Борис Бабаян: Не стоит конкурировать

 Утверждение, что отечественная наука и тем более технология сейчас переживают, мягко говоря, не лучшие времена, стало общим местом. Оттого, отправляясь на встречу с членом-корреспондентом РАН Борисом Ариташесовичем Бабаяном, я испытывал некоторое беспокойство. Я боялся, что он, как это модно в некоторых кругах, будет жаловаться ? на развал академической науки, на финансирование, на недостатки образования, на «утечку мозгов» и т. п. Дело еще в том, что директор Института микропроцессорных вычислительных систем РАН и научный руководитель ЗАО «МЦСТ», Б. А. Бабаян, более известен как создатель отечественного микропроцессора Е2К ? чипа, который по всем параметрам превосходил самые последние модели зарубежных брэндов. Сенсационная разработка была закончена еще в 1998 году, однако существует до сих пор лишь на бумаге (точнее ? в исходных текстах специального языка описания процессоров). А если добавить, что он ? представитель некогда передовой школы ИТМ и ВТ и ученик С. А. Лебедева ? то, казалось бы, что следовало ожидать от нашего героя? Но действительность оказалась прямо противоположной ожиданиям.

Сначала немного истории.
ЗАО «МЦСТ» возникло на базе коллектива, которому пришлось уйти из Института точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ) им. С. А. Лебедева РАН после возникших в 1992 году трений с руководством. Они занимались в то время разработкой суперкомпьютера «Эльбрус-3» ? машины, потенциально превосходившей по производительности все существовавшие на тот момент мировые компьютерные архитектуры. На рубеже 90-х финансирование этого направления было прекращено, но руководитель разработки Борис Бабаян не стал «ждать милостей от природы», а связался с мировыми брэндами в области разработки высокопроизводительных архитектур, такими, как Sun Microsystems и Hewlett-Packard, и создал «Московский центр SPARC-технологий» ? ныне ЗАО «МЦСТ».

Борис Ариташесович, несколько слов о возникновении ваших фирм. Ведь их несколько? «МЦСТ», «Эльбрус-2000»?

?  «МЦСТ» ? первая коммерческая фирма, созданная еще в рамках ИТМ и ВТ вместе с Дицелом¹, именно он и предложил название: «Московский центр SPARC-технологий». Официальная дата ее создания ? март 92-го. А, вы не знаете историю с Дицелом? Тогда вы ничего о нас не знаете.

Сначала был «Эльбрус-1» ? первый в мире коммерческий суперскалярный процессор, мы опередили американцев лет на 14. Pentium ? первый на Западе процессор такой архитектуры ? это начало 90-х, а первый российский суперскаляр ? 78-й. Только потом мы обнаружили, что такие вещи, оказывается, был разработаны и до нас. В Нью-Йорке на конференции в IBM, где мы выступали с докладом, профессор Хопкинс сказал, что первый суперскаляр был сделан в IBM. Хотя я читал всю литературу по этому вопросу, но таких публикаций не знал, потому и спросил: «Были публикации?» ? «Нет. Это была закрытая тема.» ? «Был коммерческий продукт?» ? «Нет, никакого продукта не было». Так что все верно! Но на всякий случай я говорю: «Эльбрус-1» ? первая коммерческая суперскалярная машина.

А «Эльбрус-3» ? уже постсуперскалярная машина, причем мы ее разрабатывали еще задолго до Pentium?а ? в 85 году. Сейчас все известные процессоры ? суперскаляры, кроме Itanium (IA-64) от Intel и Crusoe от Transmeta, имеющие структуру нашей идеологии, архитектуру следующего поколения, аналогичную «Эльбрусу-3». Но вообще-то была и предыстория ? FPS, Trace фирмы Multiflow². Хотя эти эксперименты фактически не решили важнейшей проблемы ? проблемы совместимости. И все же первую серьезную постсуперскалярную машину разработали мы ? «Эльбрус-3», причем это коммерческая машина ? как и «Эльбрус-1» и «Эльбрус-2». Кроме того, это еще и защищенные технологии ? мы сделали машину, которая не боится вирусов вообще³.

