?

Log in

No account? Create an account
Почему мнением Нобелевского лауреата Андрея Гейма о Сколково - можно преспокойно пренебречь - Юрий Панчул [entries|archive|friends|userinfo]
Money can buy bandwidth. Latency requires bribing God.

[ website | My Website ]
[ userinfo | livejournal userinfo ]
[ archive | journal archive ]

Почему мнением Нобелевского лауреата Андрея Гейма о Сколково - можно преспокойно пренебречь [Oct. 8th, 2010|01:07 am]
Yuri Panchul
[Tags|]

1. Женское критиканство

На днях сладкая женщина anaitiss написала в твиттере: Россияне получили Нобелевскую премию по физике. Работающие в Манчестере россияне. Привет, Сколково.

Еще через пару дней не менее сладкая, но при этом остепенившаяся женщина radulova (на фотке справа) поместила пост, в котором процитировала: Скептически отнесся Гейм и к попытке создать из Сколково вторую Кремниевую долину. «Я думаю, Кремниевого Сколково никогда не получится. Для меня это звучит так же, как если бы в 90-х годах стали бы создавать электровакуумное Сколково, когда уже поезд давно ушел от вакуумных ламп к транзисторам. Так и здесь», - отметил он.

2. Реальность - суть транзистора не зависит от его физической имплементации

К счастью, товарищи жещины могут не беспокоится - в данном случает мнением товарища физика из Долгопрудного/Черноголовки/Манчестера можно спокойно пренебречь, несмотря на то, что он является лауреатом Нобелевской премии. Дело в том, что он является специалистом только в физике, которая позволяет строить транзисторы, но реальный дизайн реального хардвера слабо связан с тем, как физически устроен транзистор.

Транзистор [для цифровых приложений] - это устройство, которое выполняет следующее действие "если в точке A состояние 1, то пропустить ток из точки B в точку C, а если состояние 0, то ток не пропускать". Если есть возможность выполнить это правило, то транзистор можно реализовать на чем угодно - на лампах, кремнии, германии или графене. Инженеров, которые выучили дизайн на транзисторах одной реализации, можно переучить дизайнить на транзисторах другой реализации.

В принципе, транзисторы можно было бы реализовать даже в Древней Греции - на рабах. Построим 5-10 миллионов рабов на достаточно большой площади и проинструктируем их "если у тебя в руке лепешка, то разреши рабу справа передать его лепешку рабу слева". Если построить рабов в правильной конфигурации, то получится процессор Пентиум. Правда на нем будет трудно играть в компьютерные игры из-за низкой тактовой частоты, но зачем нам компьютерные игры, если среди рабов будут белокурые славянки?

3. Уровни хардвера и софтвера

Транзисторы - это физический уровень технологии.

На него опирается два логических уровня дизайна хардвера. Сначала уровень гейтов и флип-флопов. Гейт - это логический элемент И, ИЛИ, НЕТ и подобные. Флип-флоп - это один бит памяти (реализуется из перекрестно соединенных гейтов). На основе гейтов и флип-флопов реализуется второй уровень дизайна хардвера - RTL (register-transfer-level) - описание изменения состояния флип-флопов из такта в такт часов.

Потом на этом хардвере реализуется софтвер - с кучей своих уровней, от драйверов до сайтов с путинскими и антипутинскими календарями.

Физики, будь они хоть трижды Нобелевскими лауреатами, не понимают и не чувствуют особый хайтек в этих уровнях. Поэтому ценность их мнения о дизайне какого-нибудь планшетного компьютера - не выше, чем ценность их мнения о животноводстве.

4. Что изменилось за полвека

Все эти уровни весьма консервативны. Несмотря на изменение физического транзистора (лампы - индивидуальные транзисторы - микросхемы), суть конструктора "гейт/флип-флоп/часы" слабо изменилась с 1950-х, а многие типа модерновые изобретения были на самом деле сделаны в 1960-х: конвейерные процессоры, суперскалярные процессоры (алгоритм Томасуло в IBM), векторные процессоры, кэши и т.д.

