ムーアの法則後の効率性の発掘

Tiffany Trader

コンピュータは、殆どのWeb接続された人間が日常的に接触するインタフェースよりもはるかに沢山ある。ハードウェアとソフトウェアの広大な配列を横断して通信しなければならない数千の命令を我々の多くは当然のように思うが、これは計算時間からナノ秒を削るために仕事しているコンピュータ科学者やエンジニア、ウィスコンシン大学の研究者のMark Hilのような人々、の事ではない。

ウィスコンシン大学のコンピュータサイエンスのAmdahl教授と同様に、それはコンピュータ・アーキテクチャに隠された効率性を識別するためのHill教授の研究である。彼は、ソーシャルネットワークの相互作用やオンライン購入のような、コンピュータが幾つかの0と1を扱い、より多くの人間の傾向をともなう何かへこの二進言語を変換する方法を研究している。これを行うために、Hillは計算デバイスからプロセッサ、ネットワークハブ、そしてクラウドへ至り、その後再び戻って来る連鎖反応を追跡する。

Hill教授の興味と重要な研究は、著名なサイエンスライター、Aaron Dubrowによる最近の特集の対象の一部となった。

コンピュータのわかりにくさは、バグではなく主に機能である。 「私たちのコンピュータは非常に複雑であり、それは、殆どの時間、複雑さの殆どを隠蔽するために私たちは仕事しています。何故なら、あなたが常にそれに向き合わなければならないとしたら、問題を解決するか、エンターテイメントを提供するかに係らず、その後あなたが成し遂げたいことを成し遂げることができなかったからです。」とHillは説明する。

過去数十年にわたり、それはの殆どコンピューティング業界全体の行き先がムーアの法則の威光として、この複雑さを隠し続けるために意味を成していた。計算能力がおおよそ24か月ごとに倍増し、より速くより安いシステムは当然のことだった。この「法則」が原子の粒子と財政的見地の限界に達するように、コンピュータエンジニアは、未開発の効率性を識別するために作用する他のすべての計算要素を検討し始めることを基本的に余儀なくされている。より高速なプロセッサを待つことは、もはや現実的な成長戦略ではない。

Hillが焦点を当てているひとつの領域は、コンピュータタスクの性能である。彼は、Facebookのクエリやウェブ検索を実行するような一般的なタスクを一般的なプロセッサが完了するまでにかかる時間がどのくらいなのか測定している。彼は、全体の速度と個々のステップにどのくらいかかるのかの両方を見ている。

彼の成功のひとつは、メモリがとても小さい頃に実装されたページングと呼ばれるいくぶん非効率的なプロセスと行うことであった。Hillの修正は、重要なアプリケーションの特定の部分のためにより単純なアドレス変換方式を採用することにより、選択的ページングを使用することだった。その結果、キャッシュ•ミスが1％未満に減少した。このような解決方法は、ユーザが同じセットアップでより多くのことを行うことを可能とし、彼らが必要とするサーバ数を削減し、その過程で大金を節約する。

「オペレーティング・システムおよびハードウェアの小さな変更が大きな利益をもたらすことができます。」とHillは指摘する。

Hillは、より統一された計算論的アプローチを信奉し、ムーアの法則の鈍化を相殺するのに十分な量の隠れた非効率性が存在することを確信している。

「過去10年間で、ハードウェアの改善が途方もなく遅くなっていて、何が起きているのか見守らなければなりません。」とHillは言う。 「私たちが多くの非効率を絞り出すことで、まだ利益を得られるだろうと私は考えています。彼らはあなたが前に見てきた大規模なモノのようにしようと思いませんが、私は、彼らは我々はまだ、これが何であるか実際にある新しい作品を、有効にすることができていることに十分だということを願っています。」

先進的な研究者が計算性能を高めるために、仮想メモリのプロトコルとのGPUのようなハードウェア・アクセラレータを使用することを支持している。 Hillによると、「一般的なコンピュータ」には最後の世紀である。 「それはもう適切ではありません。あなたは間違いなく、そのコンピュータを置く場所を考えなくてはなりません。それはスマートダストの一片ですか？ それはあなたの携帯電話の中で、またはあなたのラップトップの中で、もしくはクラウド上ですか？ そこには異なる制約があります。 」と彼は言う。

Hillと一緒に最上位の米国のコンピュータ科学者は数十人は、 21世紀のコンピューティングが直面する課題やパラダイムシフトの多くを概説するコミュニティホワイトペーパーを書いている。これらには、単一のコンピュータからネットワークやデータセンターへの移行、ビッグデータへ関連するコミュニケーションの重要性、そしてパワーとエネルギーが支配的な制約になってきている新エネルギー優先の現実が含まれている。そのペーパーはまた、現れる可能性のある破壊的な技術も書き込まれている。ただし、手品のような技術は無しに、コンピュータ科学者は既存のハードウェアとソフトウェアを最適化するために何かを行う必要がある。

そのペーパーを読むのはここ：

http://www.cra.org/ccc/files/docs/init/21stcenturyarchitecturewhitepaper.pdf