Jedan od ranih marketinških vizuala za Apple Macintosh bila je stilizirana silueta biciklista. Ideja je nastala nakon Jobsove usporedbe osobnog računala s “biciklom za um”. I zaista, tadašnja osobna računala pomagala su nam da mnoge dnevne poslove obavimo brže nego li na tradicionalan način, tj. “pješke”. Centralni procesor računala bio je njegovo srce koje je odrađivalo sav dosadni dio posla koji bismo inače morali odraditi sami. Vremenom je snaga procesora rasla i računala su počela obavljati zadatke koji prije nisu niti postojali; to su bili oni poslovi koji su bili prekompleksni da bi ih čovjek mogao obaviti sam bez greške i u prihvatljivom roku. Tada se produktivnost nekih računalnih alata slikovito uspoređivala s “xy godina ljudskog rada”. Računala su u tom trenu prestala biti tek “bicikli za um” i postala su “automobili za um” jer na neka daleka putovanja ne bismo niti krenuli bez automobila - baš kao što ne bismo krenuli u neke poslove da nemamo računalo. U kojem smo dobu danas? Što današnja računala predstavljaju za naše umove?

Imamo sreću živjeti u brzom i uzbudljivom dobu, u vremenu zasićenom informacijama i mogućnostima, u stoljeću u kojem se vrhunska tehnologija koja se koristi za vojne namjene i svemirska istraživanja nađe u rukama običnih građana s odmakom od svega 15-ak godina, a trend je da se to vrijeme skraćuje. To je najočitije kod informacijskih tehnologija gdje je rast eksponencijalan. Tako su uvijek zabavne usporedbe modernih računala sa skupim superračunalima unatrag koje desetljeće.

Japansko superračunalo Earth Simulator aktivirano je 2002. godine

Kao primjer možemo uzeti tanušan MacBook Air koji je brži od dva milijuna dolara vrijednog superkompjutera Cray T3D iz 1996. godine. Nešto bliža je 2002. godina u kojoj je najbrže superračunalo bio japanski Earth Simulator koji je korišten za simulacije globalnih klimatskih modela. Japansku vladu je taj projekt stajao oko 600 milijuna dolara i koristeći 5120 procesora imao je snagu od 35860 gigaflopsa (deset na devetu operacija s pomičnim zarezom u sekundi). Pretekao ga je tek 2004. godine IBM-ov Blue Gene. Zašto je to zanimljivo u ovom trenu? Zato što ovaj tekst pišem na računalu koje ima snagu od 4384 gigaflopsa, a pogađate da nemam milijune dolara. Zar je moguće da u samo desetak godina civilni korisnik može uživati u jednoj osmini snage nekada najbržeg računala na planetu? Da, moguće je!

Igrom do zvijezda

No, kako je do toga došlo? Motiv nije bila velika želja korporacija da malim ljudima učine superračunala dostupim, već želja za zaradom u industriji zabave; računalne igre su ključ! Na tom tržištu se vrti tolik novac da se zarada stalno pumpala nazad u razvoj sve bržih i bržih grafičkih procesora (GPU). Tako danas neke igre na modernim računalnim konzolama na trenutke izgledaju poput TV snimke.

Moderne simulacije vožnje i nekih sportova izgledaju skoro kao TV prijenos zahvaljujući snažnim grafičkim procesorima

U jednom trenu stvar postaje apsurdna i imamo situaciju u kojoj američka vojska 2010. objavljuje da je složila svoje obrambeno superračunalo od 1760 PlayStation 3 konzola! Postigli su snagu 500 teraflopsa! Što li je Sony mislio kada je vojska to kupovala - možda da žele igrače konzole za svoje vojničke kantine? ;) No, odluka je zapravo bila vrlo razumna jer je Sony svoju igraču konzolu prodavao uz malu zaradu, a u jednom periodu i uz gubitak na samom hardveru jer se najveća zarada krije u igrama.

Danas i freeware igre na računalima nude 3D grafiku kakva je nekada bila rezervirana samo za igrače konzole

Iako je GPU vrlo specijaliziran komad silicija koji odlično radi paralelne ponavljajuće obrade na velikim cjelinama podataka, on se uz lukavo programiranje može odlično iskoristiti i za “general purpose computing” zadatke koje inače radi CPU. Tako je NVIDIA razvila svoj sustav CUDA (Compute Unified Device Architecture), a Apple je glavni zagovornik otvorenog OpenCL (Open Computing Language) standarda koji je podržan i na AMD (nekadašnji ATI) arhitekturi, ali i na standardnim centralnim procesorima, kao i DSP (Digital Signal Processor) koprocesorima i sličnom hardveru. OpenCL funkcionira gotovo na svemu što možete zamisliti, pa se kaže da je “platformski agnostičan”.

