
Возьмите в руки смартфон. Нажмите кнопку. Где-то внутри корпуса, на кремниевой пластине площадью меньше ногтя, процессор за долю секунды выполняет миллиарды операций. С вероятностью 99% этот процессор работает по архитектурному принципу, который в начале 1980-х годов придумали и назвали двое учёных из Беркли и Стэнфорда.
Сегодня 99% из более чем 16 миллиардов микропроцессоров, производимых ежегодно, являются RISC-процессорами. Они встроены почти во все смартфоны, планшеты и миллиарды встраиваемых устройств, составляющих интернет вещей.
Один из тех двоих — Дэвид Паттерсон. Человек, который придумал само слово RISC. И который после сорока лет в Беркли ушёл на пенсию — чтобы тут же устроиться в Google и взяться за следующий проект.
Дэвид Эндрю Паттерсон родился 16 ноября 1947 года в Эвергрин Парке, штат Иллинойс. Пригород Чикаго, рабочий, без особых претензий на академическую известность. Школу он окончил уже в другом штате — в Торрансе, Калифорния, в South High School.
В 1969 году он получил степень бакалавра математики в Калифорнийском университете Лос-Анджелеса (UCLA), затем — магистра информатики в 1970-м и докторантуру по информатике в 1976-м. Диссертация называлась «Верификация микропрограмм».
Математик, ставший программистом, ставший архитектором процессоров — это типичный путь человека, который ищет не стабильное место приложения сил, а следующую интересную задачу.
Выбор Беркли вместо других университетов был осознанным. На Turing Award он рассказал об этом прямо: «Когда я выпускался из UCLA, я обошёл много мест с собеседованиями. Везде говорили примерно одно: "Преподавание — это не то, что нас волнует, монета обращения здесь — публикации". Меня это тревожило: я собирался проводить многие часы перед студентами, и если я плохо работаю — подвожу их. Если хорошо — подвожу тех, на кого работаю. Когда я приехал в Беркли, всё было иначе. На кафедре действительно заботились о преподавании».
Это был выбор ценностей, а не карьерный расчёт. И именно он определил следующие сорок лет.
В 1977 году Паттерсон присоединился к факультету Беркли в качестве ассистента профессора. В конце 1970-х вся компьютерная индустрия шла в одном направлении: процессоры становились всё сложнее, набор инструкций расширялся, архитектуры громоздились одна на другую. Это называлось CISC — Complex Instruction Set Computing. Чем больше команд умеет процессор, рассуждали разработчики, тем мощнее он будет.
Паттерсон усомнился.
Он начал изучать, какие инструкции программы реально используют чаще всего. Вывод был неудобным: большинство сложных команд вызывается крайне редко. Реальная работа ложилась на небольшой набор простых операций. Зачем же тратить транзисторы и энергию на то, что почти не нужно?
Паттерсон ввёл сам термин RISC — Reduced Instruction Set Computer — и возглавил проект Berkeley RISC. Идея была контринтуитивной и потому революционной: упрощение архитектуры не снижает производительность, а повышает её, потому что простые инструкции выполняются быстрее.
В 1982–1983 годах проект RISC-II создал чип с 40 760 транзисторами — в три раза быстрее и вдвое меньше RISC-I. Именно он стал высоко влиятельной основой для микроархитектуры SPARC компании Sun Microsystems.
Примерно в то же время, в 1980 или 1981 году, Паттерсон познакомился с Джоном Хеннесси из Стэнфорда — тот разрабатывал свой вариант архитектуры, MIPS. Разногласия между RISC и MIPS быстро растворились перед их общим оппонентом — CISC, который в то время использовала вся компьютерная индустрия. Началось партнёрство, которое продлится десятилетия.
RISC был не единственным крупным проектом. С 1989 по 1993 год Паттерсон руководил проектом RAID — Redundant Arrays of Inexpensive Disks — совместно с коллегой из Беркли Рэнди Кацем. Проект резко улучшил скорость и надёжность доступных дисковых хранилищ.
