{"id":1532,"date":"2018-07-30T13:04:31","date_gmt":"2018-07-30T13:04:31","guid":{"rendered":"http:\/\/centruldecalcul.ro\/astr\/?p=1532"},"modified":"2018-08-31T07:10:10","modified_gmt":"2018-08-31T07:10:10","slug":"fundamente-ale-arhitecturii-microprocesoarelor","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/old.astr.ro\/en\/fundamente-ale-arhitecturii-microprocesoarelor\/","title":{"rendered":"Fundamente ale arhitecturii microprocesoarelor"},"content":{"rendered":"\"\"\r\n

A ap\u0103rut cartea\u00a0Fundamente ale arhitecturii microprocesoarelor<\/em>,\u00a0<\/strong><\/b>autor prof.univ.dr.ing.\u00a0<\/strong><\/b>VIN\u0162AN N. LUCIAN<\/a>,<\/strong><\/b>\u00a0Editura Matrix Rom, Bucure\u015fti, ISBN\u00a0978-606-25-0276-8, 2016 (547 pg.)<\/p>\r\n

http:\/\/www.matrixrom.ro\/romanian\/editura\/domenii\/cuprins.php?cuprins=FA50<\/a><\/p>\r\n

PREFA\u021a\u0102<\/strong><\/b><\/p>\r\n

Scopul principal al acestei c\u0103r\u021bi este acela de a familiariza cititorul cu anumite aspecte, considerate mai importante \u0219i, de asemenea, mai pu\u021bin perisabile, referitoare la arhitectura microprocesoarelor de azi \u0219i, eventual, chiar de m\u00e2ine. A\u0219adar, cartea de fa\u021b\u0103 are un preponderent caracter formativ, focaliz\u00e2ndu-se pe prezentarea unor cuno\u0219tin\u021be generice, fundamentale, oarecum independente de implement\u0103ri particulare, comerciale. Totu\u0219i, bazat pe propria experien\u021b\u0103 de predare [Vin15b], dar \u0219i de cercetare \u0219tiin\u021bific\u0103 a autorului \u00een domeniul arhitecturilor de calcul, credem c\u0103 prezentarea este una original\u0103, reflect\u00e2nd o medita\u021bie \u0219i un efort de \u00een\u021belegere relativ \u00eendelungate asupra subiectelor tratate, situate la nivelul interfe\u021bei\u00a0hardware-software<\/em>. Pentru fiecare metod\u0103 sau tehnic\u0103 prezentat\u0103 s-a \u00eencercat revelarea metaforei cognitive care st\u0103 la baza acesteia, \u00een speran\u021ba c\u0103, astfel, cuno\u0219tin\u021bele se vor consolida. Uneori, anumite contribu\u021bii originale ale autorului \u00een domeniul sistemelor de calcul, sau ale unor cercet\u0103tori consacra\u021bi, publicate \u00een reviste \u0219i \u00een conferin\u021be interna\u021bionale de un bun nivel \u0219tiin\u021bific, sunt integrate \u00een prezentare, \u201ctopite\u201d \u00eentr-o form\u0103 mai accesibil\u0103 (spre exemplu, prezentarea fundamentelor predic\u021biei dinamice neuronale a instruc\u021biunilor de salt condi\u021bionat, idee introdus\u0103 \u00een premier\u0103 de autor, la nivel mondial, prin publicarea unui articol la conferin\u021ba\u00a0International Joint Conference on Neural Networks, Washington DC, USA, 10-16 July, 1999<\/em>). Consider\u0103m c\u0103 integrarea unor contribu\u021bii \u0219tiin\u021bifice ale autorului, sau familiare acestuia, constituie un demers binevenit \u00eentr-un tratat universitar, contribuind la o viziune specific\u0103 util\u0103, la puncte de vedere care pot st\u00e2rni interesul, curiozitatea \u0219i chiar dezacordul (!) cititorului. Credem c\u0103 este nevoie de asemenea c\u0103r\u021bi, care nu intr\u0103 \u2013 pentru c\u0103 nici nu ar putea-o face \u2013 \u00een concuren\u021b\u0103 cu marile\u00a0text-book<\/em>-uri ale domeniului (unele citate \u00een bibliografie), ci, dimpotriv\u0103, prezint\u0103 domeniul \u00eentr-un mod mult mai succint \u0219i insist\u00e2nd pe tematicile mai familiare autorului, printr-o experien\u021b\u0103 de cercetare \u0219tiin\u021bific\u0103 proprie.<\/p>\r\n