CPU odstupi!

Kada sve to zbrojimo dolazimo do zaključka da se ravnoteža hardvera unutar osobnih računala značajno izmijenila i da CPU više nije neophodno najmoćniji i najskuplji dio računala. Nekada je centralni procesor bio pravi proleter, sve je radio sam; upravljao i izvršavao, a nekadašnji skromni koprocesori bili su strogo specijalizirani i neupotrebljivi za nešto van svoje domene. Danas centralni procesor sve više “fizičkih poslova” prepušta grafičkim procesorima koji su toliko napredovali da u snazi stotinama puta nadmašuju svojeg “šefa” i mogu se koristiti i za poslove koji nemaju veze s prikazom slike. Npr. GPU može obrađivati i zvuk - jer zvuk ionako za računalo nije ništa drugo do velika matrica podataka koja treba biti obrađena. Svaki oblik ujednačenih podataka gdje imamo mnogo sadržaja koji treba biti obrađen na isti način je teritorija na kojoj se GPU može iskazati velikom brzinom zbog svoje arhitekture koja omogućuje brze paralelne obrade.

Adobe Photoshop uz OpenGL sada koristi i OpenCL za gotovo trenutačne transformacije slike u ultra-visokim rezolucijama

Appleove profesionalne radne stanice su tradicionalno koristile dva centralna procesora i dvije nezavisne sabirnice za maksimalnu propusnost. Iako nije isključeno da se najavljeni novi Mac Pro pojavi jednog dana i u takvoj konfiguraciji, velika je vjerojatnost da se to neće dogoditi jer viša cijena i teže hlađenje teško mogu donijeti toliko bolje performanse da bi se to isplatilo; jednostavnije je krenuti putem sve jačih i jačih grafičkih kartica.

Novi Mac Pro nudi snagu do 3,5 terflopsa i uskoro dolazi na tržište (na slici Mac Pro [RED] prodan za $977,000)

Upravo u tome leži i odgovor zašto je Apple svoju iduću Mac Pro seriju strukturirao oko samo jednog Xeon centralnog procesora, ali sa standardno dva grafička procesora profesionalnih karakteristika. Novi Mac Pro koji će izaći na tržište do kraja godine pruža snagu od 3,5 teraflopsa u kućištu veličine manje vaze za cvijeće! Volio bih vidjeti izraz lica gospodina Seymoura Craya, oca superračunala, da mu je netko prije koje desetljeće mogao pokazati što budućnost donosi! :)

Treće doba: “avion za um”

I tako smo danas došli u doba u kojem računala više nisu tek “bicikl” ili “automobil” za naš um, već možemo slobodno reći da postaju “avioni koji nas nose preko oceana u par sati”, tj. alat koji nam omogućuje stvaralački rad koji bi za prošle generacije bio pravi životni podvig. Pretjerujem li? Vjerujem da ne, a trik je u tome što se promjene događaju svakodnevno i nismo ih svjesni, ali način na koji nam funkcionira civilizacija se iz osnove promijenio. Zahvaljujući virtualnim instancama stvarnosti postali smo produktivniji u poslu jer možemo obavljati poslove u potpuno dislociranim timovima, svijet oko nas postaje “dizajniran” na razinama na kojima to prije nikada nije bio. To se može vidjeti u trivijalnostima poput izgleda pozivnice za lokalnu zabavu, pa do načina na koji se strateška investicija prezentira mogućim ulagačima. Razina vizualne komunikacije eksponencijalno je narasla i ubrzala razvoj, zapravo, svega!

LuxMark je zbirka testova koji računaju 3D scene koristeći sve raspoložive OpenCL resurse računala, a prije svega grafičke procesore. Neki koriste više grafičkih kartica, ali ne zbog prikaza, već radi mogućnosti brzih izračuna!