RAID сегодня — повсеместный стандарт в серверных системах и корпоративных хранилищах данных. Идея была изящно простой: вместо одного дорогого надёжного диска используй несколько дешёвых и организуй их так, чтобы выход из строя одного не привёл к потере данных. Паттерсон и Кац дали этому принципу имя, систематизировали его и доказали его эффективность. Следующие три десятилетия индустрия пользовалась результатами этой работы, зачастую не задумываясь о том, откуда она взялась.
Также под его руководством в Беркли развивался проект NOW — Network of Workstations, предвосхитивший идеи облачных вычислений.
Наиболее заметная из его семи книг — «Computer Architecture: A Quantitative Approach», написанная в соавторстве с Хеннесси. Она вышла в 1990 году и сейчас находится в шестом издании.
Более 40 000 студентов ежегодно учатся по учебникам Паттерсона и Хеннесси. Это не академическая статистика — это масштаб влияния. Инженеры, которые сегодня разрабатывают процессоры в ARM, Apple, NVIDIA и десятках других компаний, нередко начинали знакомство с архитектурой именно с этой книги.
Паттерсон получал преподавательские награды неоднократно: Distinguished Teaching Award Калифорнийского университета, премию Карлстрома от ACM, медаль Маллигана от IEEE. Для профессора исследовательского университета такая концентрация педагогических наград — нечто исключительное. Обычно в академическом мире выбирают: либо публикации, либо преподавание. Паттерсон с самого начала отказывался делать этот выбор.
21 марта 2018 года Ассоциация вычислительной техники (ACM) объявила лауреатов премии Тьюринга за 2017 год. Паттерсон и Хеннесси разделили награду «за пионерский систематический, количественный подход к проектированию и оценке компьютерных архитектур с непреходящим влиянием на индустрию микропроцессоров».
Премия Тьюринга несёт денежное вознаграждение в размере одного миллиона долларов. Её принято называть «Нобелевской премией вычислительной науки» — это не преувеличение, а устоявшаяся характеристика самой значительной награды в области информатики.
«Я рад разделить эту высокую честь с моим давним другом и коллегой Джоном Хеннесси», — сказал Паттерсон после объявления. Сдержанная формулировка для человека, чья работа буквально живёт в каждом смартфоне на планете.
В 2022 году они с Хеннесси разделили ещё одну крупнейшую инженерную награду — премию Чарлза Старка Дрейпера Национальной академии инженерных наук, которую также называют «Нобелевской премией инженерии».
В 2016 году, после сорока лет работы профессором в Беркли, Паттерсон вышел на пенсию — и немедленно присоединился к Google в качестве distinguished engineer. Пенсия в его случае оказалась сменой вывески, но не деятельности.
В Google он работает в направлении машинного обучения и аппаратного обеспечения — областях, которые сегодня формируют следующий этап вычислительной истории. Кроме того, он является вице-председателем RISC-V International — организации, продвигающей открытую архитектуру набора инструкций RISC-V.
RISC-V — это своего рода завершение круга. Четыре десятилетия назад Паттерсон придумал RISC как концепцию. Теперь он участвует в создании открытой, бесплатной версии этой архитектуры — той, которую любой разработчик в мире может использовать без лицензионных отчислений. Это не ностальгия, а стратегия: открытые стандарты распространяются быстрее, и следующие 16 миллиардов процессоров могут оказаться ещё более паттерсоновскими, чем нынешние.
В свободное время он играет в футбол, занимается силовыми тренировками, ездит на велосипеде и серфит в прибое. Восьмидесятилетний учёный, чьи идеи работают в каждом кармане на планете, — и который при этом выходит на волну. Трудно придумать более точный образ человека, для которого «упрощение» никогда не означало «остановку».
Дэвид Паттерсон, информатика. Фото с сайта news.berkeley.edu
| Родилась: | 16.11.1947 (78) |
| Место: | Эвергрин-Парк (US) |