"אלמנטים דמויי FPGA ישולבו בכל המחשבים המהירים"

19 ספטמבר, 2010

סגן נשיא יבמ לחדשנות, ד"ר ברנרד מאיירסון: "הם יאפשרו לאתר אלגוריתמים מובחנים בתוך התוכנות, לצרוב אותם בתוך המעבד, ולהריץ אותם במהירויות המאפיינות חומרה"

מאיירסון סגן נשיא יבמ לחדשנות — ברנרד מאיירסון. היה ממציאי הסיליקון גרמניום

"בתוך חמש שנים נראה שינויים מהותיים במבנה המעבדים בתוך מחשבים. הם ייבנו באמצעות טרנזיסטורים תלת-מימדיים וכל מעבד יכיל אלמנטים דמויי FPGA שיאפשרו לאתר אלגוריתמים בתוכנה ולבצע אותם ישירות באמצעות החומרה". כך העריך ד"ר ברנרד מאיירסון, סגן נשיא בכיר לחדשנות בחברת יבמ, במהלך מפגש עם עיתונאים בכנס השנתי של יבמ שנערך בשבוע שעבר במתחם אבניו באירפורט סיטי.

ברמת המיקרואלקטרוניקה, הוא סבור שהמעבר למבנה תלת-מימדי הוא הדרך היחידה להמשיך בתהליכי המיזעור ולקבץ יותר טרנזיסטורים בשטח נתון. "הטרנזיסטורים החדשים יהיו אנכיים ולא אופקיים כפי שהם מיוצרים כיום. הטכנולוגיה הזו צפויה להיות יקרה משמעותית מזו הקיימת כיום, והדבר יוביל להמשך מגמת המיזוגים והרכישות בתעשיית הסמיקונדקורס, ולירידה נוספת במספר השחקנים בשוק".

ברמת ארכיטקטורת העיבוד, הוא צופה שמעבדי הדור הבא יכילו מעגלים המחקים את פעולתם של רכיבים מיתכנתים (FPGA). "כאשר המעבד יפעיל תוכנה חדשה, הוא יבדוק אותה באמצעות תוכנות ניטור אשר יזהו פרטי קוד שהביצוע שלהן באמצעות צריבה בחומרה הוא יעיל יותר. הן ישלפו אלגוריתמים אלה, יצרבו אותם בתוך המעבד, ומרגע זה הם יפעלו כמרכיבי חומרה. בכך ניתן יהיה להשיג שיפור של פי 10 עד פי 100 במהירות הביצוע של המעבדים".

במפגש עם כתבים ובלוגרים, הסביר מאיירסון כי למרות שעיקר הכנסותיה של יבמ הן מתחום התוכנה, יש לה עניין מיוחד לשמור על מעמדה כחברה חדשנית בתחום השבבים. "אנחנו לא מדווחים למי אנחנו מוכרים שבבים, אולם אנחנו לא מאלצים את הלקוחות שלנו לפרסם אותנו על מוצריהם באמצעות סמלים כמו 'IBM Inside'. לדעתנו טכנולוגיה טובה צריכה להיות בלתי נראית. למחקר שלנו בתחום השבבים יש חשיבות קריטית עבור המחשבים של יבמ, מכיוון שכדי להטיח עמידה בלוחות זמנים וכדי לפתח תמונה הוליסטית של המחשב, יש צורך בידע גם בתחום השבבים וגם בתחום התוכנה".

Embedded DRAM

בתור דוגמה הוא הביא את פיתוח טכנולוגיית Embedded DRAM. "במהירויות גבוהות מאוד יש למרחק בפיסי של המוליכים השפעה משמעותית על ביצועי המחשב. גילינו שהצורך של המעבד לגשת אל זיכרון המטמון או אל הדיסק הקשיח מאיטים את מהירותיות העיבוד בצורה משמעותית. הפיתרון שלנו היה פיתוח מעין זיכרון מטמון בתוך המעבד עצמו, אשר בנוי בטכנולוגיית DRAM בעלת רמת דחיסות גבוהה מאוד. כיום המעבדים המהירים של יבמ, כמו Power6 ו-Power7, כוללים את טכנולוגיית EDRAM".