Od ideje do kompleksnog proizvoda dolazi se brže no ikada. Ono što je nekada bila skica na papiru ili dvodimenzionalni nacrt, sada je interaktivna 3D vizualizacija sa simulacijom niza potrebnih scenarija. Ono što se nekada računalo danima, danas se izvršava u stvarnom vremenu. Ponekad je za savršen rezultat potrebno nešto napraviti deset puta. Sto puta. Tisuću puta… Prije bismo morali odustati nakon svega par pokušaja jer je sve trajalo predugo.

Hyperviz interaktivna vizualizacija budućeg SC Platak prikazuje prostor od 4200 hektara u stvarnom vremenu

Snijeg, magla, povijanje drveća na vjetru... sve je moguće i to u stvarnom vremenu!

Danas imamo takav luksuz da računalnu snagu koja se prije desetak godina koristila za predviđanje globalnih klimatskih promjena koristimo kako bismo u svega par sekundi dobili željenu transformaciju slike u Photoshopu. Pjesnički možemo reći da danas vrijeme brže teče jer su promjene brže. Koliko je to brzo možete vidjeti ako se prošećete kroz muzej informatike PEEK&POKE u Rijeci i u čudu gledate odbačenu informatičku “staru kramu” koja je zapravo moguće mlađa i od auta kojeg još uvijek vozite!

Apple s aplikacijom "Maps" korak po korak sustiže Google. Radeonovih 3GB video memorije pomaže da sve radi glatko jer gomile tekstura ne moraju putovati po sabirnici, već ostaju na samoj grafičkoj kartici.

Dosta teorije, idemo u akciju!

Teoretski smo temeljito pripremili teren i sada smo zagrijani za akciju! Idemo iskoristiti svu tu snagu koju nam moderna tehnologija pruža! Je li to jednostavno? Jest, tj. bolje rečeno bit će jednostavno u trenu kada se pojavi široka baza OpenCL kompatibilnog softvera. Za sada se uglavnom radi o eksperimentalnim verzijama 3D renderera (npr. popularni Blender) i o novoj Appleovoj seriji video alata (Final Cut Pro X, Motion 5 i Compressor 4) koji su pisani “od nule” tako da koriste OpenCL i ne rade na Macovima koji ga ne podržavaju. Od popularnih softvera tu je Adobe koji u novijim izdanjima Photoshopa uz već poznatu OpenGL nudi i OpenCL podršku, a u pripremi je i opsežnija podrška za Premiere i AfterFX. Za one koje zanima nešto više o samoj OpenCL tehnologiji mogu pročitati tekst na tu temu od prije dvije godine koji je još uvijek aktualan.

Final Cut Pro X do te mjere koristi OpenCL da ne može raditi na računalima koja nemaju suvremen GPU

Kako se pripremiti za budućnost?

Ako imate Mac srednje klase novijeg datuma gotovo je sigurno da ste za budućnost već spremni, a ako koristite kakav skromniji model, Apple se pobrinuo da u novom operativnom sustavu OS X 10.9 Mavericks podrži i “low end” grafičke procesore novijeg datuma. Dakle, više nije neophodno imati Mac s grafičkom karticom vrijednosti prosječne hrvatske plaće da biste koristili prednosti masovnih paralelnih obrada koje pruža OpenCL. Iz ove igre ispadate ako imate hardver stariji od 2007. godine ili ako imate GPU iz starih Radeon serija 2400 i 2600. Nije podržana i Intelova HD Graphics 3000 grafika. Već Radeoni serije 4xxx i NVIDIA procesori serija 8x00 i 9x00 ulaze u podržane. Naravno, sav noviji GPU hardver je podržan: Radeoni serija 5xxx, 6xxx i 7xxxx, NVIDIA GT xxxM serije, GTX serija, Quadro serija i noviji Intelove HD Graphics 4000, 5000, Iris i Iris Pro procesori.

Kod Mac Pro računala važno je provjeriti je li PCIe utor u kojem je glavni GPU podešen na maksimalnu brzinu

Naravno, razlike u snazi tih procesora su velike, pa ako ste u fazi kupovine novog Maca dobro se informirajte je li hardver koji kupujte dovoljan za zadatke koje imate na umu. Danas se ovo upozorenje najviše tiče video profesionalaca jer njihovi alati najviše koriste OpenCL. Apple tako obećava obradu 4K video zapisa u stvarnom vremenu (real-time) na novoj Mac Pro seriji. Danas “obrada video zapisa u stvarnom vremenu” zvuči sasvim rutinski, ali kada se radi o 4K videu pravila igre su opaka; samo jedna od 25 slika u sekundi ima 10 485 760 piksela!

