Перспективы компьютерных технологий

Евгений Рудометов.
authors@rudometov.com

Стремительное развитие компьютерных технологий, осуществляемое в условиях международной интеграции, требует координации работы специалистов разных стран. Этому способствует Форумы разработчиков IDF, весеннюю серию которых открыл IDFSpring 2004 в Сан-Франциско (США, Калифорния), а продолжат сессии в других странах, включая Россию (17 мая) и Украину (28 апреля).

Лицо современной цивилизации стремительно меняется. Постепенно уходит в прошлое некогда популярная доктрина групп А и В и связанная с ними идеология. Сокращается доля традиционных производств и стремительно увеличивается доля так называемых высоких технологий, среди которых центральное место в настоящее время и на ближайшую перспективу занимают полупроводниковые и компьютерные технологии. Эти перспективные технологии, ставшие образующими для ряда отраслей промышленности, являются основой, новым базисом, современной цивилизации – цивилизации, которую по праву можно назвать информационной.

Действительно, информационные технологии и связанные с ними отрасли занимают все большую долю в современном хозяйственном механизме, принося до 90% прибыли высокоразвитым странам, являясь их источником богатства и процветания.

Правда, необходимо отметить, что последние несколько лет наблюдался значительный спад в наукоемких отраслях производства. Это дало даже основание для ряда аналитиков говорить о перегреве рынка инвестиций, переоценки акций наукоемких производств и даже закате компьютерных технологий.

Но, как предупреждал один из виднейших руководителей, CEO корпорации Intel, Крейг Барретт: “Общим для всех кризисом является то, что они рано или поздно заканчиваются». Кроме того, он предупреждал, что этот кризис будет непродолжительным и выиграет тот, кто сумеет использовать этот период для реорганизации своих структур и эффективного применения ранее накопленных средств.

В соответствии с предсказанием скорого окончания тяжелых времен для информационных технологий для наукоемких производств сегодня можно наблюдать окончание кризиса. Более того, в настоящее время фирмы, которые сумели эффективно распорядиться доступными им ресурсами и не снижали инвестиции в перспективные технологии, испытывают небывалый подъем деловой активности, наращивая производство и выпуск наукоемкой продукции: по некоторым оценкам рост продаж компьютеров в 2004-2005 годам составит более 15%, относительно благополучного 2003 года.

Высокие темпы развития полупроводниковых и компьютерных технологий, связанных с привлечением и расходованием значительных ресурсов, требуют тщательного планирования процессов исследования и производства. Это планирование невозможно без координации работы многих сотен тысяч специалистов, занятых в современных, международных, интеграционных процессах.

Именно этой цели направлены многочисленные научно-технические встречи, семинары, конференции. Среди таких мероприятий, пожалуй, самым авторитетным является традиционный Форум для разработчиков, получивший наименование IDF (Intel Developer Forum, далее - Форум IDF), состоящий из серии международных сессий, проводимых последовательно в разных странах мира, характеризующихся высокими темпами развития IT-технологий. К слову сказать, начиная с 2002 года, сессии Форума для разработчиков стали проводиться  проведены в России — в 2002 и 2003 гг. Местом этих мероприятий была выбрана Москва, однако уже в 2004 году в России планируется провести сессии IDF уже дважды и в двух городах: весной  — в Новосибирске (17 мая), а осенью — в Москве.

Оценивая значение этих мероприятий, необходимо напомнить, что IDF является крупнейшим мероприятием для разработчиков аппаратных средств и программного обеспечения.  Форум IDF собирает ведущих представителей науки и техники для рассмотрения различных вопросов, связанных с передовыми компьютерными технологиями и продукцией электронных отраслей, предназначенных для персональных компьютеров, серверов, коммуникационного оборудования и карманных вычислительных устройств.

