منو
 صفحه های تصادفی
سیال
ARCnet
ریاضیات و شیمی
فناوری نانو در فضا
فرضیه اتمی
استان هرمزگان
آمونیت
دوتایی
الکتروشیمی تعادل
چه فصلی از سال زیر پای ماست؟
 کاربر Online
263 کاربر online

برتون اسمیت

تازه کردن چاپ
علوم ریاضی > علو م رایانه > پیشتازان علم کامپیوتر
(cached)




برتون اسمیت

img/daneshnameh_up/3/31/compics027.jpg

برتون اسمیت در سال 1941 در چپل هیل در کارولینای شمالی به دنیا آمد. در خانواده او هم سابقه مهندسی وجود داشت و هم علوم.
پدربزرگ اسیمت و عمویش هر دو مهندس راه وساختمان بودند و پدرش استاد شیمی دانشگاه کارولینای شمالی بود. در سال 1945، پدر اسمیت رئیس دانشکده شیمی دانشگاه نیومکزیکو شد و همین امر باعث نقل مکان خانواده آنها به آلبوکرک شد. دوران رشد اسمیت هنگامی بود که جوانان آمریکایی همگی به شدت شیفته رادیو بودند و اسمیت هم از این امر مستثنی نبود.
پدر و مادر اسمیت در واکنش به کم علاقگی او به محیط مدرسه، او را به مدرسه‌ای خصوصی در کالیفرنیا فرستادند. اسمیت هر چند سومین نمره شیمی را در امتحانات سراسر ایالت کالیفرنیا به دست آورد ولی همچنان از مطالعه طفره می‌رفت و انگیزه چندانی برای این کار نداشت. او در سال 1958 وارد کالج پومونا ولی عملکرد بسیار ضعیفی داشت. در سال 1959 خود را به دانشگاه نیومکزیکو منتقل کرد ولی باز هم تغییر چندانی در وضعیت تحصیلی او رخ نداد.
اسمیت دانشکده را رها کرد و به نیروی دریایی پیوست. او به مدت 4 سال در زیر دریائیها به عنوان تکنسین مخابرات کار می‌کرد.
اسمیت به دانشگاه نیومزیکو بازگشت و در رشته مهندسی برق فارغ‌التحصیل شد. او سپس برای دوره کارشناسی ارشد به دانشگاه ام‌آی‌تی رفت. در همان زمان، یعنی در سال 1968، او به عنوان مشاور در شرکت هندریکس الکترونیکس نیز مشغول به کار شد. این شرکت کوچکی در نیوهمپشایر بود که بیشتر کارمندانش را دانشجویان کارشناسی ارشد و دکتری ام‌آی‌تی تشکیل می‌دادند و به تولید پایانه‌های رایانه می‌پرداخت. در این شرکت بود که اسمیت نخستین طراحی سخت‌افزاریش را انجام داد. این طراحی مورد نقد و بررسی چاک سیتز که اکنون رئیس دانشکده علوم کامپیوتر دانشگاه کلتک و یکی از معدود کسانی است که همتراز اسمیت در معماری رایانه می‌باشد، قرار گرفت.
اسمیت در سال 1972 و پس از دریافت درجه دکتری از ام‌آی‌تی، به دانشگاه کلرادو در دنور پیوست و به تدریس مهندسی برق پرداخت. کوته زمانی پس از آن، او همکاری خود را به عنوان مشاور با شرکت دنلکور آغاز کرد. شرکت کوچکی با درآمد یک میلیون دلار در سال، ولی با ایده‌های بزرگ در مورد تولید اَبَر رایانه‌های موازی.