Конечно, кое-что изменилось - например в 1960-х логика была медленнее внешней памяти, а сейчас арифметическая операция выполняется за один такт процессора, а доступ к внешней памяти (в случае cache miss) - за 150-200 тактов. Т.е. если бы перенести в наше время какого-нибудь процессорного гения из 1960-х, то помимо изучения Верилога и другой косметики, ему пришлось бы слегка скорректировать интуицию - например четко помнить про медленную по сравнению с CPU память. Но процессорный гений из 1960-х вполне мог бы это пережить и спокойно бы жил в XXI веке, исправно выплачивая мортгадж в Силиконовой Долине.

В принципе, были попытки радикально изменить эту методологию - например так называемые асинхронные дизайны (см. книжку справа). Но 1) такой подход требовал бы изменить кучу поддерживающих технологий, например технологию логического синтеза, к чему индустрия не готова; 2) до сих пор не предъявлено реальной причины, почему так существенно лучше и 3) это все равно не имеет никакого отношения к потенциальным транзисторам на графене.

5. Выводы - сколковцам желательно не морочить себе голову графеном, и заниматься реальными проектами. А мнением Андрея Гейма пренебречь, невзирая на его Нобель.

Подведем выводы. Бедных Сколковцев очевидно совсем замордовало российское население воплями про графен, физиков и Петрика. Кроме этого, у сколковцев однозначно имеется жажда показухи, которая заставляет их привозить из Калифорнии Арнольда Шварцнеггера, который имеет к хайтеку и модернизации не самое прямое отношение.

На самом деле вместо этих графенов и Шварцнеггеров им можно было бы вложиться в улучшение банального инженерного образования, используя традиционные технологии (Verilog, RTL, computer architecture, logic synthesis, place-and-route, FPGAs, embedded system design), в улучшение контактов с западными компаниями (например, с помощью присутствия российских компаний на выставках) и подобных постепенных мерах. А когда Нобелевские Лауреаты принесут Великий Графен, на него можно будет перенести все традиционные технологии и продолжить жить по старому - повышать частоту, понижать энергопотребление, повышать многоядерность и многотредовость, или просто улучшать потребительские качества гаджетов, построенных на основе этих технологий.



Слева - картинка из патента 1918 года, описывающего флип-флоп (устройство, хранящее 1 бит памяти). C 1918 года до Apple iPad суть этого прибора принципиально не изменилась, несмотря на переход от ламп - к индивидуальным транзисторам - к микросхемам высокой степени интеграции:






Poll #1629066 Как вы думаете, кого могли бы успокоить приведенный мною аргумент?

Как вы думаете, кого могли бы успокоить приведенный мною аргумент?

Сладкую женщину anaitiss
6(8.1%)
Сладкую женщину radulova
6(8.1%)
Известную критикантку физтехов ЖЖ юзершу pontia
3(4.1%)
Знатного коммуниста-сколковца ilya-ponomarev, пригласившего в Москву Арнольда Шварцнеггера
3(4.1%)
Русский народ!
9(12.2%)
Панчул явно имеет зуб на каких-то физиков, из-за которых ему приходилось ездить в Черноголовку на пересдачу
26(35.1%)
В тексте чувствуется желание плюнуть из-за бугра, хотя непонятно каким образом
21(28.4%)
LinkReply

Comments:
[User Picture]From: shepa
2010-10-08 08:16 am (UTC)
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: panchul
2010-10-08 08:23 am (UTC)
Хорошо хоть не chicken (они съедобны)
(Reply) (Parent) (Thread) (Expand)
[User Picture]From: bel_ok
2010-10-08 08:21 am (UTC)

остров ГУЛАГ

Ваше мнение очень ценно для нас.
Особенно в части "реализовать даже в Древней Греции - на рабах."
Именно, что на рабах и в закрытой шарашке тут всё и стараются реализовывать.
Именно против этого и Нобелевские лауреаты и женщины тут.
Здесь почти в каждом крупном проекте стараются создать островные условия для рабов так, чтобы им сбечь было некуда и заплатить им копейки за долгий тяжелый труд.
Мы тут внутри страны такие истории из реальной жизни каждый день слышим от участников событий.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: panchul
2010-10-08 08:26 am (UTC)

Re: остров ГУЛАГ

Я вовсе не идеализирую все аспекты сколковских ваяний. Я пробую избирательно опровергнуть ровно один аргумент Гейма - а именно что якобы строить центр силиконовых технологий бессмысленно, потому что где-то в недрах IBM уже экспериментируют с графеном.