Acest tratat universitar reutilizeaz\u0103 \u0219i integreaz\u0103 \u00eentr-un tot unitar, sub o form\u0103 \u00eembun\u0103t\u0103\u021bit\u0103 \u0219i extins\u0103 \u00eentr-un mod semnificativ, p\u0103r\u021bi ale unor lucr\u0103ri anterioare, scrise \u0219i publicate de autor sub forma unor monografii sau articole tehnico-\u0219tiin\u021bifice. Autorul a rescris \u0219i a actualizat anumite p\u0103r\u021bi ale acestor lucr\u0103ri, care abordau chestiuni esen\u021biale referitoare la arhitectura sistemelor de calcul, revizuindu-le, sintetiz\u00e2ndu-le \u0219i \u00eembog\u0103\u021bindu-le \u00een cartea de fa\u021b\u0103, \u00een speran\u021ba c\u0103 sub aceast\u0103 form\u0103 nou\u0103, poate mai didactic\u0103 dec\u00e2t versiunile anterioare, informa\u021bia prezentat\u0103 va fi mai u\u0219or asimilabil\u0103 de c\u0103tre studen\u021bii \u0219i speciali\u0219tii interesa\u021bi. S-au utilizat \u00een acest scop, \u00een principal, lucr\u0103rile VIN\u0162AN N. LUCIAN \u2013\u00a0Arhitecturi de procesoare cu paralelism la nivelul instruc\u021biunilor<\/em>, Editura Academiei Rom\u00e2ne, Bucure\u015fti, 2000; VIN\u0162AN N. LUCIAN \u2013\u00a0Prediction Techniques in Advanced Computing Architectures<\/em>\u00a0(\u00een limba englez\u0103), Matrix Rom Publishing House, Bucharest, 2007; VIN\u0162AN N. LUCIAN, FLOREA ADRIAN \u2013\u00a0Microarhitecturi de procesare a informa\u0163iei<\/em>, Editura Tehnic\u0103, Bucure\u015fti, 2000; FLOREA ADRIAN, VIN\u0162AN N. LUCIAN \u2013\u00a0Simularea \u015fi optimizarea arhitecturilor de calcul \u00een aplica\u0163ii practice<\/em>, Editura Matrix Rom, Bucure\u015fti, 2003, dar \u0219i altele, importante, ale autorului sau ale altora, precum anumite\u00a0text-book<\/em>-uri de notorietate \u0219i apreciere mondiale \u00een domeniul sistemelor de calcul (v. bibliografia c\u0103r\u021bii). A\u0219adar, textele preluate din propriile lucr\u0103ri ale autorului au fost rescrise, cu modific\u0103ri \u0219i ad\u0103ugiri semnificative \u0219i structurate aici sub forma unei c\u0103r\u021bi de sine st\u0103t\u0103toare, care\u00a0\u201ccurge\u201d natural, de la simplu la complex \u0219i care, sper\u0103 autorul, d\u0103 seama asupra unor aspecte tehnico-\u0219tiin\u021bifice fundamentale ale microprocesoarelor de uz general, ale modului \u00een care acestea proceseaz\u0103 programele. \u00cen ciuda caracterului preponderent formativ, la nivel universitar, consider\u0103m c\u0103 o parte important\u0103 a acestei lucr\u0103ri con\u021bine informa\u021bii \u0219i cuno\u0219tin\u021be izvor\u00e2te dintr-o experien\u021b\u0103 vie a autorului \u00een acest domeniu, at\u00e2t pe plan didactic, c\u00e2t \u0219i \u0219tiin\u021bific, care ar putea trezi curiozitatea speciali\u0219tilor. Spre exemplu, \u00een acest sens, arhitectura sistemelor de calcul este prezentat\u0103, \u00een premier\u0103 \u00eentr-un curs universitar credem noi, \u00eentr-o str\u00e2ns\u0103 leg\u0103tur\u0103 cu anumite metode de \u00eenv\u0103\u021bare automat\u0103 (machine learning<\/em>, de tip re\u021bele neuronale, algoritmi