מאיירסון עצמו חתום על אחת מההמצאות החשובות בתחום השבבים: בתחילת שנות ה-90 הוא פיתח טכניקה המאפשרת לשלב סיליקון עם גרמניום ולייצר שבבים עשויים מתרכובת של סיליקון וגרמניום (SiGe). טכנולוגיה זו הוכיחה עצמה בשנים האחרונות כיעילה ביותר לייצור שבבים מהירות לאותות מעורבים, הכוללים גם אותות אנלוגיים וגם אותות דיגיטליים.

כיצד יבמ מתמודדת עם העלויות הנוסקות בפיתוח שבבים?

מאירסון: "אנחנו יודעים שאיננו יכולים לעשות הכל בעצמנו, לכן אנחנו נעזרים בשיתופי פעולה לבניית פלטפורמות משותפות. כיום אנחנו מפתחים טכנולוגיות חדשות בשיתוף פעולה עם סמסונג, STM, פריסקייל ואחרים. בנינו אקו-סיסטם מלאה שיצרנים מובילים בתעשייה מעבירים אליה ידע ותקציבי מחקר. זהו מודל פתוח, העומד בניגוד למודל הסגור של אינטל. אולם צריך לזכור שזהו מודל פתוח מוגבל: הקניין הרוחני אינו חופשי, אלא עומד לרשות השותפים בלבד".

למה אתה מתכוון כשאתה אומר שלחברת יבמ יש התייחסות הוליסטית למחשב?

"דוגמא טובה לכך היא התהליך שבו פותח המחשב-על Blue Gene. מספר מהנדסים ביבמ שאלו את עצמם כיצד הם יכולים לשפר מערכות קיימות בטכנולוגיה מוכחת. הם ביצוע ניסוי שבמהלכו לקחו מעבד קיים ושילבו בו אלמנטים קיימים אחרים, כמו זיכרון ומערך תקשורת. שילוב מספר מודולים כאלה ביחד העניק מחשב בעל עוצמה גדולה מאוד שהיה קטן פי 100 ממחשבי-על בעלי ביצועים מקבילים וחסכוני פי 20 באנרגיה. הדבר הזה התאפשר רק בזכות גישה הוליסטית לבעיה".

לדבריו, יבמ לא בונה מוצרי צריכה בסין, מכיוון שאין בכך חדשנות טכנולוגית. "טכנולוגיות רבות שנולדו בעידן ה- ThinkPad הובילו להופעת ה- Netbook. מוצרי צריכה אינם חדשנות, אלא אקסטרפולציה של טכנולוגיות קיימות. אם אני יכול לבנות מחשב-על או לבנות זיכרון פלאש, אני מעדיף לבנות מחשב-על".

משחקים באינטואיציה

להערכתו פריצת הדרך הבאה בתחום התוכנה תהיה בטיפול במידע בלתי-מובנה. משחק שחמט, למשל, שהוא בעל אוסף חוקים מצומצם ומספר מהלכים סופי וניתן לחישוב, מבוסס על מידע מובנה. בניגוד אליו, משחק הטלוויזיה Jeopardy מבוסס על התמודדות עם מידע בלתי-מובנה. Jeopardy הוא השעשועון הטלוויזיוני הפופולרי ביותר בארה"ב כיום. במסגרתו השחקן מקבל תשובה לשאלה כלשהיא – והוא צריך לנחש את השאלה.

בשנים האחרונות מפתחת יבמ את מחשב-העל Watson, במטרה שיתמודד מול בני-אדם ב-Jeopardy. יכולת החישוב ב- Jeopardyדורשת יכולת בניית הקשרים אינטואיטיביים, הבנת שאלות מילוליות, היכרות מעמיקה עם עולמות תוכן שונים וכושר ניסוח בשפה אנושית לכל דבר. המחשב של יבמ לצורך זה מבוסס על מעבדים מסחריים מסדרת Power. הוא כורה מידע מתוך האינטרנט, בונה לעצמו בסיס ידע ומשתמש בו כדי לנחש את השאלה.