Процессоры и альтернативные технологии

мне всегда было интересно, как бы выглядела архитектура операционной системы ПК, если бы изначельной разницы между ОЗУ - быстрой, но энергозависимой памятью, и энергонезависимыми накопителями не было.

Существовали, конечно, и существуют. Ну, например, транспьютеры. Говорить не чем. Никто не знает, что было бы, если бы массовое производство пошло по другому пути. Информатика - не наука, потому как лишена способности предсказывать.

Говорят, троичное исчисление куда как круче двоичного, и троичные схемы были бы огонь. Да только кому они нужны, с многомиллиардной индустрией двоичных?

Выдалось свободное время. Поэтому решил для расширения кругозора почитать про историю создания микропроцессоров, а также ознакомился с относительно новыми российскими статьями, чтобы оценить, есть ли еще свежие идеи у российских инженеров в этой теме. Случайность в виде алгоритма поисковой системы выдала мне одной из первых в выдаче такую статью:

http://old.izv-tn.tti.sfedu.ru/?p=23013

Ничем не примечательная статья, таких много. Но раз уж написанное в ней воспринимается относительно легко, решил с нею ознакомиться.

Там автор утверждает, что используя непозиционную систему счисления можно создать очень быстрый процессор. В силу отсутствия профильного образования я в этом понимаю намного меньше, чем хотелось бы, но мне интересно, есть ли истина в утверждениях автора, и, если он прав, то почему такие системы счисления не получили массового распространения.

И таких статей тысячи. И в каждой написано, что используя тот или иной неиспользуемый в «массовых» микропроцессорах подход можно добиться больших успехов на поприще процессоростроения.

Была такая построена когда-то: https://ru.wikipedia.org/wiki/Сетунь_(компьютер)

И таких статей тысячи. И в каждой написано, что используя тот или иной неиспользуемый в «массовых» микропроцессорах подход можно добиться больших успехов на поприще процессоростроения.

Гладко было на бумаге… Что касается термоядерного синтеза, так тоже масса концепций, и автор каждой кричит, мол, можно было бы добиться больших успехов. Но, стоит дойти до стадии прототипа, все(почти) они сливают токамакам, а токамаки сами превратились в чудовищных монстров, которых строят, напрягая всю планету.

Про троичную логику уже сказали. Тогда:

Арсенид галлия

Механические ВМ

Пневматические ВМ

Аналоговые ВМ

тысячи их.

Ну, например, транспьютеры.

Транспьютер невзлетел по той же причине, что отнюдь не везде можно распаралеливать задачи ну и в принципе современную видеокарту, всякие там CUDA и OpenCL можно считать небольшим транспьютерным кластером или его аналогом.

Механические ВМ Пневматические ВМ И те и другие сидят в своих нишах АСУ.

Аналоговые ВМ

По мимо использования в АСУ я где-то читал что квантовый компьютер это разновидность аналоговой вычислительной машины.

Там автор утверждает

Там автор просто пересказывает чужие работы.

https://en.wikipedia.org/wiki/Logarithmic_number_system

почему такие системы счисления не получили массового распространения

Во-первых, потому что плюсы не бесплатные, в LNS сложение и вычитание существенно сложнее, чем в плавающей точке. А точность нужна далеко не всегда. Во-вторых, легаси. Оно потенциально, может, и быстрее, но куда девать весь существующий софт? Держать два разных FPU, причём и в процах и в видяшках? А в спецзадачах оно вполне взлетело.

если бы изначельной разницы между ОЗУ - быстрой, но энергозависимой памятью, и энергонезависимыми накопителями не было.

Порча памяти бы вышла на новый уровень: не так работаешь с указателями и половина персистентных данных невозвратно испорчены. Были бы проблемы с обменом данными между компьютерами. Переустанавливать систему пришлось бы вместе со всеми данными. В итоге сделали бы такую же архитектуру как и сейчас с разделением памяти на оперативную и постоянную даже если она основана на одной и той же физической технологии.

https://en.wikipedia.org/wiki/Logarithmic_number_system

IEEE 754 это примерно тоже самое и есть. Можно даже график нарисовать reinterpret_cast<float>(intVal), получится близкое к экспоненте.

сделали бы такую же архитектуру как и сейчас с разделением памяти на оперативную и постоянную

это не единственное возможное решение озвученных тобой проблем

это не единственное возможное решение озвученнах тобой проблем

А как ещё? Либо файлы, либо куча.

IEEE 754 это примерно тоже самое и есть

facepalm.rar.mp3

Спасибо.

существуют\существовали ли перспективные для своего времени устройства процессоров (не только микро) и их архитектуры, которые «сошли с дистанции»

LISP-машины

Forth-процессоры. Эти еще, правда, не совсем сошли: зонд «Филы», который на комету высаживался, работал на Forth-процессоре RTX2010

Либо файлы, либо куча.