На сессиях Форумов анализируются темпы развития указанных отраслей,  рассматриваются проблемы, анонсируются новейшие технологии и изделия, выпускаемые не только основным устроителем – корпорацией Intel, но и другими компаниями. Кстати, на одном из Форумов, состоявшимся несколько лет назад, вице-президент и главный директор по технологиям Патрик Гелсингер предложил еще один вариант расшифровки аббревиатуры IDF: Industry Developer Forum, подчеркнув значение Форума для индустрии. Кроме того, из всех мероприятий, проводимых в рамках IDF, разработкам корпорации Intel посвящено немногим более 50%, остальная же часть принадлежит достижениям других компаний и фирм, участвующих в работе Форумов IDF для разработчиков.

Очередной такой Форум для разработчиков – IDF Spring 2004 состоялся недавно в Сан-Франциско (США, Калифорния).

Этот Форум открыл весеннюю серию 2004 года и был посвящен актуальным проблемам отрасли на этапе выхода ее из глубокого кризиса, а также перспективным полупроводниковым и компьютерным технологиям. В дальнейшем осуждение этих вопросов будет продолжено на сессиях в других городах и странах, включая теперь и Россию, где впервые состоится не только осенние мероприятия, уже традиционно проводимые в Москве, но и весенние – в Новосибирске.

Возвращаясь же к IDF Spring 2004, необходимо отметить, что для работы в Форуме были приглашены около пяти тысяч участников, среди которых были бизнесмены, ученые, инженеры и представители наиболее популярных средств массовой информации.

А теперь немного о некоторых технологиях и изделиях, вызвавших наибольший интерес.

В этот раз еще до открытия Форума для журналистов были проведены несколько пресс-конференций. В ходе данных мероприятий специалисты Intel рассказали о ряде исследовательских работ, анонсировали новейшие технологии и продемонстрировали образцы некоторых перспективных изделий.

Среди представленных в ходе данных пресс-конференций новейших разработок, бессомнения, наибольший интерес заслуживают исследования в области фотоэлектронных изделий. Данные исследования получили обобщающее наименование фотоника.

Перспективность данных исследований заключается в том, что свет, как известно, обладает беспрецедентной информационной емкостью. Именно этим объясняется популярность волоконно-оптических линий связи, стремительно вытесняющих традиционные медные провода. Кроме того, в отличие от электрических световые сигналы не подвержены искажениям, вызванным воздействием электрических и магнитных полей. Отсюда следует высокая помехозащищенность передаваемой информации.

Работы в области создания фотоэлектронных приборов ведутся во всем мире. На рынке можно найти множество изделий: от ставших традиционными волоконных линий, коннекторов и соответствующих фотоэлектрических преобразователей до коммутаторов, модуляторов и т.п.

В основе их работы лежат разнообразные фотоэлектрические эффекты, известные из физики, а также ряд технологий MEMS.

Проблема заключается в том, что используемые до сих пор изделия рассчитаны на частоты, значения которых не соответствует скоростному уровню других компьютерных компонентов. Более того, не соответствует возможностям современных полупроводниковых микросхем.

Вот этот разрыв и удалось в какой-то степени значительно сократить, а в ряде случаев и полностью убрать.

И прежде чем перейти к сути уже реализованных идей, необходимо коснуться еще одной проблемы. Дело в том, что до последнего времени фотоустройства создавались, как правило, в виде отдельных компонентов, требующих соответствующей электронной обвязки в виде полупроводниковых микросхем, ну а тракты фотосигналов создавались на основе стекла с добавками редкоземельных материалов. Стекло обычно использовалось кварцевое, фторидное и т.п.

Теперь же, когда рассмотрены все основные составляющие проблем, стоящих перед специалистами, следует описать суть последних достижений фотоники от Intel. Она связана с объединением традиционных полупроводниковых технологий с фототехнологиями не только в рамках одной микросхемы, но даже  на одном кремниевом кристалле, пользуясь тем обстоятельством, что кремний обладает высокой прозрачностью в диапазоне инфракрасно света.

В ходе пресс-конференции доктор Кевин Канн (Dr. Kevin Kahl, Intel Senior Fellow, Director Communications Technology Lab, Corporate Technology Group, Intel Corporation) и доктор Марио Паниччиа (Dr. Mario Paniccia, Director Photonics Research Lab, Corporate Technology Group, Intel Corporation) описали теорию интегрированного модулятора световых сигналов, созданного на основе одного кремниевого кристалла.

