Интернет ошибок не прощает

–X86 – это исторически сложившееся недоразумение,– мэтр и в 80 не утратил полемического задора.
– Вообще-то ей принадлежит 95% серверного рынка, – вяло откликнулся я. Мне не хотелось вступать в спор на сто раз заезженную тему
– А я уже запутался в этих префиксах, — не унимался академик. – 15 байт на инструкцию, это немыслимо!
– Ну, не ice, конечно. Но у кого лучше-то?
– Да у кого угодно, хотя бы у ARM-a.
– Я все же не понимаю. Cложения с умножениями должны быть?
– Должны.
– И сдвиги c логическими операциями?
– Да.
– И загрузки с сохранениями тоже. Какая разница как они называются и кодируются?

Как обычно, правоту учителя я осознал много позже. Когда тоскливым зимним вечером сел писать декодер команд, чтобы как то себя развлечь. Простенький декодер для ARM мне удалось изобразить на VHDL (а знаю я его так себе) за пару дней. Правда, каюсь, у меня была шпаргалка. 🙂

Для X86 не удалось ни за неделю, ни за две, ни за месяц… Даже для базового набора.

Разница здесь даже не только в RISC (Reduced Instruction Set Computing) для ARM и CISC (Complex Instruction Set) для X86. Разница скорее в пути исторического развития. Больше 40 лет назад, а началось все в 1978 году, X86 ISA (Instruction Set Architecture) была вполне себе компактным набором команд со своей внутренней логикой. Но время шло, росла разрядность шин, расширялись регистры (включая SIMD), перманентно возрастало число команд. Тут один паренёк сделал интересную попытку просто посчитать число инструкций в Х86. То ли ему лень было открывать мануал и считать их, то ли он знал о существовании “безымянных” опкодов (команд, у которых даже названия нет), то ли верил во всемогущество логики. Как легко понять, логика оказалась бессильна. 🙂 Кстати, я пытался найти график роста числа X86 инструкций по годам (или по поколениям). Пока не смог (может, есть у кого?). Зато нашел вот такую картинку.

Если честно, я не знаю, сколько сейчас в X86 ISA инструкций. Но хорошо помню все те, в разработку которых сам вкладывался, при этом не отдавая себе отчета в том, что каждый новый бит в ISA снабжается ярлыком “хранить вечно”. А «творцов» вроде меня в Intel было несколько тысяч. И битов для того, чтобы закодировать все их фантазии постоянно не хватало. 🙂 К существующему набору команд добавлялись все новые префиксы: REX, VEX… Последнее четырехбайтовое (EVEX) расширение было введено для AVX-512. К слову, весь набор команд АRM (даже с учетом SVE) убирается в эти самые 4 байта. ARM изначально пошел другим путем, строя свою систему команд на базовых принципах простоты, компактности и расширяемости.

Разницу можно понять, если перейти с точки зрения программиста на точку зрения circuit designer. А она как известно состоит в том, что транзистор – отличная вещь, но переключается медленно, а энергию рассеивает безбожно. И при прочих равных, лучше бы их было поменьше. А теперь взгляните на алгоритм декодирования x86 инструкций(та задача, которую я пытался решить).

И, как говорится, почувствуйте разницу во входных трактах (front end) для ARM и X86. Тут можно возразить, что front end – это совсем небольшая часть ядра, всего около 10%. Да, но не надо забывать, что вся эта логика умножается ещё на количество ядер на чипе. А это уже серьезно.

Eщё одно соображение, что front end – как раз та часть, которая ответственна за backward compatibility. Вы можете смело перелопатить или даже выкинуть back end. Intel, кстати, воспользовался этим в начале 2000-х, заменив архитектуру NetBurst (P4) на Core-M (P3). А вот front end сильно сократить не удастся. Хотя иногда очень хочется, потому что из существующей X86 ISA сейчас используется около 20%. Остальное – пережитки прошлого.

Другой недостаток огромной длины инструкций – относительно частые промахи в instruction cache. Грубо говоря, при равном размере кэшей, количество промахов будет тем больше, чем больше длина инструкции. Конечно, размер кэшей можно увеличивать. Но опять же, это транзисторы, которых могло бы не быть, будь инструкции покороче. По этой же причне я очень настороженно отношусь к разного рода VLIW (Very Long Instruction World) архитектурам. Впрочем, они обладают еще и тем недостатком, что для них очень сложно разрабатывать компиляторы. Тему компиляторов я до сего момента сознательно избегал, поскольку сам никогда их не разрабатывал. Хотелось бы послушать, что скажут знающие люди о прелестях разработки компиляторов для RISC, CISC и VLIW.

И все же, несмотря на огромный накопленный груз legacy, а может быть и благодаря ему, разработчики X86 оказались правы в главном. Принцип backward compatibility свято соблюдается в архитектуре с самого начала. Весь существующий софт работает на новом железе «из коробки». Именно это позволило построить столь глубокую и развитую экосистему вокруг архитектуры. И остается только снять шапку перед инженерами Intel и AMD, которые вопреки отнюдь не идеальному дизайну ISA, на протяжении многих лет сохраняют лидерство в серверном сегменте. Однако, груз legacy становится все тяжелее.

В преддверии новогодних и рождественских торжеств свой профессиональный праздник отмечают люди, благодаря которым в наших домах светло и тепло, в штатном режиме работают шахты, больницы, школы и другие социальные и промышленные объекты.  Это энергетики. Трудно переоценить значение их работы, ведь именно они обеспечивают нам комфорт. О буднях специалистов этой профессии мы побеседовали с главным энергетиком ПП «Энергоуправление» РТК «Востокуголь» Виктором Путренко.