4K video rezolucija u usporedbi s ostalima; rezolucija slike u kojoj većina nas gleda TV program je ona označena u polju "DVD"!

Za usporedbu, PAL D1 TV program koji većinom gledamo sadrži 414 720 piksela po slici. Znači u samo jednoj sekundi videa računalo mora obraditi preko 250 milijuna piksela više! Zamislite sada izračun neke malo kompleksnije tranzicije između dva kadra u takvoj “kino” rezoluciji! Običan procesor bi se oko toga namučio, ali dobar GPU uz OpenCL to može izvoditi u stvarnom vremenu. Ovo je primjer koristi takve tehnologije za obradu videa, ali vremenom će OpenCL podrška postati važna i za ostale softvere. Pustimo da vrijeme učini svoje i budimo spremni!

Izgurajte svoj avion za um na pistu i vežite pojaseve!

Do not cross this line!

Ako niste vlasnik Mac Pro radne stanice vjerojatno je najbolje da se ovdje zaustavite s čitanjem. Ovaj dio teksta namijenjen je onim sretnicima koji koriste Appleove profesionalne strojeve kod kojih je predviđeno da se vremenom grafička kartica može zamijeniti novijim modelom. Po tome je Mac Pro serija izuzetak u Appleovoj ponudi računala; sva ostala nemaju tu mogućnost (izuzev nekih iMac modela, ali tada je to moguće izvesti samo u ovlaštenom servisu i uz trošak koji nije isplativ). PC korisnici naviknuti na “domaći složenac” filozofiju će se na ovo samo nasmijati, ali izgleda da Mac korisnike to ne brine previše; oni dobro znaju zašto su odabrali baš te strojeve za svoj posao.

Specifikacije hardvera koje geekovima izvlače osmijeh: 4384 gigaflopsa snage čeka vašu kreativnost!

Pogledajmo kakav izbor se nudi profesionalcima: zadnje što je Apple nudio u višoj klasi je Radeon HD 5870, a zatim su stali s novim modelima iz razloga jer se cijela postojeća Mac Pro serija zaustavila zbog skoka na potpuno različit koncept na kojem je zasnovan budući “crni valjak” Mac Pro. No, iako bez službene podrške, korisnici nisu ostavljeni na cjedilu; Apple se pobrinuo da se u novijim izdanjima OS X-a nađu driveri (“pogoniči” za jezične čistunce!) za nove AMD i NVIDIA procesore. Izbor uopće nije loš iako je snažno orijentiran na višu klasu od $500 do $2000. Jedna od jeftinijih kartica je Sapphire HD 7950 3GB Mac Edition po cijeni nešto nižoj od 500 dolara, a u vrhu ponude su razne NVIDIA Quadro kartice koje razmatraju samo pravi 3D profesionalci.

Tehnologija narodu!

Skupo? Da, prilično, ali postoji rupa u sustavu! Grupe hakera ispitale su razne PC kartice koje koristi tzv. “referentni dizajn”, tj. znači da su u arhitekturi i konektorima u skladu s onim što Appleovi driveri podržavaju. Na takav hardver je onda moguće “flashati” ROM kompatibilne Mac kartice i tako jeftino konvertirati PC karticu u Mac kompatibilan hardver. Je li to komplicirano i riskantno? Da, za prosječnog korisnika jest, ali Mac Pro entuzijasti obično nisu obični korisnici već “power useri” i mnogi se odlučuju na taj korak kako bi “uškriljili” nešto novca i brže došli do željene kartice.

Radeon HD 7970 je full-length grafička kartica, a po cijevima za hlađenje naslućuje se koliko energije troši

Dobra vijest je i to da nove generacije ovih grafičkih kartica većinom rade i bez “flashanja” ako je korisnik spreman na kompromis da kartica počne prikazivati sliku tek nakon podizanja sustava. To može biti problem ako je računalo potrebno bootati u različite operativne sustave prilikom starta (tipka Alt) jer se neće vidjeti uvodi ekran s odabirom diskova za pokretanje. Ako to nije presudno, Mac Pro korisnici mogu povoljno kupiti PC hardver i bez modifikacija ga iskoristiti.

Sestro! Skalpel!