Edited at 2010-10-08 08:26 am (UTC)
(Reply) (Parent) (Thread) (Expand)
[User Picture]From: prote_je_moi
2010-10-08 08:27 am (UTC)
вы охуенны.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: panchul
2010-10-08 08:29 am (UTC)
Спасибо!
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: georg_pik
2010-10-08 08:34 am (UTC)
так кто должен работать в сколково - инженеры или ученые? инженер КИП и А работающий на производстве тоже на таких принципах строит оборудование на основании довольно элементарных утройств работающих на воздухе. но вот если он сам займется производством таких устройств, то почему-то они у него получаются хреновые. и это самый простой случай.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: panchul
2010-10-08 08:44 am (UTC)
Как я написал выше, этот пост не является анализом всех аспектов Сколкова. Я пробую избирательно опровергнуть ровно один аргумент Гейма - а именно что якобы строить центр силиконовых технологий бессмысленно, потому что где-то в недрах IBM уже экспериментируют с графеном. Забить на традиционный силикон и ничего не делать в ожидании Next Big Thing - это путь в никуда.
(Reply) (Parent) (Thread) (Expand)
[User Picture]From: kaafree
2010-10-08 10:04 am (UTC)
А вот безотносительно графена и транзисторов (ну или относительно - как посмотреть) вопрос можно ? Как в штатах происходит вот это самое "перетекание" фундаментальных открытий в прикладную область ? Условно - графен открыли, в каком американском Сколкове сидят мозги и придумывают, как из этого графена сделать транзистор. Ну или там жене подкладку на шубу, не знаю.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: panchul
2010-10-08 05:16 pm (UTC)
Довольно хитрым способом. Сначала физики-ученые в университетах и ученые в больших компаниях с фабриками (TSMC, IBM, Intel и т.д.) придумывают как сделать из этого транзистор. Потом там же (в кооперациии с EDA (Electronic Design Automation)) компаниями в области физического дизайна выясняют, как из таких транзисторов сделать ASIC library. ASIC library - это такой конструктор из примитивных логических элементов (И, ИЛИ, НЕТ, флип-флопы разных типов и т.д.), при котором к каждому элементу прилагается его логическое описание, данные по таймингу в наносекундах, потребляемому электричеству, размеру на кристалле и т.д. Такая библиотека используется всякими программами (synthesis, place-and-route, static timing analysis), чтобы превратить логическое описание на языке Verilog (register transfer level) в файл GDSII файл, описывающий геометрию микросхемы (этот файл потом отправляется на фабрику). Вся эта цепочка полностью абстрагирует дизайнера микросхем и систем от графена (он смотрит только на задержки по времени, бюджет площади и энергии). Также в эту цепочку входят университеты, большие и малые компании. Американский "Сколково" в этом смысле очень распределен.

(Reply) (Parent) (Thread) (Expand)
[User Picture]From: freedom_of_sea
2010-10-08 10:15 am (UTC)

заменить кеш регистрами

почему бы вместо кеша не увеличить кол-во регистров (как я понимаю туда доступ быстр)

Тогда компилятор в compile-time мог бы засасывать в регистры нужные куски памяти, делая это более оптимально чем железная поддержка кешей (которой недоступно знание алгоритма). И процессоры упростились бы за счет отсутствия двухуровневого кеша и алгоритмов их поддержки. И производительность бы возросла за счет более редкого cache-miss

Или сделать десять тысяч регистров в процессоре сложно?
(Reply) (Thread)
From: ya_doran
2010-10-08 10:35 am (UTC)

Re: заменить кеш регистрами

Десять тысяч регистров - это никому не нужно. В принципе.