حافظه‌های کند و پردازنده‌های سریع


تاخیر حافظه، مدت زمانی است که طول می‌کشد تا یک پردازنده به تراشه‌های حافظه‌اش دستیابی کند. این زمان که چیزی در حدود 100 نانوثانیه (100 میلیاردم یک ثانیه) می‌باشد ممکن است به نظر زیاد نیاید ولی 20 تا 50 برابر مدت زمانی است که پردازنده، یک دستورالعمل را اجرا می‌کند. از آنجا که اجرای بسیاری از عملیات، مستلزم دستیابی پردازنده به حافظه است، سرعت پردازش به تنهایی تعیین‌کننده سرعت محاسبات نیست.
متداولترین راه حل مساله تاخیر حافظه، از گذشته تا کنون، استفاده از حافظه نهان بوده است. حافظه نهان که در دهه 1960 توسط شرکت آی‌بی‌ام ابداع گردید، حافظه‌ای بسیار سریع و گران‌قیمت است که زمان دستیابی به آن، معادل مدت زمانی است که اجرای یک یا دو دستورالعمل به طول می‌انجامد. گنجایش و مقدار این نوع حافظه به دلیل گرانی آن، معمولاً بین تا مقدار حافظه اصلی است.
حافظه نهان نسخه‌هایی از داده‌هایی که در حافظه اصلی قرار دارند را نگهداری می‌کند. ممکن است این‌گونه به نظر آید که چنین حجم کمی از حافظه، کمک چندانی نخواهد کرد ولی با نگهداری داده‌های مفید در حافظه نهان، می‌توان سرعت عملیات را تا حد چشمگیری بالا برد. به عنوان مثال، یک الگوریتم خوب برای این کار، اولویت قائل شدن برای داده‌هایی است که به تازگی نوشته یا خوانده شده‌اند. هنگامی که داده جدیدی وارد حافظه نهان می‌شود، الگوریتم آن را با داده‌ای که کمترین اولویت را دارد، یعنی داده‌ای که در گذشته نزدیک، کمتر مراجعه (خواندن یا نوشتن) به آن شده است، جایگزین می‌سازد.




این الگوی ساده که به نام با کمترین استفاده در گذشته یا LRU‌ خوانده می‌شود، در سامانه‌های تک‌پردازنده‌ای به خوبی کار می‌کند. حافظه نهانی با گنجایش حافظه اصلی، به خوبی می‌تواند 90 درصد درخواستهای حافظه را برآورده سازد.
در سامانه‌های چند پردازنده‌ای بر پایه حافظه نهان، هر پردازنده، حافظه نهان خاص خود را دارد. مشکل نیز از همین جا به وجود می‌آید. از آنجا که حافظه نهان، نسخه‌ای از داده‌های موجود در حافظه اصلی را نگهداری می‌کند، حافظه‌های نهان مختلف ممکن است نسخه‌های مختلفی از یک داده را نگهداری کنند. هنگامی که یک پردازنده، داده x را تغییر می‌دهد، باید تمام پردازنده‌ها نیز این کار را انجام دهند. در غیر این صورت، آنها بر روی نسخه نامعتبری از x عملیات را انجام خواهند داد.
چنین چیزی در زندگی روزمره هم اتفاق می‌افتد. هنگامی که عده‌ای با همدیگر در حال نوشتن مطلبی باشند، هر یک از آنها نسخه‌ای از کل آن نوشته را بر روی رایانه شخصی خود نگهداری می‌کند. حال، چنانچه یکی از آنها، قسمتی را اصلاح کند باید این مساله به اطلاع بقیه رسانده شود تا از پیدایش نسخه‌های ناسازگار جلوگیری گردد. حجم ارتباطات مورد نیاز برای انجام چنین کارهایی در زندگی روزمره همه ما زیاد است و امکان بروز خطا نیز وجود دارد. در رایانه‌های چند پردازنده‌ای نیز وضع به همین منوال است.
اسمیت به این نتیجه رسید که راه حل حافظه نهان، چاره‌ساز نیست. به نظر او، مشکل اصلی در کند بودن حافظه نبود بلکه در این بود که پردازنده در زمانی که منتظر می‌ماند تا داده‌ها از حافظه برگردانده شوند، کار مفیدی انجام نمی‌داد. بنابراین، او اَبَررایانه HEP را طراحی کرد که در آن، بر روی هر پردازنده، وظایف زیادی اجرا می‌شود.
در یک چرخه ساعت، یک دستورالعمل اجرا می‌شود و درخواست برای دریافت داده‌های دستورالعمل بعدی ارسال می‌گردد. در چرخه بعدی نیز همین‌طور. بنابراین، داده‌هایی که در چرخه اول درخواست شدند، در چند چرخه بعدی (مثلاً 64 چرخه) آماده خواهند بود و از آن پس، عملیات بدون تاخیر صورت خواهد گرفت، درست همانند یک خط تولید. اسمیت به این ایده خود می‌بالد:
«من روشی ابداع کردم که بتوان ماشینهایی تا هر اندازه بزرگ ساخت، بدون آن که برنامه‌نویسان نگران چگونگی قرار گرفتن داده‌ها در حافظه باشند. البته هنوز مشکل چگونگی ساخت شبکه باقی است.»
شبکه از ارتباط بین پردازنده ها و حافظه‌ها به وجود می‌آید. مانند شبکه راهها که شهرها را به هم مرتبط می‌سازد، هر تقاطع نیازمند منطقی برای راهگزینی ترافیک است. چالش اصلی، یافتن الگوریتم مناسبی برای راهگزینی هر پیام از یک پردازنده به یک حافظه بود. مشکلی که وجود داشت، امکان به وجود آمدن ترافیک سنگینی در سوئیچها بود. شبکه‌های سنتی از الگوی ذخیره و ارسال استفاده می‌کنند. طبق این الگو، پیامهایی که نمی‌توانند به سمت مقصدشان فرستاده شوند در سوئیچها ذخیره می‌شوند، ترتیب ذخیره سازی همانند یک صف است. ولی اسمیت با این الگو موافق نیست.


