Дэвид Паттерсон

Дэвид Паттерсон (англ. David Patterson; род. 16 ноября 1947, Эвергрин-Парк, Иллинойс, США) — американский учёный в области вычислительной техники, пионер архитектуры RISC, соавтор языка описания и верификации цифровых схем Verilog, один из создателей концепции RAID. Лауреат премии Тьюринга (2017, совместно с Джоном Хеннесси). Профессор Калифорнийского университета в Беркли.

Биография

Дэвид Паттерсон родился 16 ноября 1947 года в городе Эвергрин-Парк, штат Иллинойс. В 1969 году получил степень бакалавра по математике в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA). В 1970 году там же получил степень магистра по информатике, а в 1976 году — докторскую степень (Ph.D.) по информатике в том же университете.

С 1977 года работает в Калифорнийском университете в Беркли. В 1994 году стал профессором кафедры электротехники и информатики. На протяжении карьеры занимал пост председателя кафедры компьютерных наук (1990–1994), а также директора Института исследований в области параллельных вычислений (1994–1996). В 2016 году вышел на пенсию, получив статус заслуженного профессора (Professor Emeritus).

Основные достижения

Архитектура RISC

В начале 1980-х годов Паттерсон возглавил проект по созданию новой архитектуры процессора, получившей название RISC (Reduced Instruction Set Computer — компьютер с сокращённым набором команд). В отличие от доминировавших тогда сложных архитектур CISC (Complex Instruction Set Computer), RISC предполагал упрощение системы команд, что позволяло значительно повысить производительность за счёт более эффективного конвейера и оптимизации компилятора.

В рамках проекта в Беркли были разработаны процессоры RISC-I (1982) и RISC-II (1983). Эти работы заложили основу для всей последующей индустрии микропроцессоров. Архитектура RISC стала основой для таких коммерчески успешных семейств, как ARM, MIPS, PowerPC и SPARC.

Концепция RAID

В 1988 году Паттерсон совместно с Гартом Гибсоном и Рэнди Кацем опубликовал статью «A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)», в которой была предложена концепция объединения нескольких недорогих жёстких дисков в единый массив для повышения производительности и надёжности хранения данных. В статье были описаны пять уровней RAID (от 1 до 5), каждый из которых обеспечивал различные сочетания производительности, избыточности и стоимости. Концепция RAID стала стандартом в индустрии хранения данных и применяется в серверных системах, центрах обработки данных и персональных компьютерах.

Язык Verilog

Паттерсон внёс вклад в развитие языка описания аппаратуры Verilog, который является одним из основных инструментов для проектирования цифровых интегральных схем. Он участвовал в разработке стандарта Verilog и его популяризации в академической среде.

Соавторство учебников

Совместно с Джоном Хеннесси, Паттерсон является автором двух фундаментальных учебников по компьютерной архитектуре:

• «Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface» (1993) — один из самых популярных учебников по архитектуре компьютеров, переведённый на многие языки, включая русский.
• «Computer Architecture: A Quantitative Approach» (1990) — более углублённый учебник, используемый в магистерских и аспирантских программах.

Эти книги стали стандартными учебными пособиями в университетах мира и выдержали множество переизданий.

Премии и награды

• Премия Тьюринга (2017, совместно с Джоном Хеннесси) — за разработку архитектуры RISC и вклад в методологию количественного анализа компьютерных архитектур.
• Премия Эккерта — Мокли (2008) — за вклад в архитектуру компьютеров.
• Премия Чарльза Бэббиджа (2000) — за вклад в развитие вычислительной техники.
• Премия IEEE Computer Society Charles Babbage Award (2000).
• Член Национальной инженерной академии США (1994).
• Член Американской академии искусств и наук (2005).
• Член IEEE (1991) и ACM Fellow (1994).

Влияние на индустрию

Работы Паттерсона оказали глубокое влияние на развитие компьютерной индустрии. Архитектура RISC, впервые реализованная в его лаборатории, стала доминирующей в мобильных устройствах (ARM), встраиваемых системах, серверах (PowerPC, SPARC) и суперкомпьютерах. Концепция RAID лежит в основе современных систем хранения данных, используемых в облачных вычислениях и корпоративных центрах обработки данных.

Паттерсон также активно выступает за открытость и доступность образования. Он является одним из основателей проекта Berkeley RISC-V — открытой архитектуры набора команд (ISA), которая получила широкое распространение в академических и коммерческих разработках. RISC-V не требует лицензионных отчислений, что делает её привлекательной для исследовательских и коммерческих проектов.

Критика и дискуссии

Несмотря на широкое признание, некоторые аспекты работ Паттерсона подвергались критике. В частности, концепция RAID была раскритикована за то, что в оригинальной статье не учитывалась возможность использования дисков разных производителей и моделей, что на практике приводило к проблемам совместимости. Кроме того, некоторые исследователи отмечали, что RISC-архитектура не всегда обеспечивает преимущество в производительности по сравнению с CISC, особенно при выполнении сложных задач с большим объёмом кода.

Интересные факты

• Паттерсон является одним из самых цитируемых учёных в области компьютерных наук. Его статьи имеют десятки тысяч цитирований.
• В 2014 году он получил премию ACM SIGOPS Hall of Fame Award за вклад в развитие операционных систем.
• Паттерсон является автором более 100 научных статей и 10 книг.
• Он активно занимается популяризацией науки, выступая с лекциями и участвуя в образовательных проектах.

Источники

• Patterson, D. A., & Hennessy, J. L. (2017). Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface. 5th ed. Morgan Kaufmann.
• Patterson, D. A., & Hennessy, J. L. (2019). Computer Architecture: A Quantitative Approach. 6th ed. Morgan Kaufmann.
• Patterson, D. A., Gibson, G., & Katz, R. H. (1988). "A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)". Proceedings of the 1988 ACM SIGMOD International Conference on Management of Data.
• Patterson, D. A., & Sequin, C. H. (1981). "RISC I: A Reduced Instruction Set VLSI Computer". Proceedings of the 8th Annual Symposium on Computer Architecture.
• ACM Turing Award (2017). David Patterson and John L. Hennessy. ACM.
• IEEE Computer Society. David Patterson. IEEE Computer Society.
• University of California, Berkeley. David Patterson — Professor Emeritus. EECS Department.