genetici etc.) dar \u0219i cu anumite metode matematice, deosebit de utile \u00een analiza unor modele de procesare (algebre logice de tip\u00a0fuzzy<\/em>, metode euristice de optimizare multi-obiectiv, teoria informa\u021biei etc.) Aceasta exprim\u0103, de fapt, viziunea interdisciplinar\u0103 a autorului, dezvoltat\u0103 \u0219i prin activitatea sa \u0219tiin\u021bific\u0103 de mai bine de 25 de ani, prin care \u00eencearc\u0103 s\u0103 contribuie, dup\u0103 modestele sale puteri, la maturizarea empiricei discipline inginere\u0219ti numite \u201carhitectura sistemelor de calcul\u201d, prin utilizarea \u0219i adaptarea unor metode teoretice mai riguroase. Printre lucr\u0103rile de pionierat \u00een acest sens au fost \u0219i cele semnate de autor, fertile prin multiple cit\u0103ri independente, anume\u00a0STEVEN G.,\u00a0VIN\u021aAN L.<\/strong><\/b>\u00a0– Modelling Superscalar Pipelines with Finite State Machines, „Proceedings of the 22nd<\/sup>\u00a0Euromicro\u201996 Conference. Beyond 2000: Hardware\/Software Design Strategies”, September\u00a01996<\/strong><\/b>, Prague, Czech Republic, pp. 20-25, IEEE Computer Society Press, Los Alamitos, California, USA, ISBN 0-8186-7703-1, Library of Congress Number 96-79894\u00a0<\/em>respectiv\u00a0VIN\u021aAN L.<\/em><\/strong><\/b>\u00a0– Towards a High Performance Neural Branch Predictor, Proceedings of The International Joint Conference on Neural Networks – IJCNN \u201999 (CD-ROM, ISBN 0-7803-5532-6), pp. 868 \u2013 873, vol. 2, Washington DC, USA, 10-16 July,\u00a01999\u00a0<\/strong><\/b><\/em>(aceast\u0103 a 2-a lucrare a introdus, \u00een premier\u0103, conceptul de predictor dinamic neuronal \u00een arhitectura calculatoarelor, av\u00e2nd 57 de cit\u0103ri independente p\u00e2n\u0103 \u00een anul 2015.) \u00centr-adev\u0103r, arhitectura sistemelor de calcul este \u00eenc\u0103 o \u0219tiin\u021b\u0103 inginereasc\u0103 preponderent empiric\u0103, insuficient de matur\u0103 din punct de vedere teoretic, bazat\u0103 \u00een principal pe metode de\u00a0benchmarking<\/em>. Dezvoltarea sa a fost una predominant conjunctural\u0103, generat\u0103 deseori de limit\u0103ri tehnologice particulare, lipsindu-i un cadru de dezvoltare riguros, matematizat, \u00eenc\u0103 de la \u00eenceputuri. Astfel, ideile novatoare ale domeniului au ap\u0103rut, deseori, f\u0103r\u0103 a se con\u0219tientiza suportul lor teoretic mai ad\u00e2nc, deseori comun. Spre exemplu, ideea de memorie virtual\u0103 apare implementat\u0103 prin anul 1962, \u00eenaintea celei de memorie cache (1965). \u00cen\u021belegerea faptului c\u0103, \u00een esen\u021b\u0103, sunt idei cu o baz\u0103 comun\u0103 din punct de vedere teoretic (al teoriei statistice a probabilit\u0103\u021bilor), a ap\u0103rut ulterior. Un alt exemplu: predictoarele dinamice aferente instruc\u021biunilor de salt condi\u021bionat s-au dezvoltat f\u0103r\u0103 ca inventatorii lor s\u0103 \u00een\u021beleg\u0103 c\u0103 acestea sunt, de fapt, predictoare stohastice de tip\u00a0Markov<\/em>. Abia \u00een anul 1996, dr.