حمله ریز رایانه‌ها


بخشی از کاوشهای اسمیت، طراحی یک رایانه موازی همه منظوره بوده است. برخلاف پژوهشهای محض و نظری که در دانش رایانه متداول است، این کاوشها تا حدودی به نوسانات بازار بستگی داشته است.
با ظهور ریزرایانه‌های قدرتمند، تولید رایانه‌های موازی، بسیار گران و غیراقتصادی به نظر می‌آید. هر چند، اسمیت هنوز خوش‌بین باقی مانده است و اعتقاد دارد که رایانه‌های موازی در آینده مثل رایانه‌های شخصی امروزی، متداول خواهند شد. او می‌گوید:
«تا 10 سال دیگر، ما بر روی میزهای خود، رایانه‌های موازی خواهیم داشت. و تا 15 سال دیگر، با سبکتر شدن آنها، انواع قابل حمل رایانه‌های موازی نیز در دسترس قرار خواهند گرفت. شما قادر خواهید بود به رایانه‌های موازی دسترسی داشته باشید، بدون نگرانی درباره این که آنها کجا قرار دارند. احتمالاً ما در آینده به جای اصطلاح همه منظوره از موازی استفاده خواهیم کرد. و احتمالاً تمام چیزهایی که باید سریع باشند، موازی خواهند بود.»
نوازی، حتی خارج از محدوده کار حرفه‌ای نیز کنجکاوی اسمیت را برانگیخته است. او به عنوان یک خواننده باریتون (صدای متوسط مرد، بین تنور و باس) در یک گروه کر آواز می‌خواند. علاقه خاص او به موسیقی چندصدایی دوران رنسانس و موسیقیدانهای قرن شانزدهم مثل تامپکین، پالسترینا و ماندی است.
«این نوع موسیقی، کمی اسرارآمیز و مرموز است ولی مرا بیش از هر نوع موسیقی دیگر، ارضاء می‌کند.
خواندن یک موسیقی چندصدایی بسیار مشکل است زیرا ملودیهای متعددی در یک لحظه وجود دارد. هیچ چیز شبیه آن نیست.»
اسمیت در حال حاضر سرپرستی یک تیم 40 نفره از طراحان را در شرکت تِرا ماشین بر عهده دارد. روش کار او این است که به اعضای تیمش آزادی عمل می‌دهد تا هر کدام راه‌حلهای خود را بیازمایند. او در این مورد می‌گوید:
«هنگامی که چند نفر درگیر کار طراحی باشند، نمی‌توان تمام جزئیات را پیگیری کرد. البته باید ایده کلی در مورد کاری که می‌خواهید انجام دهید را داشته باشید. شاید مهمترین توصیه من این باشد که تصور کلی از کاری که باید صورت گیرد را در ذهن داشته باشید و آن را به همکارانتان القاء کنید. آنگاه دست آنها را باز بگذارید تا با به کارگیری قوه ابداع و ابتکار خود، به انجام کار بپردازند. تنها کاری که برای شما باقی می‌ماند، نظارت و هدایت است.»


پیوندهای خارجی


همچنین ببینید



تعداد بازدید ها: 17560


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..