Ты с каким то вымышленным аргументом споришь. Я что то сказал против концепции файлов? Другое дело, что если у нас «диск» и «ОЗУ» это одно и то же устройство, то нам не нужно загружать содержимое файла в память для работы с ним, ибо он уже там.

Transmeta и её процессоры. Наверное, скоро AMD запилит что-то подобное, гибридные архитектуры.

В микроконтроллерах программа «уже там», а для данных все равно копию делать. Ничего бы не поменялось, программисты бы совсем на производительность программ забили.

Эти еще, правда, не совсем сошли

В космической технике техпроцесс сильно запаздывает: все компоненты должны быть радиационно-стойкими. Выбирать там особо не из чего, и всё устарело.

http://multiclet.com/

проекты пылятся в архивах из-за влияния патентов

Патенты длятся лет 20. За это время сошли только Transmeta, которые все патенты активно продают и лицензируют, и интеловский Itanium, идеи которого тоже применяет Интел.

Всё остальное должно уже освободиться.

ЭСЛ. Был какой-то клон PowerPC, который завернули из-за патентов и копирастии.

архитектуры, которые «сошли с дистанции» или чьи проекты пылятся в архивах из-за влияния патентов или отсутствия интереса со стороны производителей?

Я не знаю, почему ты смотришь на совсем заброшенные, а не смотришь на малоиспользуемые. На мой взгляд, FPGA являются самыми перспективными и недооцененным: энергоэффективность как минимум на порядок выше любого ЦП, на специализированных применениях с простыми алгоритмами по производительность/цена сравнимо с ЦП, на более сложных алгоритмах ЦП только за счет массовости выигрывает.

мне всегда было интересно, как бы выглядела архитектура операционной системы ПК, если бы изначельной разницы между ОЗУ - быстрой, но энергозависимой памятью, и энергонезависимыми накопителями не было

Компьютеры, которые всегда были загружены, уже существовали, но в какое-то время оказались полностью вытеснены. Более того, были и компьютеры на SRAM памяти, быстрой оперативной памяти со скоростью доступа уровня кэша, но и они тоже отправились на свалку.

Арсенид галлия

В статье написано — из него не сделать нормальной подложки, и стоит дорого. От себя добавлю — его трудно сделать высокочистый и бездефектный. Но делать из него отдельные элементы на кремниевой подложке — давно делают.

судя по скоростям ssd через 5-7 лет узнаешь.

оказались полностью вытеснены

по очевидным причинам

или чьи проекты пылятся в архивах из-за влияния патентов

Наболевшая проблема с накапливанием ошибки при работе с числами с плавающей запятой. И тут на тебе: вместо очередной публикации и предложения стандартизации - изобретатель подаёт патент US9817662, причём спорный.

Говорят, троичное исчисление куда как круче двоичного, и троичные схемы были бы огонь. Да только кому они нужны, с многомиллиардной индустрией двоичных?

Чисто теоретически. Однако, на практике реализация двоичных систем намного, намного проще.

ЭСЛ

Эмиттерно-связаная логика? Правильно ли я понял, что она использует биполярные транзисторы, а вся современная цифровая электроника — полевые? Правильно ли я понял, что биполярные требуют гораздо больше энергии?

Если да, то это имело смысл, когда не умели делать хорошие полевые транзисторы. А к 1980-м смысл пропал.

то нам не нужно загружать содержимое файла в память для работы с ним

Для большинства форматов файлов структура файла не пригодна для редактирования без загрузки в память в другой внутренний формат. Особенно это касается текстовых форматов вроде DOCX, ODT, HTML и.д.. Бинарный формат DOC с возможностью редактирования без полной загрузки и полной перезаписи при сохранении почему-то большинству не понравился. Архитектурно ничего нового выдумывать не надо, mmap() уже давно есть. Аналог вроде бы ещё в Multics был.

Переустанавливать систему пришлось бы вместе со всеми данными. В итоге сделали бы такую же архитектуру как и сейчас с разделением памяти на оперативную и постоянную даже если она основана на одной и той же физической технологии

Ну перезапустить-то можно, но зачем ее вообще с самого начала останавливать? А я скажу почему — потому что SDRAM памяти постоянно нужно относительно много лепестричества для того, чтобы хранить данные. Так-то некоторые микропроцессоры с крайне низким энергопотреблением хранят информацию целый день за счет одного лишь заряда конденсатора.

Transmeta и её процессоры

Оно же сдохло, даже не родившись толком. RISC является самой эффективной архитектурой процессоров, и с этим ничо особо не поделаешь. Причем, бесполезно транслировать это из x86, потому что делая совместимость с x86 ты теряешь добрую половину преимуществ RISC, аля слабой модели памяти, которая позволяет заметно упростить работу кэша и распаралелить доступ к памяти.

