Саровский треугольник
Когда в начале эпохи «холодной войны» в США разрабатывался план ядерного удара по СССР, то в числе приоритетных целей помимо Москвы, Ленинграда и других мегаполисов значился также один неприметный городок в Нижегородской области. Сейчас этот город называется Саров, а когда-то он носил имена Кремлёв и Арзамас-16 — именно там было создано ядерное, а затем и термоядерное оружие Cтраны Cоветов.
Сейчас Саров продолжает оставаться закрытым для посторонних городом (в официальной терминологии «Закрытое административно-территориальное образование» — ЗАТО), а крупнейшее градообразующее предприятие — Институт экспериментальной физики (он же РФЯЦ ВНИИЭФ) работает по большей части на оборонку. Но парадокс заключается в том, что второй по величине и значению работодатель в Сарове — это корпорация Intel, при всей своей транснациональности, имеющая вполне американское происхождение. Как же бывший секретный «почтовый ящик» уживается с экономическим столпом «потенциального противника»?
Уживается, надо сказать, неплохо, хотя и не без конкуренции. Прежде всего за умы обитателей Сарова. Конечно, в местном офисе Intel работает на два порядка меньше сотрудников, чем во ВНИИЭФ (из 90 тысяч жителей города 21 тысяча трудится в институте), но для поддержания духа соперничества хватает и этого. Зарплаты на предприятиях примерно паритетны (несмотря на государственное финансирование ВНИИЭФ), а если кто-то из интеловских или институтских сотрудников почему-то увольняется, то нередко находит работу у «противной стороны», благо и там и там много занимаются программированием.
Собственно, Intel и обосновался в Сарове (кстати, это был первый R&D офис компании в нашей стране) именно в расчете на местные «интеллектуальные сливки», собранные за полвека в «ядерном заповеднике». В советское время в Саров охотно приезжал цвет отечественной науки, благо в городе были созданы идеальные условия для работы и жизни: от щедрых зарплат до обычных магазинов, торговавших (причем без всяких талонов) товарами из приснопамятной «Березки». После развала СССР местное благополучие слегка подувяло, но на фоне соседних провинциальных городов Саров до сих пор очень выделяется. Достаточно сказать, что уровень безработицы в городе небывалый по России — всего один процент.
Офис мнится в чистом поле
Саровский сайт (это слово употребляется в корпорации для обозначения любого локального офиса или предприятия) Intel — самый дешевый в содержании среди всех трех сотен мировых офисов корпорации и тому есть несколько причин.
Первая причина — это гуманная арендная плата. Что, впрочем, не удивительно, если учесть, что располагается офис в чистом поле. Ну, конечно, не совсем в чистом, в семи километрах от Сарова находится так называемый Сатисский технопарк. Одно офисное здание на две сотни мест занимает Intel (причем занято сейчас лишь чуть больше половины мест, остальное оставлено «на вырост»), второе — поменьше — полтора десятка мелких фирм, плюс еще ресторан, гостиница и несколько хозяйственных строений. По периметру передвижной забор, а за ним — то самое чистое поле с зубчатой кромкой леса на горизонте. Территория у технопарка обширная, но освоена лишь небольшая часть: если возникает потребность построить еще что-нибудь, то забор просто в очередной раз передвигают в сторону леса.
Сейчас вот есть намерение построить гостевые дома для посетителей интеловского офиса: селить их в саровских отелях сложно (город-то закрытый, на оформление разрешения уходит много времени), а в относительно недалеком Дивеево (ехать около часа) своя специфика. Хотя гостиниц здесь немало, но цены не уступают московским, да еще не во всякое время можно найти свободные места.