Все вышеперечисленное и заинтересовало Запад в начале 90-х. В 91-м первыми проснулись в Hewlett-Packard. Затем сюда приехал Дицел ? если помните, еще в 81 году они с Паттерсоном опубликовали статью, в которой призывали переходить на RISC⁴, именно они ввели слово RISC. Когда он работал в Sun, то стал сотрудничать с нами. Вообще-то, первый, кому наша архитектура понравилась, ? Билл Джой⁵, он был здесь в 90-м году. В конце концов, Дицел ушел из Sun, основал Transmeta и сделал Crusoe. Так что мы фактически на рынке, только денег не получаем, но если бы не Дицел, то мы бы и денег не получили, и технология бы наша загнила. Он три года нас финансировал, больше чем по полтора миллиона в год. А другие фирмы? Вот патенты надо хранить не в России ? в России плохо. Поэтому у нас и есть «Эльбрус-Интернешнл», где только патенты хранятся, а «Эльбрус-2000» ? просто дистрибьютор, техникой торгует, деньги зарабатывает.

А вы можете разъяснить, чем отличаются разные   процессорные архитектуры?

? В основе всех машин лежат арифметические устройства. Есть арифметические операции ? сложение, умножение, эти действия могут осуществляться над вещественными числами, над матрицами, над векторами. Технически там ничего нового придумать нельзя, это базовый уровень. Следующий вопрос ? как же эти операции сочетать. Простая традиционная архитектура ? когда все делается последовательно, тогда и считается подряд. Так работает простой RISC, да и CISC. Теперь появилась возможность использовать много арифметических устройств. И мы задумались ? запускаем-то только одно, остальные простаивают! Почему бы не запускать несколько ? но тогда, получается, мы нарушаем порядок команд в программе? Там они подряд написаны, а мы их параллельно или даже в обратном порядке запускаем, если второе устройство более свободно, чем первое. А вдруг вторая команда зависит от результатов первой? Поэтому во время счета необходимо анализировать ? можно или нельзя, и машина оказалась очень сложной. Так работают суперскалярные машины ? «Эльбрус-1», Pentium?

Запустить много команд ? идея и векторной, и суперскалярной архитектуры. К векторным мы вернемся чуть позднее, а пока разберем, чем плох традиционный суперскаляр. Механизм анализа и предсказаний должен давать команды по нескольку за такт, что тормозит всю систему. Чтобы получить в среднем больше одной выполняемой команды за такт, нужно иметь пиковую возможность выполнять четыре за такт ? как в Pentium?е. Сейчас делают и по шесть команд, но это нечестные шесть: там такт сделан медленным, чтобы можно было больше успеть. В Pentium-4, к примеру, при максимуме в 4 операции ? среднее число операций за такт всего полторы. Поэтому такой механизм и стал тормозом. Дальнейшее развитие суперскалярной архитектуры ? тупик. Даже режим SMT⁶ не поможет. Наши ребята при работе на Pentium-4 этот режим отключают. 
Но суперскаляры ? универсальная техника, на них идут какие угодно задачи. Кстати, сейчас никто не делает процессоры специально под супермашины ? просто берут много стандартных ширпотребовских. Крей⁷ был последний, кто делал процессоры специально под супермашину.

Векторных машин сейчас делают мало, потому что векторная архитектура ? гнилое дело. Сущность ее такова: векторные машины за один такт делают одну операцию, но сразу над многими числами ? компонентами вектора. Когда о ней идет речь, я вспоминаю этот анекдот про пьяного, он ищет деньги не там, где потерял, а там, где светлее. Что же плохого? Во-первых, если вы делаете операцию сложения над вектором, то умножение простаивает. Хотя и утверждают, что Cray-1 ? векторная машина, но сам Крей, кстати, говорил, что его машина скалярная ? вектор там просто добавок. Самое интересное, если в задаче много векторных операций, это можно спокойно решить другими способами.

Т. е. если много параллелизма ? распараллелить не проблема. Трудно распараллелить, когда в самой задаче параллелизма мало. Мы решили эту проблему в «Эльбрусе-3» и процессоре Е2К. Мы добираемся до критического участка пути алгоритма ? того, который невозможно обойти. У нас ведь много ресурсов? Так мы на всякий случай просчитываем вперед по всем веточкам. И если повезет ? критический участок сократился, если нет ? мы ничего не потеряли.

В России векторная машина была создана, но она оказалась никому не нужной ? не только технически, но и идеологически. Нам не дали доделать «Эльбрус-3», а это ? фактически Itanium. Вы представляете, если бы у нас в России был Itanium в 92 году? Какой был бы резонанс ? в Intel он реально заработал только в 2000! Жалко, это историческая несправедливость.

А была еще одна высокопроизводительная отечественная машина ? М-10 Карцева?