Виктор Иванович, кто повлиял на Ваш выбор профессии?

– Главный толчок стать энергетиком дал мне мой товарищ. Когда учились в 10 классе, у нас проходили уроки в МУПК, тогда он и предложил записаться в группу по изучению электрики. Я согласился. После школы поступил в училище, по окончании которого был уже электромонтером 2 разряда. С этой «корочкой» я пришел молодым специалистом на Свердловский машиностроительный завод: работал электрослесарем ремонтно­машинного участка.

Скажу о том, что понял сразу: работа электромонтера хоть и проста, на первый взгляд, но очень ответственна и не терпит халатного отношения. Будь то монтаж или ремонт воздушных линий, прокладка кабеля или ремонт оборудования трансформаторных подстанций – все это требует от специалиста внимательности и предельной осторожности.

После службы в армии я на завод не вернулся, но вся моя последующая трудовая деятельность напрямую связана с электрикой: несколько лет работал в

телеателье, затем в частной фирме, энергетиком на рынке. Не один год работал начальником участка высоковольтных электрических сетей.

В энергоуправление пришел технологом в измерительную лабораторию. Технологическая служба – одна из важных звеньев в энергетике. Сотрудники лаборатории проводят исследования различных образцов и деталей электротехники. В их обязанности входит контроль за качеством всего оборудования.

Не разочаровались в своей специальности?

– Сначала были какие-­то сомнения, моя ли это профессия. Но на предприятии у меня был хороший начальник и наставник, который привил интерес к работе. Важность работы энергетиков в современном мире трудно переоценить. Целый город может быть парализован из­за повреждения в электрических сетях. Вот тут­то и нужны профессионализм и умения, знания и опыт специалиста­электрика.

В энергетике всегда было сложно, потому что нужно очень много знать. И любой молодой человек, изучая оборудование, инструкции, совершенствуя свои знания, повышает квалификацию. Без этого невозможен карьерный рост в нашей сфере.

А какая, на Ваш взгляд, основная черта настоящего энергетика?

– Энергетика – отрасль строгая. Цена ошибки здесь невероятно высока, поэтому нужно быть дисциплинированным и уметь быстро принимать решения.

За много лет вашей работы наверняка были случаи, которые подтвердили это мнение. Расскажете о них?     

– Да, был эпизод, который запомнился. Коллеги из шахты Свердлова работали в районе поселка Володарск. Один из ребят не рассчитал расстояние до проводов и нечаянно коснулся арматурой. Шансов выжить у него не было.

Помню, еще была ситуация, когда я работал бригадиром. На высоковольтной линии в Краснодонском районе случилась авария, бригада выехала на объект. Опытный электромонтер поднялся на вышке для устранения неполадки, и тут же упал с пятнадцатиметровой высоты. Сказать, что мы испугались – ничего не сказать, но стоит отметить, что никто не растерялся. До приезда скорой помощи мы всячески пытались реанимировать коллегу, непрерывно делали искусственное дыхание. Несмотря на тяжелые переломы и остановку сердца, его вытянули, можно сказать, с того света. Жив-­здоров и сейчас.

Виктор Иванович, Вы человек суеверный?

– Честно сказать – нет, но придерживаюсь пословицы: «На Бога надейся, а сам не плошай». В божественные праздники стараюсь не работать. Но только если я выходной, а на работе – график есть график.

Как близкие относятся к тому, что Вы посвящаете большую часть своего времени работе?

–  Моя супруга Алла всегда относилась и продолжает относиться к этому с пониманием. А все потому, что она и сама работает в этой сфере – она у меня электрослесарь по обслуживаю подстанций. Так что энергетика – это у нас семейное. Кстати, старший сын Александр и средний, Сергей, по образованию – инженеры­энергетики. Однако работать по специальности не хотят. Возможно, по нашим с женой стопам пойдет младший, Иван. Хотя загадывать еще рано, ему только 10 лет.

Если День энергетика – это ваш семейный праздник, то, наверное, и отмечаете его как­-то по­-особенному?

– День энергетика для нас – действительно особенный праздник. Не только потому, что мы с женой работаем в одной отрасли. В этот день, 22 декабря, мы расписались. В этом году у нас значимая дата – 27 лет совместной жизни.

Я – счастливый человек, для этого у меня есть все, о чем только можно мечтать: любимая жена, три сына, внук.

Какие трудности испытывают энергетики в работе?

– Чаще всего электромонтеры работают на улице, причем в походно-­полевых условиях. А это значит, что их работа усложняется природными факторами: солнце, ветры, грозы, ледяные дожди – постоянные спутники их  труда. В условиях непогоды у нас работы становится больше, а аварии и поломки нужно устранять быстро. Электричество нужно людям в любую погоду и в любое время дня и ночи. Когда все спокойно, в доме есть свет, а предприятия работают в штатном режиме, никто о нас и не вспоминает.

Какие советы Вы можете дать молодым энергетикам?

– Не бояться трудностей. Как говорится, глаза боятся, а руки делают. Не лениться, а постоянно учиться, работать над собой.

Ваши пожелания коллективу, «коллегам по цеху» в профессиональный праздник?

– В преддверии профессионального праздника поздравляю всех коллег и, конечно же, ветеранов, которые честно и добросовестно отработали в энергетической отрасли и ушли на заслуженный отдых. Желаю всем энергетикам и их семьям мира, крепкого здоровья, любви, новых трудовых успехов, благополучия, уважения и взаимопонимания.

Алена Руденко

***

Больше новостей — в Telegram-канале «Твой город»