Chips mais rápidos deixam programadores para trás

John Markoff
Quando era presidente-executivo da Intel, nos anos 90, Andrew Grove costumava falar na "espiral do software" - a interação entre os microprocessadores cada vez mais rápidos e o software que requer cada vez mais poder de computação.
A velocidade potencial dos chips continua subindo, mas agora o software que eles acionam está encontrando problemas para acompanhar a aceleração. Chips mais novos, com múltiplos processadores, exigem software desafiadoramente complexo, para dividir as tarefas de computação em porções que possam ser processadas simultaneamente.
Os desafios não reduziram o entusiasmo quanto ao potencial dos novos chips paralelos na Microsoft, cujos executivos estão apostando que a chegada dos processadores de núcleos múltiplos, os chamados "manycores", com mais de oito núcleos, possivelmente a partir de 2010, transformará o mundo da computação pessoal.
A empresa está conduzindo um grande esforço para melhorar as capacidades de computação paralela de seu software.
"A Microsoft está fazendo a coisa certa ao tentar desenvolver software para paralelos", disse Andrew Singer, veterano criador de software e fundador da Rapport, uma empresa especializada em programas para computação paralela, em Redwood City, Califórnia. "A empresa seria carniça se alguém descobrir primeiro que eles como fazê-lo".
A espiral do software de Grove começou a perder a sincronia dois anos atrás. Os microprocessadores da Intel estavam gerando tanto calor que chegavam a derreter, o que forçou a empresa a mudar de rumo e tentar elevar o poder de computação por meio de múltiplos processadores instalados em um mesmo chip.
Mais ou menos como no caso do aumento do número de faixas de rodagem em uma via expressa, a nova estratégia, que agora está sendo amplamente adotada pelo setor de semicondutores, funciona apenas na medida em que mais automóveis (ou instruções de computação) possam ser espremidos na mesma faixa (ou processador).
Há muito em jogo. O crescimento do setor de computadores e de bens eletrônicos de consumo é propelido por uma corrente constante de avanços no hardware e no software, criando novas maneiras de cuidar do áudio, vídeo, recursos gráficos e do processamento de imensos volumes de dados.
Engenheiros e cientistas da computação reconheceram que, a despeito dos avanços das últimas décadas, o setor de computação ainda não está funcionando com a velocidade desejada, no que tange ao desenvolvimento de programas para processadores paralelos.
De fato, um importante cientista da computação alertou que ainda não desenvolvida uma solução fácil para criar programas para chips que contenham dezenas de processadores.
"O setor basicamente está confiando na sorte", disse David Patterson, um pioneiro da ciência da computação na Universidade da Califórnia em Berkeley, em referência à evolução do hardware, em recente conferência. O setor todo está apostando na computação paralela. A jogada já foi feita, mas ninguém sabe se os resultados serão os esperados". O setor de chips conhece há décadas os obstáculos envolvidos na transição para a computação paralela.
Para acelerar seus esforços nesse segmento, a Microsoft contratou alguns dos melhores cérebros do ramo, e criou equipes para estudar abordagens quanto à reformulação de seu software.
Caso ela obtenha sucesso, o esforço pode começar a alterar a maneira pela qual os consumidores usam seus computadores dentro de três anos. Os mais agressivos dos planejadores da Microsoft acreditam que o novo software, projetado para tirar vantagem de microprocessadores agora em processo de refinamento por empresas como Intel e AMD, poderiam acelerar em até 100 vezes a solução de certos problemas de computação.
Executivos da Microsoft argumentam que um avanço como esse poderia resultar na chegada de programas ao consumidor e de trabalho capazes de pôr fim à era da computação com teclado e mouse, permitindo que até mesmo aparelhos portáteis vejam, ouçam e tomem decisões complexas no mundo real ¿ e, no processo, transformando os computadores em companheiros, e não ferramentas.
O setor de chips continuará a ser capaz de elevar o volume de transistores instalados nos chips pelo futuro previsível, mas o problema está no montante de energia despendido e, assim, no volume de calor gerado. Isso limitará o ritmo de aceleração na velocidade de processamento.
