Αρχιτεκτονική Ψηφιακών Συστημάτων: Μανόλης Κατεβαίνης Πανεπιστήμιο Κρήτης και Ίδρυμα Τεχνολογίας & Έρευνας Η παγκόσμια κατάσταση και η θέση της Ευρώπης και της Ελλάδας

Η Κλασσική “Αρχιτεκτονική Υπολογιστών” (δηλ. κυρίως: Αρχ. Επεξεργαστών) 60’s: Ομοχειρία (Pipelining) 80’s - 90’s: RISC, ILP, out-of-order,… 00’s: αύξουσα πολυποκότητα, μειούμενο όφελος - κορεσμός; Μ. Κατεβαίνης - Πανεπ. Κρήτης και Ι.Τ.Ε.2

Σήμερα πιά: “Αρχιτεκτονική Ψηφιακών Συστημάτων” Μ. Κατεβαίνης - Πανεπ. Κρήτης και Ι.Τ.Ε.3

Ανισοβαρής Έρευνα Μ. Κατεβαίνης - Πανεπ. Κρήτης και Ι.Τ.Ε.4 Ειδικευμένες Μηχανές, Αναδιατασσόμενο Υλικό, Αποθήκευση, Περιφερειακά, Δίκτυα Διασύνδεσης: από πρωτόγονες έως ημιώριμες αρχιτεκτονικές απλές (απλοϊκές;) τεχνικές μεγάλα περιθώρια βελτίωσης Επεξεργαστές: εξαιρετικά προηγμένες ιδέες και ανεπτυγμένες τεχνικές υπερβολική πολυπλοκότητα υπερβολικό εμβαδόν Si: –1 mm² απλός επεξεργαστής –100 mm² πολύπλοκος επεξ. –επίδοση « 100x

Ειδικευμένο Υλικό: Εκμετάλλευση Παραλληλισμού Συγκεκριμένων Εφαρμογών Μ. Κατεβαίνης - Πανεπ. Κρήτης και Ι.Τ.Ε.5 Πολλαπλές Αριθμητικές/Λογικές Μονάδες: –π.χ. DSP, κρυπτογραφία. Πολλαπλές Μνήμες, Δρόμοι Δεδομένων, Πολυπλέκτες: –π.χ. I/O, μεταγωγείς-δρομολογητές δικτύων. Αναδιατασσόμενο Υλικό: –π.χ. FPGA’s –ευέλικτα προϊόντα όταν ο παραλληλισμός δεν είναι γνωστός από πριν.

Υπάρχει Αναλογία; Μ. Κατεβαίνης - Πανεπ. Κρήτης και Ι.Τ.Ε.6 Μεταγωγείς Δικτύων: : ανώριμες αρχιτεκτονικές μεταγωγέων : Δρομολογητές Διαδικτύου & Ψηφ. Τηλεφ. – ειδικευμένοι, δαπανηροί, γιά μικρή αγορά. 2005(?)- : πλέγματα μεταγωγέων χαμηλού κόστους - SAN, LAN, WAN Επεξεργαστές: : ανώριμες αρχιτεκτονικές “προ-RISC” : Υπερυπολογιστές – ειδικευμένοι, δαπανηροί, γιά μικρή αγορά : συγκροτήματα υπολογιστών χαμηλού κόστους (καταναλωτικών – commodity PC clusters)

Παράδειγμα: Απόδοση Μεταγωγέων x2 Μ. Κατεβαίνης - Πανεπ. Κρήτης και Ι.Τ.Ε.7 Σταυραγωγός (crossbar) με ενταμιευτές μόνο στις εισόδους: Εξωτ.Ταχύτ. ≈ ½ Εσωτ.Ταχύτ. Σταυραγωγός με πρόσθετους μικρούς ενταμ. στις διασταυρώσεις: Εξωτ.Ταχύτ. ≈ Εσωτ.Ταχύτ. Εμπορικοί Δρομολογητές Διαδικτύου: συνήθως 1 η αρχιτεκτονική... Αναλογία: ομοχειραγωγός (pipeline) με 1 εντολή / 2 κύκλοι ρολογιού!

