani za programiranje i ne nude ekonomsku prednost u odnosu na mikroprocesore izrađene za svrhu izgradnje servera ili dizajniranih sustava. (Korisni su za određene tipove umreženih sustava koji traže različite funkcionalnosti.)
Trend prema jeftinim, lako podesivim modulima govori nam da softver postaje sve važniji. Dugoročna korist je, ne samo da softver odgovara vašoj aplikaciji, nego će jednog dana ‘reći’ običnom nadomjestku za hardver kako da izgleda i ponaša se kao procesor. Čujemo se opet 2038. pa ćemo vidjeti koliko sam bio dobar prognozer.
Piše: Z.K.
Zašto baš 2038.?