No, to ne znači da nisu potrebne neke modifikacije na Mac strani. Mogući problem je u napajanju. Naime, dio potrebne energije dolazi putem samog PCI Express konektora, ali to je dovoljno samo za vrlo bazične grafičke kartice. One imalo jače traže dodatno napajanje putem jednog od dva 75W voda s matične ploče koji se spajaju direktno na samu karticu. Primjer takve kartice je stari (i još uvijek solidan) 8800 GT. Sve novije kartice koriste oba dodatna izvora napajanje što znači ekstra 150W snage. Problem postaje ozbiljan u trenu kada Macovi 6-pinski konektori više nisu dovoljni i kada neka od “mrcina” nove generacije traži još veću snagu putem 8-pinskih konektora (specificiranih na 150W). U mom slučaju radi se o Sapphire Radeon HD 7970 Dual-X 3GB Overclock Edition (nabavljiva kod nas za oko 3,500 kn) koja pod punim opterećenjem traži i do 400W. Postoji nekoliko mogućih rješenja. Neki korisnici ne žele riskirati i jednostavno kupe dodatno eksterno napajanje. To je ružno i skupo, ali je i sigurno. Drugi korisnici se odreknu napajanja za sekundarni optički pogon i jedan od vodova preusmjere u PCI Express hangar.

Sapphire Dual-X Radeon HD 7970 instaliran u Mac Pro uz modifikacije na vodovima napajanja

Treći su spremni na rizik i imaju veliko povjerenje u sigurnosnu rezervu koju su ostavili Appleovi inženjeri, pa izvedu trik kojim se grafička kartica zavara da je spojena na 150W vod (potrebno je uzemljiti dva pina) i onda jednostavno “vuče više” energije iz 75W voda računajući da je sigurnosna margina dovoljno visoko da se ne dogodi nikakvo zlo. Takav trik sam i ja izveo, ali tek nakon što sam pročitao dovoljan broj pozitivnih izvješća drugih korisnika na sličnim strojevima. U slučaju ranih Mac Pro serija (1,1 i 2,1) dodatna komplikacija je Appleov propust da dovoljno daleko gledaju u budućnost, pa su tako EFI koji pokreće inače čistokrvan 64-bitan stroj napisali 32-bitno. To godinama nije bio nikakav problem, ali sada se npr. Mavericks ne može redovno instalirati jer je neki birokrat odlučio da nije vrijedno truda podržati strojeve koji imaju stariji 32-bitni boot loader.

Apple zaboravio, Tiamo spasio

Tome se doskočilo putem univerzalnog pokretača Chameleon. Soluciju sam isprobao, radi bez problema, ali nije posebno elegantna. Daleko bolji način je korištenje novog trika kojeg je napisao daroviti haker nadimka Tiamo. Njegovo rješenje je toliko elegantno da korisnik niti ne zna da je nešto u sustavu neslužbeno modificirano. Dovoljno je “boot.efi” datoteku zamijeniti na dva mjesta u sustavu i to je to! Odradio je posao koji je Apple bio dužan napraviti, ako ne iz nekog drugog razloga, onda iz tog što su ti high-end strojevi prodavani kao 64-bitne radne stanice. Objektivno, kriterij ne bi smio biti starost stroja već njegova snaga i mogućnosti, a stare 8-core Mac Pro serije još uvijek su brže i od najmodernijeg i najskupljeg iMaca (84.3 gigaflopsa naspram 69.3 kod najbržeg iMaca).

Najnoviji OS X 10.9 i moćni Radeon HD 7970 s 3GB video memorije glatko rade i u starijim Mac Pro sustavima

Isplati li se sav taj trud i “hakiranje”? Ooo da! :) Osobno nisam radio na bržem Macu od ovoga, a on ulazi u svoju sedmu godinu! Dva Xeon procesora na 3GHz, svaki na svojoj sabirnici, gomila ECC RAM-a, brzi SSD i na kraju “mrcina” od grafičke kartice kakvu u ovom trenu Apple niti ne nudi u nekom svojem sistemu. Istina, kada se kupuje nov, Mac Pro je papreno skup, ali zaista vrijedi. I traje. Nije mi žao niti jedne lipe uložene u njega. Radi godinama bez ijedne greške, a cijelo vrijeme imaš onaj dobar osjećaj da nisi škrtario na sebi i da radiš na najboljem osobnom računalu.

Nadam se da će ove legendarne Mac Pro serije dobiti dostojnog nasljednika u novom modelu koji se s toliko nestrpljenja očekuje u profesionalnoj Mac zajednici.