\u00a0Trevor Mudge<\/em>\u00a0\u00een\u021belege acest fapt \u0219i public\u0103 un articol l\u0103muritor, dar, din p\u0103cate, cu efecte\u00a0 limitate asupra domeniului. \u00cen fine, un alt exemplu: procesarea vectorial\u0103 nu este prezentat\u0103 \u00een literatura de specialitate \u00een contextul conceptului natural, mai general, de spa\u021biu vectorial. Con\u0219tientizarea faptului c\u0103 procesarea vectorial\u0103 are ca baz\u0103 teoretic\u0103 no\u021biunea fertil\u0103 de spa\u021biu vectorial euclidian normat, ar putea avea nu doar un beneficiu cognitiv, ci \u0219i unul utilitar, concret. \u00cen baza acestei con\u0219tientiz\u0103ri s-ar putea dezvolta, spre exemplu, procesoare cu facilit\u0103\u021bi hardware de evaluare a similarit\u0103\u021bii a doi vectori, pe baza unor norme matematice, care ar putea accelera semnificativ aplica\u021bii de tip clasificare\/clustering. \u0218i ast\u0103zi remarc\u0103m o dezvoltare oarecum dezordonat\u0103, conjunctural\u0103, a domeniului (a se vedea, spre exemplu, dezvoltarea\u00a0ad-hoc<\/em>\u00a0a sistemelor\u00a0multicore<\/em>\u00a0din ultimii ani, precum \u0219i cea a limbajelor de programare concurente, prin intermediul c\u0103rora acestea s\u0103 fie exploatate corespunz\u0103tor.) O mare problem\u0103 teoretic\u0103 a domeniului arhitecturilor de calcul const\u0103 \u00een faptul c\u0103 cercet\u0103rile, \u00een marea lor majoritate bazate pe\u00a0benchmarking<\/em>, dup\u0103 cum am mai men\u021bionat, nu sunt reproductibile sau sunt extrem de dificil (laborios) reproductibile. Complexitatea domeniului, legat\u0103 \u00een principal de procesarea unor programe obiect de mari dimensiuni \u0219i care \u0219i-au pierdut semantica \u00een urma compil\u0103rii, este departe de a fi st\u0103p\u00e2nit\u0103 \u00een mod corespunz\u0103tor. Metodologiile de cercetare \u0219i de evaluare a performan\u021belor sunt \u00eenc\u0103 relativ empirice. De aceea, credem c\u0103 orice efort de a \u201ematematiza\u201d aceast\u0103 \u0219tiin\u021b\u0103 predominant empiric\u0103, merit\u0103 subliniat.<\/p>\r\n

\u00cen ciuda caracterului preponderent formativ al acestei c\u0103r\u021bi, ea \u00eencearc\u0103 s\u0103 sugereze cititorului \u0219i anumite idei \u0219tiin\u021bifice, unele, poate, chiar novatoare.<\/strong><\/b>\u00a0De altfel, la nivelul unui tratat sau curs universitar, amprenta \u0219tiin\u021bific\u0103 sau de interpretare original\u0103 a autorului sunt nu doar binevenite ci, credem noi, chiar necesare. (\u00cen caz contrar, am preda cu to\u021bii, 100% dup\u0103\u00a0text-book<\/em>-urile clasice, \u00eentr-o uniformizare p\u0103guboas\u0103, care nu este specific\u0103 universit\u0103\u021bilor autentice.) Astfel,\u00a0un mesaj esen\u021bial al acestei c\u0103r\u021bi este acela c\u0103, domeniul numit\u00a0Computer Architecture<\/em>\u00a0constituie, de fapt, un set uria\u0219 de studii de caz pentru cercet\u0103ri \u0219tiin\u021bifice autentice, mature, pe o baz\u0103 matematic\u0103 rafinat\u0103. Mai mult, domeniul empirico-ingineresc al arhitecturii sistemelor de calcul poate induce \u0219i motiva cercet\u0103ri \u0219tiin\u021bifice mai generale, cu adev\u0103rat profunde.<\/strong><\/b>\u00a0Pentru asta \u00eens\u0103, este nevoie de o generalizare a problemei particulare, tratate \u00een acest context pur ingineresc. Iat\u0103 doar c\u00e2teva asemenea probleme deschise, poten\u021bial fertile, cel pu\u021bin \u00een opinia autorului, prezentate \u00een carte \u00een mod natural \u0219i izvor\u00e2te din chiar propria sa experien\u021b\u0103 de cercetare:<\/p>\r\n\r\n