Открою маленький секрет - с большим количеством данных работать гораздо быстрее и проще, чем с таким же количеством, но разделенным на маленькие части по 8 байт.
(Reply) (Parent) (Thread) (Expand)
[User Picture]From: arifg
2010-10-08 04:02 pm (UTC)
Несколько замечаний:

- Транзистор - это вообще-то аналоговый элемент (причем линейность его характеристики до сих пор в ряде случаев составляет предмет пристального внимания разработчиков), поэтому его полная реализация на рабах будет несколько затруднительной.
- "Флип-флоп" в русском языке называется "триггер" - часто задумывался над тем, почему в русской терминологии используется явно английское слово, притом, что по-английски название этого элемента звучит совсем по-другому.
- Память на триггерах делают достаточно редко (в основном это статическая память), основной запоминающий элемент сегодняшней динамической памяти (RAM) - это конденсатор (обычно реализуется на основе полевого транзистора, при этом для инжекции заряда используется паразитная емкость затвор-исток - классический случай, когда вредное изначально явление было обращено в пользу).

Ну, на так - да.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: panchul
2010-10-08 04:23 pm (UTC)
*** Транзистор - это вообще-то аналоговый элемент ***

"Аналоговость" транзистора не видна уже на switch-level, и тем более на gate-level и RTL-level. Она абстрагируется с помощью ASIC library и static timing analysis. Хардвер-дизайнер цифровых микросхем аналоговость не видит.

*** Память на триггерах делают достаточно редко ***

Я говорю не о "памяти" в программистском смысле, а о внутренних регистрах процессора, причем не только видимых программисту регистрах общего назначения, но и вообще всех регистрах, которые используются для хранения внутреннего состояния процессора от цикла к циклу. Они реализуются как D-flip-flop и подобные конструкции.
(Reply) (Parent) (Thread) (Expand)
(Deleted comment)
[User Picture]From: panchul
2010-10-09 02:33 am (UTC)
Ой, ну что вы, я для сколковцев некрутой и противный.

Им нужен либо "свой", либо какой-нибудь известный в народных массах вождь хайтека типа Стива Джобса, который бы им на высшем уровне вручил божественный огонь (как Прометей), после чего сколковцы распределили бы этот огонь по России.

На самом деле максимум, чем я могу помочь сколковцам, это спросить у нашего маркетинга, чтобы сколковцам устроили экскурсию в MIPS Technologies и рассказали о связанной с электронными гаджетами экосистеме. Я считаю, что связи такого рода полезны и для сколковцев, и для нашей компании. Впрочем, сколковцы могут сделать это и без моего персонального участия, если это их заинтересует.
(Reply) (Parent) (Thread)
[User Picture]From: sundorog
2010-10-09 04:11 am (UTC)
Я не вижу как из фразы Гейма: «Я думаю, Кремниевого Сколково никогда не получится. Для меня это звучит так же, как если бы в 90-х годах стали бы создавать электровакуумное Сколково, когда уже поезд давно ушел от вакуумных ламп к транзисторам», следует, что "строить центр силиконовых технологий бессмысленно, потому что где-то в недрах IBM уже экспериментируют с графеном". Эта связка раскрывается в полном тексте интервью? Если такая связка действительно есть, то это лишь доказывает то, что Гейм понимает, что триггеры могут быть как на основе полупроводников, так и графена.

Не понятно, в чем будет сколковский прорыв. Область полупроводниковой электроники лет за 30(?) уже перепахана вдоль и поперек, там согласно вашему же мнению действительно остается только совершенствовать инженерное образование и производственные процессы, а есть масса других до сих пор молодых наукоемких технологий в которых можно начать с нуля и выбиться в лидеры, например биотопливо, солнечная энергетика, стволовые клетки и вовсе не обязательно графен. Я думаю, что это и имелось ввиду.
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: panchul
2010-10-09 03:56 pm (UTC)
*** Область полупроводниковой электроники лет за 30(?) уже перепахана вдоль и поперек, ***

Первая микросхема на силиконе была создана уже в 1960 году, т.е. область полупроводниковой электроники действительно за 50 лет перепахана вдоль и поперек, НО (!) возможно только на физическом уровне.

