Питер Сейбел - Кодеры за работой. Размышления о ремесле программиста
В частности, во время этого спора Стив говорил, что больше не нужно создавать оптимизаторы, потому что теперь обо всем позаботится сам программист. Что это, на самом деле, задача программиста. Стимулом к созданию языка Си послужили три проблемы, которые невозможно было разрешить в рамках высокоуровневых языков. Первая - управление прерываниями. Вторая - распределение ресурсов, возможность перехватить управление и передать его следующему процессу в очереди. Третья - распределение памяти. Ничего из этого нельзя было решить с помощью высокоуровневого языка. Что и стало поводом для появления Си.
Сейбел: Как вы считаете, с существованием языка Си можно было бы смириться, ограничив его применение ядром операционной системы?
Аллен: О, да. Это было бы прекрасно. Действительно, нечто подобное нужно, чтобы эксперты могли бы проводить действительно тонкую настройку без особых препятствий, ведь решение этих проблем действительно очень важно.
К 1960 году у нас было множество прекрасных языков: Лисп, APL, Фортран, Кобол, Алгол 60. Это языки более высокого уровня, чем Си. С момента появления Си мы серьезно деградировали. Си уничтожил нашу способность прогрессировать в автоматической оптимизации, автоматической параллелизации, автоматическом отображении языков высокого уровня в машинную архитектуру. Это одна из причин, по которым компиляторы, по сути, больше не изучаются в колледжах и университетах.
Сейбел: При том что курсы по созданию компиляторов определенно читаются?
Аллен: Не во многих университетах. Это ужасно. До сих пор проводятся конференции, создаются хорошие алгоритмы, проводятся хорошие исследования, но отдача, по моему мнению, абсолютно минимальна. Все из-за того, что языки вроде Си слишком уж локализуют решение проблем. Подобные языки - вот что уничтожает компьютерные науки как предмет.
Сейбел: Но большинство современных новейших языков - более высокого уровня, чем Си. Например, Java, C#, Python и Ruby.
Аллен: Да, но они все равно излишне локализуют решение. Суть в том, что они точно указывают местонахождение данных. Если вы посмотрите на упомянутые мною языки (Лисп, APL, Фортран, Кобол, Алгол 60), то они не указывали местонахождение данных и как их перемещать, где их размещать в компьютере. В конечном итоге ключевым является значение данных в любой момент.
Сейбел: Но лишь немногие языки, вроде Си или C++, по-прежнему используют указатели в чистом виде. В Java есть сборка мусора, и данные перемещаются. По-вашему, это тоже излишняя локализация?
Аллен: Да. Я убеждена, что есть возможность сделать с данными то же самое, что мы сделали с вычислениями в мире оптимизации. Мы не очень хорошо умеем управлять данными. У нас нет хороших методов автоматического управления данными - установления местонахождения данных, которые будут использоваться совместно.
В настоящее время ведется много захватывающих исследований в разных направлениях. Но, думаю, не хватает более глобальных, более смелых решений. Многие исследования происходят в пространстве, ограниченном современными реалиями или современными представлениями о проблеме. Ничего не изменится в мгновение ока - уже написаны миллионы строк кода. Но мы должны начать избавляться от оков, вроде “это будет сделано здесь, а вот это - тут”.
Сейбел: Вся ваша профессиональная деятельность во многом была связана с высокопроизводительными вычислениями. Однако, скажем, к 2019 году у каждого ноутбука будет 1000 ядер. Будет ли это означать, что создание высокопроизводительных и пользовательских компьютеров станет одним и тем же? Или с высокопроизводительными вычислениями все всегда будет совсем не так, как везде?
Аллен: Это, наверное, зависит от того, где мы сейчас на этой шкале. Дойти до петафлопсов - текущая задача высокопроизводительных вычислений, и я не знаю, каким образом эта задача будет решена. Естественно, битва за производительность будет вестись с помощью много-ядерности, поскольку ее движущие идеи - сокращение потребления энергии и множество других благих идей, а также решение некоторых задач на уровне элементарной физики.
Поможет решению этих задач и соревновательный элемент. Но использование этого множества ядер переводит проблему из области аппаратного обеспечения в сферу ПО, где, как мне кажется, мы не готовы ни к какому прогрессу. Использовать эти ядра - вот задача, которую нужно решать новым уровням языков. Нам нужно полностью исследовать эту проблему. Но для этого необходимо радикально новое мышление.
Думаю, за эти первые 50-60 лет (ENIAC появился в 1943 или 1944 году) мы создали не только превосходное, восхитительное - просто потрясающее - наследие, но и несколько вещей, от которых нужно избавляться. Чтобы их заменить, потребуется очень много времени, и, думаю, трудно предсказать, как все это будет развиваться. Но это развитие пойдет очень быстрыми темпами, если мы сможем применить новое мышление в нужных местах. Мы знаем, как проводить вычисления на большом объеме данных, но мы понятия не имеем, каким образом передать данные на вычислительные элементы компьютера.
Сейбел: Вы можете привести простой пример того, что понимаете под передачей данных на вычисление - в противоположность тому, что мы сегодня знаем, как делать?
Аллен: Для меня это означает собственноручно управлять данными. По сути, сегодня мы это делаем с помощью ссылок - они передаются посредством аппаратного обеспечения или фундаментальными операционными системами и системами поддержки. Зачастую эти ссылки располагаются на самом базовом уровне.
Сейбел: В том смысле, что возможен указатель внутрь структуры или массива?
Аллен: Да, на его элемент. После чего значение передается - в зависимости от протоколов аппаратного обеспечения или самой архитектуры - туда, где оно может быть использовано как часть вычислительного процесса.
Но это можно сделать иначе - организовать местонахождение данных в их относительных положениях как объект для оптимизации. Кроме того, зачастую то, что хорошо для одного вычисления, плохо для другого. Какая-либо организация, даже простейших вещей вроде матриц, не годится, если вы пытаетесь получить к ней доступ по-иному. Таким образом, речь идет о противопоставлении сочетания порядка доступа и местонахождения. Возможно, потребуется проделать какую-то работу по разработке архитектуры или аппаратного обеспечения, но мне кажется, что это возможно сделать, если мы вернем ряд функций, касающихся ссылок и адресации, аппаратному обеспечению. Есть компьютеры, где в момент поступления данных в память можно выполнять достаточно много преобразований. Там можно осуществлять преобразование данных.
