Computerworld :: Computerworld

Русский RISC и русские нейроны

Игорь Левшин

Директора НТЦ "Модуль" Юрия Борисова не прельщают контакты, которые сводятся к эксплуатации мозгов его сотрудников

НТЦ "Модуль" в последнее время привлек к себе внимание компьютерных изданий. Эта фирма довольно необычной судьбы изготовила на заводе Samsung нейропроцессор собственной разработки и весьма активно его продвигает как на местном рынке, так и на Западе. Можно сказать определенно: о разработке уже знают, она вошла в списки наиболее примечательных нейропроцессоров в CERN; информацию о ней можно найти в Internet на японском, испанском, немецком языках, не говоря уже о русском и английском.

Это, конечно, не означает, что ранее ничего существенного в Центре не было сделано, просто его продукция не нуждалась в рекламе: "Модуль" работал и работает для космоса. И до сих пор для него это остается основным источником средств существования.

Параллельно спецтехнике здесь развиваются нейросетевые технологии. В нашей стране ими занимаются многие, однако "Модулю" удалось пройти все стадии - от фундаментальных исследований до готового процессора NM6403 (NM - от NeuroMatrix).

К настоящему времени из Samsung "Модуль" получил по контракту 25 образцов нейропроцессора. Необходимые испытания - климатические, механические и на спецвоздействия - проведены. При норме проектирования 0,5 мкм доступная частота - 50 МГц. На этой частоте производительность процессора на 32-разрядных данных - 50 млн.операций в секунду. Для процессора написаны компилятор С++, Ассемблер, редактор связей, отладчик - все, что необходимо программисту. Можно уже писать серьезные прикладные системы, но пока программисты "Модуля" ограничиваются самыми основными, вычислительно емкими частями приложений, на которых можно продемонстрировать возможности процессора. Создатели сравнивают его не с другими нейропроцессорами, а с сигнальными процессорами Texas Instruments - с TMS320C40. Для оценки видеообработки использовали сначала VME-плату c шестью процессорами TMS320С40, каждый стоимостью 200 долл. Это позволяло обрабатывать получаемое с видеокамеры в реальном масштабе времени изображение со скоростью 25 кадров в секунду. Сейчас та же самая задача решается на одном процессоре NM6403, и скорость обработки выше - 37,5 кадров в секунду, а стоимость его будет существенно ниже. Полученные на ряде задач результаты получились втрое лучше, чем на Pentium II/300 МГц, и сравнимыми с Alpha/530 МГц. Производительность NM6403 на быстром преобразовании Фурье соответствует уровню производительности лидеров индустрии сигнальных процессоров.

В "Модуле" анонсировали и следующую версию нейропроцессора - NM6404. Теперь внутри кристалла размещена память емкостью 2 Мбит, что позволяет обходиться без внешней памяти и тем самым снизить стоимость готовых систем. Другое отличие - небольшие архитектурные изменения внутри кристалла, позволяющие процессору на плате иметь доступ во внутреннюю память других процессоров, подсоединенных к общей с ним шине: благодаря этому внутренняя память каждого из них расширяется за счет соседей.

Новый нейропроцессор проектируется уже не под 0,5-микронный, а под 0,35- или даже 0,24-микронный процесс. Сейчас в "Модуле" рассматривают варианты размещения заказа на заводах Samsung или Fujitsu. "Модуль" готов запустить в производство новый процессор на 0,35 мкм хоть сейчас. С 0,24 мкм ситуация иная - эта технология очень новая, поэтому еще не открыта для таких заказчиков, как "Модуль".

Любопытная архитектурная особенность NM6403 - наличие сразу двух ядер: RISC и векторного. Дмитрий Фомин, начальник отделения заказных схем и процессоров, объясняет эту особенность так: "Все предыдущие разработки, которые мы анализировали, делались по следующему принципу: сделаем схему быструю, но глупую. Она, скажем, умеет очень быстро умножать и складывать, но ничего больше делать не умеет. Ее нужно подключать к какому-то процессору, который бы обеспечивал весь процесс обработки - адресацию, переходы, вызов подпрограмм, все, что нужно для того, чтобы написать что-то осмысленное. Где-то формируем массив для нашей молотилки и уже затем передаем его ей. Она считает и дает результат, а мы этот результат забираем обратно".

По словам Фомина, такой подход могут себе позволить очень немногие богатые фирмы, которые ставят микросхему в конкретное приложение. Только там она и умеет работать. В "Модуле" не могли позволить себе такую роскошь. Проект, стоимость которого оценивается в 2,5 млн. долл. (программное обеспечение, разработка и изготовление), имел своей целью создание процессора, который бы работал не только в нейросетях, но и вообще везде, где требуются интенсивные вычисления над большими потоками данных. Причем процессор этот должен иметь абсолютно все необходимые блоки внутри, чтобы работать самостоятельно и ни от кого не зависеть, обладать собственным программным обеспечением и выступать законченным устройством, которое можно было бы предлагать на рынке.