Раньше интеловский сайт располагался в самом Сарове, но закрытость города плодотворной работе не способствовала. Пришлось переехать. При этом все сотрудники продолжают жить в Сарове, так что на въездном КПП они гости частые и могут поведать немало историй из местного фольклора. Например, про девочку в багажнике, которую незадачливый папа зачем-то пытался вывезти из города без оформления соответствующих документов. Обычно машины на выезде не досматривают, но родителю не повезло — то ли нервный тик выдал, то ли соседи настучали — в общем, повязали его прямо на КПП. Хотя такие случаи, конечно редкость, жизнь в Сарове течет спокойно и размеренно, плюс интеллигентные соседи, свежий воздух — в общем какой-то программистский рай. И, как гордо замечает очаровательная управляющая саровским филиалом Intel Дарья Кирьянова: «у нас в городе и боулинг есть»…
Параллельная вселенная
Здесь пора рассказать о второй причине дешевизны интеловского офиса — профиле работы саровского сайта. Здесь не производят микросхемы, не упаковывают их в корпуса, не исследуют на сложных и дорогих приборах физику полупроводников. Все, что нужно сотрудникам сайта для работы — это компьютеры: в Сарове по большей части разрабатывают ПО для повышения производительности и распараллеливания вычислений.
Параллельные вычисления вообще тема горячая. «Ломовое» повышение тактовой частоты процессоров уже давно забуксовало (помните, как раньше мегагерцы «вымахивали» за год?). Вполне вероятно, что скоро чипостроители упрутся в фундаментальные барьеры миниатюризации, а значит и повышения производительности «кремниевой технологии» (кстати, парадокс заключается в том, что от кремния в нынешних процессорах не так много и осталось, его постепенно вытесняют другие элементы, вроде гафния, но технология по прежнему именуется «кремниевой»). Если не рассматривать отдаленные гипотетические альтернативы вроде экзотических спинтронных вычислений или квантового компьютинга (который кажется уже стал классической «синей птицей», наряду с полетами к другим галактикам и мирным термоядом), то чуть ли не единственным реальным способом дальнейшего наращивания производительности в рамках современных технологий остается распараллеливание вычислений. Причем на всех уровнях: от процессора, содержащего несколько ядер, до кластера, состоящего из множества многопроцессорных систем.
На первый взгляд, задача не представляет собой ничего особенного: просто нужно разбить вычисления на требуемое число параллельно выполняющихся процессов. Закавыка, однако, в том, что в общем случае написать приложение, распараллеленное на кластеры, на порядок дольше и сложнее чем обычную «последовательную» программу. Проблему может пояснить простая аналогия: двести телефонных операторов, обзванивающие базу данных абонентов, выполнят работу примерно в две сотни раз быстрее, чем один-единственный сотрудник колл-центра. А насколько, скажем, ускорится написание книги, если в нем примут участие двести авторов?
Так вот, один из главных проектов саровского сайта это библиотека распараллеливания Intel MPI — система, которая передает информацию от одного процесса другому, независимо от сетевого соединения (Ethernet или что-то еще), операционной системы (Windows, Linux), с автоматической оптимизацией под особенности конкретного кластера. Иными словами, универсальный коммуникатор для тех самых двух сотен авторов, позволяющий им общаться между собой с минимальными задержками.
И, кстати, две сотни — это давно пройденный этап. В 2008 году MPI преодолел порог в тысячу процессов, а к 2012-му поставлена цель в 60 тысяч процессов, что позволит «охватить» суперкомпьютеры, занимающие первые строчки в рейтинге Top500. Хотя примерно 400 систем из последнего списка Top500 построены на архитектуре Intel, в Top30 из них значится лишь 4 системы, что 16 саровских разработчиков этой библиотеки воспринимают как личный вызов.
Заказчики обычно получают Intel MPI в составе пакета Intel Cluster Toolkit, предназначенного для разработки и оптимизации высокопроизводительных параллельных приложений для кластеров. Лицензия на него стоит 1700 долларов, а в его состав, помимо различных компиляторов, входит еще несколько продуктов «саровской выделки» — математическая библиотека для инженерных и научных приложений Intel MKL и анализатор трасс Intel Trace Analyzer and Collector.