? М-10 Карцева ? для своего времени очень интересная машина. Там короткий вектор, почти скаляр ? Карцев фактически предвосхитил технологии MMX и SSI. Карцевская машина хорошо бы работала в мультимедиа: для обработки изображений и т. п. Но стратегически задачу она не решает.

Так что нельзя говорить, что нет российской вычислительной техники, она еще как есть, то, что мы делаем ? во всем мире работает. Мы и сейчас опережаем западников на много лет. Если выпускается Crusoe и там вся душа российская ? как можно говорить, что вычислительной техники в 91-м году в России не стало?

Вас недавно наградили орденом ? имеет ли это отношение к Е2К?

? Нет, это за «Эльбрус-90микро», это другая линия. Э-90 не суперскаляр, простой RISC, независимая от Е2К вещь. Мы ведь всегда работали по госзаказам. Я был заместителем Батистова, генерального конструктора по противоракетной обороне, по вычислительной технике, принимал участие в других подобных проектах. Когда ушли из ИТМ, у нас осталось три направления деятельности. Первое ? «Эльбрус-3» и Е2К. В этом году мы, наверно, сдадим в производство Е2К, но, к сожалению, машина не будет коммерческой. Чтобы сделать настоящую коммерческую машину ? очень много денег надо. Поэтому мы делаем ее вариант ? знаете, есть custom design, есть sell based, то есть мы как бы строим автомобиль из конструктора, а не настоящий. Потому там существенно ниже тактовая частота. Мы в три-четыре раза больше по скорости логической, но в десять раз меньше по физической.

Так вот, три направления. Второе ? работа по западным заказам, когда мы зарабатываем деньги. И третье ? работа на государство. Раньше оно не платило совсем ? а сейчас платит.

Коммерческие машины мы не можем делать ? невозможно с крупными фирмами конкурировать, хотя бы просто из-за объема выпуска. Крупные фирмы все комплектующие покупают за 40% цены. Мы даже микропроцессор заказать на фабрике не можем: они спрашивают ? сколько вам нужно штук? По госзаказам нужен небольшой объем. Ну, мы говорим ? сто тысяч. Они говорят ? мало, и не берут.

Но государству нужна независимость. Мы делаем довольно быстрые, SPARC-совместимые микропроцессоры по госзаказу ? «Эльбрус-90» на 0,5 микронной технологии, и даже на 0,35 микрон ? работающие экземпляры, мы машины на них делаем. За что и награды получили.

А сами процессоры где делаете?

? Не дома. Последний ? в Израиле. Это тоже не custom, хотя мы будем создавать и коммерческий вариант. Такая работа дает навык и позволяет не оставаться абстрактными теоретиками. Но мы будем делать и Е2К, в том числе и custom-вариант.

---

1 (назад) Дэвид Дицел ? сейчас технический директор фирмы Transmeta.
2 (назад) FPS ? Floating Point System, система с плавающей точкой. Multiflow Computer, Inc существующая с 1984 года, первая в мире использовала в компьютерной архитектуре т. н. широкое командное слово: Very-Long-Instruction-Word (VLIW).
3 (назад)  «Эльбрусах» используется файловая система, когда при запуске из сети некоей программы, находящейся на другом компьютере, ей передаются только необходимые параметры ? фактически каждая программа запускается на том компьютере, на котором она физически находится (например на сервере), не получая никакого доступа ко всей системе клиента. Поэтому распространение вирусов становится невозможным или весьма затруднительным.
4 (назад) RISC (Reduced Instruction Set Computer), компьютер с сокращенным набором команд и CISC (Complex Instuction Set Computer), компьютер с полным набором команд ? две конкурирующие системы команд в разных системах микропроцессоров.
5 (назад) Билл Джой ? соучредитель компании Sun Microsystems, один из главных архитекторов BSD Unix и главных идеологов процессорной архитектуры SPARC, своими работами над протоколом TCP/IP сделал возможным появление Интернета. В последнее время увлекся эсхатологическими теориями «бунта машин».
6 (назад) SMT (Simultaneous Multi-Threading ? одновременная многопоточность), фирменная технология Интел, анонсирована осенью 2001 года.
7 (назад) В 1958 году Сеймур Крей, возглавлявший разработки в небольшой компании Control Data Corp. (CDC), создал первый суперкомпьютер полностью на транзисторах. В 1972 году Крей основал собственную компанию ? Cray Research. С того момента его имя стало одновременно и синонимом высочайших достижений в компьютерной отрасли. Под его руководством корпорация Cray Research разработала и выпустила знаменитые суперкомпьютеры Cray-1, а затем и Cray-2.