Я хотел сказать, что есть куча других уровней, с которыми не все так однозначно.

Область логического синтеза (RTL (register-transfer-level) -> gates): совершенно не развилась область асинхронных дизайнов - альтернативная методология дизайна, без синхронизации всего clock-ом. Вполне возможно, что эта область не развилась по чисто бизнес-причинам - из-за бизнес-доминирования методологии логического синтеза, коммерциализированного Synopsys-ом в конце 1980-х. Если это так, то группа серьезных математиков, электронщиков и программистов могла бы сделать технологию асинхронного синтеза коммерчески viable.

Область behavioral synthesis (трансляция алгоритмического описания функциональности микросхемы в RTL). За последние 20 лет в этой области было сделано (с большим хайпом) много попыток сделать чего-нибудь работающее, но дизайнеры восприняли эти попытки довольно прохладно. Хотя я в этой области скорее пессимист, чем оптимист, существует opportunity для группы разработчиков прийти, проанализировать, что работало, а что нет и почему, и вручить миру нечто работающее, хотя бы для нишевых рынков.

FPGA, reconfigurable computing - возможность эффективного использования микросхем, которые меняют хардверный дизайн "на лету", с помощью перепрограммирования соединений и фунций ячеек огромной матрицы. На FPGA можно создавать не-фон-нейманновские архитектуры и вообще все что угодно. Хотя вокруг reconfigurable computing был создан хайп в начале 1990-х, после чего несколько компаний возлагали надежды на смешанные архитектуры традиционных процессоров и reconfigurable logic, такие архитектуры не стали мейнстримом. В этой области можно что-нибудь выжать, особенно если решить проблему behavioral synthesis.

Область дизайна процессоров и систем. Сейчас происходит несколько исторических моментов, на которых можно поживиться:

1. Конец области действия закона Мура - скоро уменьшение размера и повышение частоты прекратится. Начнется бурное развитие альтернативных способов повышения производительности, в том числе системы с с большим (и/или очень большим) количеством ядер и специализированными процессорами (GPU и другими).

2. Из-за сростания рынков персональных компьютеров, планшетников и mobile может произойти закат Intel x86 которая для этих условий не предназначена (архитектурный багаж нелепостей из 1970-х, высокое энергопотребление и размер, необходимость наличия большого поддерживающего чипсета). Падение винтела может создать не меньше opportunities, чем падение мира мейнфреймов и миникомпьютеров в 1980-х в пользу персоналок и сетей.

Происходит взлет всевозможных гаджетов с Андроидом и не видно новой монополии (Apple на монополию скорее всего не потянет, потому что закрыт).

Россияне вполне могли бы нахвататься необходимых для создания гаджетов технологий и творить, как этим занимаются сейчас например китайцы. Для этого не нужна никакая вековая культура гаджетостроения (я лично знаю человек пять инженеров и менеджеров из Apple iPod/iPad и я не вижу никаких фундаментальных причин для сохранения их особого места на рынке).

*** там согласно вашему же мнению действительно остается только совершенствовать инженерное образование и производственные процессы, ***

Это не "только". Я просто вижу opportunity, в нынешние времена больших технологических перемен, научить кучу народа базовым технологиям, что даст им возможность урвать хоть часть крупного рынка - рынка, на котором они могли бы присутствовать, но не присутствуют, как Ангола какая-нибудь.
(Reply) (Parent) (Thread) (Expand)
[User Picture]From: dom3d
2010-10-17 12:56 pm (UTC)
Юрий, гениальная статья полная здорового сарказма.
Жаль, что Вы тратите свое драгоценное время на эту тупую радулову.
(Reply) (Thread)
From: kutzieff
2010-11-04 05:14 pm (UTC)
Отжег)
(Reply) (Thread)
[User Picture]From: pingback_bot
2011-11-08 02:15 pm (UTC)

Чему и как учат в ПТУ

User yosha_orlow referenced to your post from Чему и как учат в ПТУ saying: [...] ния, что якобы изобретение графена моментально обнуляет все существующие силиконовые технологии [...]
(Reply) (Thread)
(Deleted comment)