A necessidade de superar o que o setor define como "a muralha da potência" gerou uma caçada frenética por novas linguagens de computação bem como por novas maneiras de dividir problemas para que possam ser resolvidos mais facilmente, em paralelo.
Embora os esforços da Microsoft tenham se iniciado cerca de cinco anos atrás, por obra de Craig Mundie, um dos três vice-presidentes gerais de tecnologia do grupo, só recentemente, eles ganharam ímpeto, com a contratação de diversos especialistas vindos do setor de supercomputadores e do mundo acadêmico.
Mundie mesmo é um veterano de passados esforços do setor de supercomputadores, nos anos 80 e 90, para realizar importantes avanços em termos de processamento paralelo. "Estou feliz por que, com a contratação de um grupo de veteranos, alguns dos quais envolvidos há 10 ou 20 anos nessa guerra, nós enfim tenhamos um núcleo de pessoas que sabem o que é e o que não é possível", afirmou.
As chegadas mais recentes à Microsoft incluem profissionais respeitados como Burton Smith, projetista de supercomputadores cujas idéias sobre a computação paralela foram amplamente adotadas, e Dan Reed, especialista em computação paralela.
Os microprocessadores de duplo núcleo já se tornaram muito comuns em computadores pessoais. Por exemplo, os chips padrão da AMD e Intel para computadores pessoais, de mesa e portáteis, agora têm dois núcleo, e há informações de que o iPhone dispõem de três processadores.
A Microsoft considera que essa seja sua grande oportunidade, e executivos do setor disseram que a chegada dos processadores manycore provavelmente coincidirá com o lançamento do "Windows 7", o nome pelo qual a empresa está desenvolvendo o sistema operacional sucessor do Windows Vista.
As oportunidades são notáveis, para a empresa, diz Mundie, porque os chips manycore oferecerão a espécie de salto em poder de processamento que permitirá levar a computação em direções completamente novas. Ele vê chips que se tornarão cada vez mais parecidos com orquestras musicais. Em lugar de fileiras de processadores idênticos, o microprocessador do futuro incluirá muitos tipos diferentes de núcleos de computação, cada um dos quais criado para resolver um tipo específico de problema. A AMD já anunciou sua intenção de combinar chips gráficos e de processamento convencional em uma placa única.
No futuro, disse Mundie, o software paralelo se encarregará de tarefas que farão do computador um assistente pessoal inteligente.
"Minha máquina poderia avaliar as mensagens que recebo, durante a noite, e descobrir quais são as mais importantes", ele diz. "Mas o processo poderia ir além; o computador poderia determinar se já me correspondi com essas pessoas, qual é o contexto semântico, e poderia preparar três opções de resposta. Quando eu chegasse, de manhã, ele me diria que havia lido as mensagens, e explicaria quais delas me interessariam de imediato, e me apresentaria as opções desenvolvidas; eu só teria de clicar no sim para marcar uma reunião, por exemplo".
Há quem argumente que esse é um campo no qual os avanços não surgirão com tamanha facilidade ¿ entre eles, muitos profissionais da Microsoft mesma. "Eu continuarei cético até que veja alguma coisa que me permita ter esperanças fundadas", disse Gordon Bell, um dos pioneiros no projeto de computadores nos Estados Unidos, e hoje pesquisador sênior do departamento de pesquisa da Microsoft.
Bell contou que, na década de 80, quando tentou persuadir o setor de computação a enfrentar os problemas da computação paralela, em seu período como diretor de programas do setor na Fundação Nacional da Ciência, ele não encontrou muito interesse de parte dos colegas.
"Eles me responderam que não era meu papel lhes dizer o que fazer", relembra Bell. "Agora, as máquinas chegaram ao mercado e nós não realizamos o trabalho necessário a utilizar todo o seu potencial".
Tradução: Paulo Eduardo Migliacci ME
The New York Times