Что реально жалко, так это Alpha, которая была самой звездатой архитектурой в девяностые, и даже Win NT была на нее портирована, но «рыночек порешал» — потому же в штатах до сих пор в авиации меряют расстояния/высоты стопами и шагами.

В космической технике техпроцесс сильно запаздывает: все компоненты должны быть радиационно-стойкими. Выбирать там особо не из чего, и всё устарело

«Устарело» — это некорректный термин. Например, есть весьма новые радиационно-стойкие процы на SPARC. Так что старые процы они взяли только потому, что взяли старые процы, а не потому что «нужно брать старое, чтобы радиационно стойкое было».

судя по скоростям ssd через 5-7 лет узнаешь

При чем тут 5-7 лет? Интель уже несколько лет продает Optane с RAM-like доступом.

перспективные для своего времени устройства процессоров (не только микро) и их архитектуры

Стартап Soft Machines предложил многообещающую архитектуру, позволяющую улучшить single thread IPC производительность. Но был куплен Intel, и ничего об этом больше не слышно.

Правильно ли я понял, что биполярные требуют гораздо больше энергии?

Да. Но быстрее сильно в итоге. Никого ж водянками и пельтье не удивить стало в итоге, даже из производителей никто не дрочит на TDP 8086ого. Прикинь, когда-то новые процы не требовали охлаждения совсем и жрали единицы ватт в стоке. Хотя физически можно было бы и охлаждать сильнее, и разгонять прям на заводе, и ещё много чего, но как-то не принято было, что-ли.

Правильно ли я понял, что биполярные требуют гораздо больше энергии?
Если да, то это имело смысл, когда не умели делать хорошие полевые транзисторы. А к 1980-м смысл пропал

Да, в какой-то момент времени биполярные транзисторы умели делать намного более быстродействующими, чем полевые. Но через достаточно короткое время выяснилось, что логические схемы на полевых транизисторах можно делать проще, быстрее, и дешевле биполярных.

Есть экзотическое семейство архитектур компьютера, процессор которого поддерживает лишь одну единственную инструкцию:
https://ru.wikipedia.org/wiki/URISC

Но быстрее сильно в итоге. Никого ж водянками и пельтье не удивить стало в итоге, даже из производителей никто не дрочит на TDP 8086ого. Прикинь, когда-то новые процы не требовали охлаждения совсем и жрали единицы ватт в стоке

Ты забываешь, что речь идет про десятки раз различия потребляемой мощности. Ты бы в принципе не смог засунуть столько биполярных логических элементов в ту же микросхему. Проблема была не так актуальна во временя толстых техпроцессов, но в 2020 даже полевую логику режут в частоте — слишком много потребляет.

Полагаю, что в космосе весьма важна надёжность, которая зависит далеко не только от стойкости к космической радиации. Старые и многократно проверенные технологии заведомо надёжнее новых, имеющих меньший срок реального применения.

Ты бы в принципе не смог засунуть столько биполярных логических элементов в ту же микросхему.

Сколько бабла и человеко-тысячелетий труда было вбухано в этот унылый CMOS не забываем. И сейчас всё равно имеем водянки, упор в стабильные ~3-4 ГГц и все эти анекдоты про +2% производительности на новом поколении. :)

В тот самый Exponential X703 засунули ж как-то. И повторюсь, это аналог PPC был, а не i386. Махали именно тем, что там ECL. Название девайса похожее, но именно вот это не гуглится увы.

С одной стороны да, сертификация под все требования по безопасности дело муторное и дорогое, чаще проще на уже сертифицированном старье летать, чем новое разрабатывать. С другой стороны стойкость к радиации тоже никто не отменял. Поэтому в ходу жирнейшие техпроцессы, которые гораздо проще переживают высокоэнергичные частицы.

так я же говорю, если бы подобная технология была доступна на заре перснональных компьютеров. тогда ещё форматов как таковых не существовало и их конечно пришлось бы проектировать с учётом такой архитектуры. да и сейчас можно создать новые форматы если будет профит.

i960

Скорее бы сделали снапшоты и read only флаг на аппаратном уровне.

В статье написано — из него не сделать нормальной подложки

Ха-ха.

В статье написано — из него не сделать нормальной подложки, и стоит дорого. От себя добавлю — его трудно сделать высокочистый и бездефектный. Но делать из него отдельные элементы на кремниевой подложке — давно делают.

Дык, ТС просил кладбище технологий, я дал. Конечно, не

из-за влияния патентов

а по вполне разумным техническим причинам. Кабы у этих технологий было бы больше преимуществ, чем недостатков - они б не лежали на кладбище.