В "Модуле" решили создать нормальный, современный процессор, но со специализированным сопроцессором или узлом, который бы эффективно поддерживал вычисления в нейросетях, то есть в основном матрично-векторные вычисления. Поэтому основной его узел - RISC-ядро, обеспечивающее все необходимое: адресацию, обработку прерываний, всевозможные языковые конструкции, вызов подпрограмм и обычную (не векторную) арифметику. Специализированный же векторный узел, запатентованный "Модулем", позволяет работать с большими потоками данных, причем эти данные могут иметь переменную разрядность, чтобы не терять производительность на коротких данных, что обычно происходит в "широких" процессорах, например, в TMS320С40, где в слове всегда 32 разряда.

В "Модуле" намереваются превратиться в производителя интеллектуальной собственности, стать так называемым дизайн-центром и лицензировать свои разработки другим микроэлектронным фирмам. Сейчас многие фирмы пытаются использовать уже готовые решения.

Для этой цели используется система автоматизированного проектирования Synopsys, которая позволяет готовить технологически независимые описания любого устройства, в данном случае - процессора. В состав Synopsys входит синтезатор, на вход которого подаются описания на языке, напоминающем Си; синтезатор автоматически генерирует электрическую принципиальную схему для того производителя, чья библиотека подключена. В результате "Модуль" будет обладать проектом процессора, по которому в считанные дни можно подготовиться к его выпуску по технологии любого производителя.

Осенью в "Модуле" организовали семинар, на котором представили процессор всем потенциальным заказчикам числом более 20. Все выражали заинтересованность, но сетовали на отсутствие денег. Один из таких потенциальных заказчиков - РТИ им. Минца, где делают систему цифровой обработки сигналов со столь жесткими требованиями, что ни один существующий DSP-процессор не справляется. NM6403 им подходит, он очень эффективен там, где нужно обрабатывать короткие данные, однако у РТИ тоже нет денег.

Что касается западного рынка, "Модуль" подписал соглашение с французской фирмой Alt-S, которая будет представлять интересы "Модуля" в Европе. "Сидя в Москве перед электронной почтой, - говорит Фомин, - ничего продать невозможно. Нужно какую-то, хотя бы тряпочную палаточку на том рынке соорудить, чтобы размахивать продуктом и громко о нем кричать". Сейчас плата отправилась в Америку, там ее будет представлять местная фирма High Integrity, сама нашедшая "Модуль" на CeBIT '98.

---

Юрий Борисов: "Нас не прельщают контакты, которые сводятся к эксплуатации наших мозгов"

Редактор Computerworld Россия Игорь Левшин взял интервью у директора НТЦ "Модуль" Юрия Борисова.

Скажите, какая связь между "Вымпелкомом" и "Модулем"? Даже на вашем здании рядом с табличкой "Модуль" написано "Вымпел".

Написано "Вымпел", но не "Вымпелком". Действительно, "Вымпелком" и "Модуль" появились из межгосударственной акционерной корпорации "Вымпел", которая была среди учредителей обеих этих организаций. "Вымпелком" превратился в лидера отечественного рынка сотовой связи. Непосредственно "Вымпел" сейчас практически не участвует в управлении "Вымпелкомом", но сотрудники "Вымпелкома" в прошлом, в основном, работали в "Вымпеле". "Модуль" же остался на рынке разработок высоких технологий. В нашей нынешней экономической ситуации это непопулярно, немодно и не приносит прибыли. Но мы продолжаем этим заниматься - у нас есть школа и есть люди.

Когда экономические условия позволяли, "Вымпелком" инвестировал средства в разработки HighTech. И продолжит инвестировать, как только ситуация поправится. Думаю, еще настанут лучшие времена. Кредо Дмитрия Борисовича Зимина (глава "Вымпелкома" - Прим. ред.): промышленность производящую и разрабатывающие отрасли вытягивают те, кто работает на рынке услуг, потому что конечный продукт, который нужен потребителю, - это услуги: сотовой связи, транспорт, общепит и так далее. Покупателя не интересует технология, однако развитие сферы услуг стимулирует развитие производящих и разрабатывающих отраслей. Мы относимся к последнему классу, а "Вымпелком" ближе к потребителю. Вот так строится наше взаимодействие.

У нас были реальные контакты с "Вымпелкомом"; мы смотрели немножко вперед - куда двигать технологии, которые можно применять в области телекоммуникаций. Обидно же: Россия достаточно высокоинтеллектуальная страна, способная отказаться от использования всего западного. У нас есть возможность использовать свое; нужно просто объективно смотреть, насколько экономика позволяет поддержать те или иные разработки. Скажем, "Вымпелком" финансировал работы по созданию отечественной сотовой трубки. За два года мы значительно продвинулись и предложили концепцию мультимодового аппарата на основе новой цифровой части, которая бы могла воспринимать все стандарты сотовой телефонии: GSM 900, GSM 1800, AMPS, DAMPS - все в одном аппарате.

За чем же дело стало?

Мы, как инженеры, очень хорошо разобрались в проблематике и готовы были работать дальше в данном направлении. Здесь есть куда развиваться. Вместе с "Вымпелкомом" наладить сотрудничество с западными компаниями, но их пока мало интересуют контакты с российскими разработчиками. Они не очень любят допускать к своим высокотехнологичным разработкам посторонних. Но саму нашу идею они подхватили.

19.02.1999г

---