Ученым корпорации Intel удалось разделить пучок света на два одинаковых световых луча Один из этих лучей модулируется, воздействуя на среду его распространения электрическим зарядом. При соединении обоих лучей с учетом сдвига их фаз вновь образуется последовательность световых импульсов-«вспышек». Таким образом в созданной Intel микросхеме модуляция светового потока осуществляется за счет эффекта интерференции двух лучей света, фазы которых  либо совпадают (передается «единица»), либо находятся в противофазе (передается «ноль»).

В настоящее время исследователям Intel удалось создать высокоскоростной модулятор, частота которого составляет 1 ГГц. Это, по крайней мере, в 50 раз быстрее, чем до сих пор удавалось достичь в подобных системах с помощью традиционных методов и средств. А специалисты утверждают, что достигнутое значение уже в ближайшие годы может быть перекрыто, как минимум, в раз.  

Остается добавить, что кремниевая микрофотоника найдет применение в различных устройствах и система. Например, в системах связи, компьютерной технике, оптических устройствах хранения информации и устройствах оптического управления.

Однако, несмотря на сенсационность данных материалов, следует вспомнить, хотя бы кратко, и о других выступлениях.

В числе перспективных проектов были названы проводимые в Intel работы по исследованию влияния компьютерных технологий и знаний на культуры разных народов и стран. В какой-то степени с этими исследованиями пересекается проект «Цифровой дом», целью которого является расширить функциональные возможности современного компьютера. Это позволит сделать компьютер центром развлечения, связи, обучения и работы. В ближайшей перспективе компьютер должен взять на себя охрану дома и здоровья. Но уже сегодня он способен заменить традиционные аудио и видеомагнитофон, ну и конечно, телевизор.

К слову о перспективах развития домашних телевизионных устройств, журналисты и присутствующие специалисты могли ознакомиться с разработкой Intel, получившей наименование технология LCOS (Liquid Crystal on Silicon). Эта разработка привела к созданию на основе полупроводниковых технологий Intel миниатюрных дисплеев, позволяющих создать высококачественные проекционные экраны и компактные проекторы для домашнего кинотеатра. Но они могут быть использованы и как средства отображения информации компьютерных систем.

Рассмотрение компьютерных технологий было продолжено и в ходе ключевых докладов руководителей корпорации Intel.

Первым было выступление Крейга Барретта, главного исполнительного директора корпорации Intel (Craig Barrett, Chief Executive Officer). Он подтвердил, что по всем показателям самый глубокий кризис в истории существования компьютерной отрасли закончился. И в приоритете оказались те фирмы, которые даже в условиях спада не прекращали своих исследований. Вполне естественно, что в качестве такого примера он привел Intel.

В очередной раз Крейг Барретт обратил внимание присутствующих на ускорение конвергенции компьютерных и коммуникационных технологий и роли, которую играет корпорация Intel в процессах развития беспроводных спецификаций и технологий, таких как IEEE802.11, USB (Ultra Wideband с полосой пропускания до 0,5 Гбит/с) и т. п.

Руководитель корпорации рассказал о работах в области перспективных технологий, к которым относятся хорошо известные Hyper-Threading и Intel Centrino, а также новейшие LaGrande (повышение безопасности вычислений) и Vanderpool (повышение  надежности, гибкости и быстродействия).

Из других перспективных разработок CEO Intel отметил планируемую поддержку 64-битных инструкций 32-разрядными процессорами. Эта архитектура получила наименование технология IA32e.

Говоря относительно этой архитектуры, Крейг Барретт подчеркнул, что речь идет только о рынке серверов и рабочих станций. И эта технология будет реализована уже в 2004 - в следующих поколениях серверных процессоров Intel Xeon. В дальнейшем же по мере расширения рынка программного обеспечения, ориентированного на 64-разрядные вычисления, данная поддержка появится и в процессорах десктопного уровня.