Μα πώς επιβιώνουν τόσο “χάλια” προϊόντα; Μ. Κατεβαίνης - Πανεπ. Κρήτης και Ι.Τ.Ε.8 Η “Στενωπός” μετράει - αλλά η Στενωπός αλλάζει!...

Το Κόστος της Συμβατότητας: Μ. Κατεβαίνης - Πανεπ. Κρήτης και Ι.Τ.Ε.9 Παραλληλισμός Εντολών (ILP) – 90’s, 00’s: –Εύρεση κατά τη μετάφραση ή κατά την εκτέλεση; Επικοινωνία Παρακάμπτοντας το Λειτουργικό Σύστημα: –93-95: “Τηλέγραφος” (ΙΤΕ), “SHRIMP” (Princeton), κ.α. –00’s: Εμπορική εφαρμογή καθυστερεί λόγω ανάγκης αλλαγών στα προγράμματα εφαρμογής. Πρωτόκολα Δικτύου: –γιατί το “Ethernet” επιβιώνει μόνο χάρις στο όνομα; –ποιός θα πρωτοτολμήσει να αντικαταστήσει το TCP; Τεχνικές Υψηλής Επίδοσης είναι γνωστές, αλλά η εφαρμογή τους κοστίζει ή καθυστερεί λόγω ασυμβατότητας!...

Καινοτομία στην Αρχιτεκτονική: η Διεθνής Εικόνα Μ. Κατεβαίνης - Πανεπ. Κρήτης και Ι.Τ.Ε.10 Η.Π.Α.: –σαφής πρωτοπορία σε καινοτόμα προϊόντα. Ιαπωνία, ‘Απω Ανατολή: –πρωτοπορία στην κατασκευή chips. Ευρώπη: –λίγες, καλές, αλλά ανεπαρκείς προσπάθειες έρευνας –αποκαρδιωτικές καθυστερήσεις σε προϊόντα. – → η κατάσταση πρέπει να αλλάξει!

Καινοτομία στην Αρχιτεκτονική: η Ελληνική Εικόνα Μ. Κατεβαίνης - Πανεπ. Κρήτης και Ι.Τ.Ε.11 Διεθνής θέση Ελλάδας ≈ Διεθνής θέση Ευρώπης Ελλάδα εντός Ευρώπης: όχι και τόσο άσχημα.... Ακαδημαϊκά: –(φοιτητές H/W) : (φοιτητές S/W) ≈ (10-20%) : (80-90%), –όπως (κόστος H/W) : (κόστος S/W) ≈ (10-20%) : (80-90%) –Πάτρα, ΕΜΠ: πολλοί ηλεκτρολόγοι – ηλεκτρονικοί, –Κρήτη, Πάτρα: Αρχιτέκτονες Ψηφιακών Συστημάτων, –Αθήνα: βήματα εμπρός. Βιομηχανικά: –12 – 25 εταιρείες ψηλής τεχνολογίας στο χώρο –Αξιόλογες επιδόσεις –Αθήνα, Πάτρα, Κρήτη, Θεσσαλονίκη.

Αρχιτεκτονική Ψηφιακών Συστημάτων: Μ. Κατεβαίνης - Πανεπ. Κρήτης και Ι.Τ.Ε.12 Συναρπαστικός Τομέας –νέες περιοχές, περιθώρια καινοτομίας. Σημαντικός Τομέας –υλική βάση γιά όλη την Πληροφορική Ευρώπη... πρέπει να προοδεύσει... Ελλάδα... μπορεί να προοδεύσει... Συμπεράσματα: θάρρος βούληση σοβαρότητα εργατικότητα οργάνωση