Программирование йогурта
Если Intel MPI ориентирован на «завтрашние» параллельные системы, то библиотека высокопроизводительных вычислений Intel IPP — продукт более универсальный. Предназначен он для разработчиков программ, желающих облегчить свой труд и ускорить выполнение приложений.
Библиотека состоит из набора примитивов — «строительных блоков» (криптография, кодирование и распознавание речи, компьютерное зрение и т.д.), оптимизированных для всех «интеловских» платформ от Atom до Itanium и с поддержкой джентельменского набора ОС (Windows, Linux, Mac OS X). В принципе все эти «блоки» разработчик программы может реализовать и самостоятельно, но зачем лишний раз изобретать велосипед, тем более что фабричная модель и так уже близка к совершенству?
В списке потребителей Intel IPP хватает громких имен: от Microsoft, Apple, Adobe и Oracle до Google, Yahoo и Pixar. Причем, сферы применения могут быть самыми разными: например, один европейский производитель продуктов питания инсталлировал у себя на конвейере систему компьютерного зрения, распознающую несвежую кисломолочную продукцию… по цвету. А чтобы компьютеры успевали анализировать продукцию на быстро движущемся конвейере в реальном времени и пригодились наработки саровских программистов.
Раньше Intel IPP был бесплатен, но не так давно за него назначили цену в двести долларов (бесплатная версия под Linux для некоммерческого использования осталась). В Intel уверяют, что сделали это не корысти ради, а исключительно по просьбам уважаемых клиентов. Дескать, использующие IPP компании чувствовали себя неуютно, пока не платили за библиотеку деньги: нет платы, нет и должной ответственности поставщика за свой продукт. Теперь ответственность появилась и все довольны — двести долларов за инструмент разработки это, по большому счету, копейки.
Ловцы фотонов
Среди разрабатываемых в Сарове программных пакетов один стоит особняком — он не предназначен на продажу, а только «для внутреннего употребления» в самой Intel. Речь идет о комплекте программ для моделирования технологий производства полупроводниковых приборов. Работающая над ним группа из 11 человек решает очень сложные и интересные задачи на стыке физики, химии, математики и инженерных наук. Например, плотность тепловыделения в проводниках внутри современного процессора примерно такая же, как в ядерном реакторе. Как сделать так, чтобы нагрев почти до температуры плавления меди не привел к фатальной деформации процессора из-за неравномерного теплового расширения разных материалов?
Или вот другой пример. Современный литографический процесс использует очень «грубое» излучение с длиной волны 193 нм для прорисовки тончайших элементов размером в три десятка нанометров. Как правильно учесть все волновые эффекты и сложную фотохимию резиста, чтобы получить на выходе именно ожидаемый рисунок?
Конечно, никакая самая расчудесная программа не способна пока заменить эксперимент и новые процессоры все равно отрабатываются в кремнии — на инженерных образцах. Но разработанное в Сарове ПО позволяет многократно ускорить этот процесс, заранее отбрасывая заведомо нежизнеспособные варианты.
По эту сторону забора
Помимо гордости за державу и отечественные умы, есть у саровского соседства интеловского офиса разработки и «ядерного» института еще одна практическая сторона. Как объявил прошлым летом президент Дмитрий Медведев, в Сарове к 2011 году должен быть построен суперкомпьютер рекордной для нашей страны петафлопсной производительности — прежде всего для моделирования процессов старения и контроля боеготовности ядерного оружия. Таким образом, есть надежда, что труды интеловских программистов по распараллеливанию вычислений на многие десятки тысяч процессов пригодится не одним лишь американским Национальным исследовательским лабораториям.
Кстати реализовать эту программу стоимостью в 2,5 миллиарда рублей внутри закрытой территории города будет непросто — один из выходов заключается в перемещении части сотрудников ВНИИЭФ в Сатисский технопарк. И забор, видимо, опять придется передвигать в сторону леса.
Владислав Бирюков
14/03.2010
Отзывов в форуме: 0