Необходимо отметить, что и Крейг Барретт, и последующие докладчики, и специалисы, участвующие в многочисленных открытых столов, многократно подчеркивали, что архитектура IA32e, предусматривающая реализацию 64-разрядных команд, не является копированием уже существующих архитектур AMD. Более того, неоднократно подчеркивалось, что сама система команд не является собственностью данной фирмы-конкурента. Кроме того, архитектуры процессоров, представленных обоими производителями, являются разными и имеют свои особенности. Эти особенности найдут соответствующее воплощение в системах команд: и в 32-х, и в 64-разрядных командах. Примерно так, как это было сделано в командах MMX, SSE и т.п. Однако во многих командах совместимость будет присутствовать, однако будут, бессомнения, и  отличия. Отличия в изделиях от Intel и AMD будут связаны в основном с разными архитектурами, разными подходами к проектированию процессоров, разными технологиями.

Корпорация Intel, как это неоднократно подчеркивал Крейг Барретт, вкладывает значительные ресурсы в развитие технологий, ориентированных не только на текущие потребности, но и на перспективу.

Как пример перспективных исследований, руководитель Intel привел работы, связанные с конструированием интеллектуальных систем. Одна из таких разработок была анонсирована в ряде последних пресс-релизов Intel. Речь идет об автоматическом управлении автомобилями, реализованном на основе нескольких компьютеров с процессорами Intel Itanium 2 и Intel Xeon.

Но кроме амбициозных проектов, направленных в будущее были и разработки, предназначенные для реализации уже сегодня.

Для корпоративных пользователей это концепция цифрового офиса и серверные технологии, связанные с развитием лидера рынка процессора Intel Itanium2, а также широко популярного среди малых и средних фирм процессора Intel Xeon. Эти планы были озвучены Биллом Сью, вице-президентом и генеральным менеджером подразделения Intel Desktop Platforms Group (William Siu, Vice President General Manager, Desktop Platforms Group) и Майклом Фистерером, старшим вице-президентом и генеральным менеджером подразделения Intel Enterprise Platforms Group (Michael Fister, Senior Vice President General Manager, Enterprise Platforms Group). Они рассказали, например, о планах выпуска серверных процессоров с несколькими ядрами. Это событие ожидается в 2005 году, а уже 2004 году появятся процессоры Intel Xeon с поддержкой 64-разрядных команд.

Новинки рынка мобильных компьютеров озвучили Ананд Чандрасехер, вице-президент и генеральный менеджер подразделения Intel Mobile Platforms Group (Anand Chandrasekher, President and General Manager, Mobile Platforms Group) и Шона Мэлоуни, исполнительный вице-президент корпорации Intel (Sean Maloney, Executive Vice President
General Manager, Intel Communications Group). Из докладов следует ожидать появления в самое ближайшее время нескольких моделей процессора Intel Pentium M с ядром Dothan, выполненных по технологии 90 нм. Этот процессор сможет показать свои достоинства в составе новой платформы Sonoma. Эта платфора предусматривает использование нового чипсета, обеспечивающего поддержку частоты передачи данных по системной шине 533 МГц, а также нового интерфейса Wi-Fi (802.11a, 802.11b и 802.11g). Получат дальнейшее распространение и решения на основе процессоров для КПК (PDA). Их архитектуру, как и процессоров других сегментов рынка, будет продолжать развивать корпорация Intel на основе новейших полупроводниковых технологий. Эволюция этих технологий и основные тенденции в области совершенствования архитектуры процессоров стали объектами рассмотрения в докладе и на «круглом столе» Патрика Гелсингера, вице-президента и главного директора по технологиям Intel (Patrick Gelsinger, Senior Vice President and Chief Technology Officer).

Он рассказал об истории развития полупроводниковых технологий и архитектуры процессоров в условиях уменьшения размеров элементов, составляющих основу микросхем, а также сформулировал основные цели и задачи будущих систем.

Но эта тема уже следующих статей.