خطای فراموش‌نشدنی اینتل؛ ماجرای باگ معروف پنتیوم
خطای فراموش‌نشدنی اینتل؛ ماجرای باگ معروف پنتیوم
در تاریخ ۲۹ اکتبر، نایسلی کشف خود را با اندرو شولمن، نویسنده‌ی کتاب‌های «آموزش ویندوز» و «آموزش داس»، به‌اشتراک گذاشت. از آنجا که شولمن به یک کامپیوتر پنتیوم دسترسی نداشت، در تاریخ ۱ نوامبر با ریچارد اسمیت، بنیانگذار شرکت فار لپ، تماس گرفت و از او خواست تا سیستم خود را برای این باگ تست کند. شرکت فار لپ به‌سرعت با استفاده از ماشین‌حساب ویندوز و یک برنامهی ساده به زبان C، وجود باگ در عملیات تقسیم را تأیید کرد.
ریچارد اسمیت همچنین پیام توماس نایسلی را به اینتل و چند شرکت بزرگ دیگر آن زمان، مانند مایکروسافت، Metaware و Watcom ارسال کرد. او همچنین این خبر را در فروم Canopus منتشر کرد تا خبر وجود باگ پردازنده‌های پنتیوم برای اولین‌بار در فضای عمومی پخش شود. در عرض ۲۴ ساعت، بیش‌از ۱۰ تأییدیه از وجود این باگ در سیستم‌های مختلف مبتنی‌بر پنتیوم دریافت شد.
خطای FDIV پنتیوم مثل این است که بخواهید کیک بپزید، اما دستورپخت به شما بگوید به جای شکر، نمک اضافه کنید. نتیجه؟ آشفتگی کامل!
تأثیر باگ FDIV پنتیوم بسیار گسترده بود. افرادی که برای محاسبات حیاتی به کامپیوترهای خود متکی بودند، مانند دانشمندان، مهندسان و تحلیلگران مالی، دچار سردرگمی شدند. این باگ می‌توانست خطاهای قابل‌توجهی در محاسبات ایجاد کند، به‌ویژه در زمینه‌هایی که دقت اهمیت حیاتی دارد. تصور کنید که می‌خواهید یک موشک را به فضا پرتاب کنید، اما متوجه می‌شوید که کامپیوتر شما اعداد را اشتباه تقسیم می‌کند.
در یک سخنرانی در سال ۲۰۱۹، جان رومرو، یکی از سازندگان بازی Quake، هنگام بازنگری در توسعه‌ی این بازی توضیح داد که چگونه برنامه‌نویسان شرکتش توانستند این باگ را به‌طور مکرر و پیوسته بازتولید کنند. آن‌ها ساعت‌ها صرف یافتن شرایطی کردند که برای ایجاد این باگ لازم بود؛ باگی که باعث می‌شد بخش‌هایی از یک مرحله‌ی بازی به‌طور غیرمنتظره‌ای از برخی زوایای دوربین دیده شوند.
شاید اگر کشف باگ پنتیوم یک سال دیرتر رخ می‌داد، شرکت سایریکس رقابت را به اینتل واگذار نمی‌کرد
جالب این است که در داستان سقوط شرکت سایریکس دیدیم که استودیوی بازی‌سازی id Software چگونه با جانبداری از اینتل، بازی Quake را فقط برای پنتیوم بهینه‌سازی کرد. اینجاست که ابعاد جدیدی از جهت‌گیری id Software در آن سال‌ها روشن می‌شود.
غول، از چراغ جادو بیرون می‌آید
تا اکتبر ۱۹۹۴، نایسلی مطمئن شد که این باگ صرفا در خود پردازنده‌ی پنتیوم نهفته است و نه برنامه‌هایی که روی پردازنده اجرا می‌شوند. او با نوشتن نامه‌ای به اینتل دلایل خود را روشن کرد و در ادامه جامعه‌ی علمی را در جریان کشف این باگ گذاشت؛ اما به‌لطف اینترنت نوپای آن زمان، باگ FDIV به‌سرعت به دانش عمومی تبدیل شد.
خطای FDIV در پردازنده پنتیوم نه‌تنها در دنیای فناوری سروصدا به پا کرد، بلکه به یک هیاهوی کامل رسانه‌ای تبدیل شد. روزنامه‌ها، شبکه‌های تلویزیونی و حتی برنامه‌های گفتگوی شبانه نتوانستند از طنزپردازی درباره‌ی این باگ خودداری کنند. ناگهان همه به کمدین‌هایی تبدیل شدند که درباره‌ی کامپیوترهایی که نمی‌توانند محاسبات ساده‌ی ریاضی انجام دهند، شوخی می‌کردند. این داستان آنقدر بزرگ شد که خبرگزاری CNN حتی یک بخش ویژه برایش پخش کرد. مجری برنامه‌های شبانه، جی لنو، با کنایه گفت:
می‌دانید، قصد داشتم یک پردازنده پنتیوم بخرم، اما بعد شنیدم که نمی‌تواند از پس محاسبات ساده‌ی ریاضی برآید. فکر کردم، خب چه فایده‌ای دارد؟
اما عجیب اینجاست که مهندسان اینتل قبل از اینکه نامه‌ی نایسلی را دریافت کنند، از مشکل آگاه بودند و برای رفع آن تلاش می‌کردند. در ابتدا اینتل استدلال کرد که این باگ فقط در موارد نادر رخ می‌دهد و کاربران عادی را درگیر نخواهد کرد.
بااین‌حال، در ابتدا هیچ برنامه‌ای برای تعویض پنتیوم‌های تحت تأثیر باگ وجود نداشت، زیرا اینتل معتقد بود که این موضوع چندان مهم نیست.
یک کاربر عادی که از اکسل استفاده می‌کند، ممکن است تنها یک بار در هر ۲۷,۰۰۰ سال استفاده، با این باگ جزیی مواجه شود.
– اینتل
اما اینتل واقعاً اشتباه می‌کرد! با انتشار اخبار مربوط‌به این باگ، افراد بیشتری شروع به آزمایش پردازنده‌های پنتیوم خود کردند و کسانی که خواهان یک تراشه‌ی جایگزین بدون باگ بودند، به اینتل نشان دادند که واقعاً با آن مواجه شده‌اند.
نگرش اینتل نسبت‌به باگ FDIV واکنش‌های شدیدی به‌همراه داشت و شریک تجاری دیرینه‌اش IBM، فروش کامپیوترهای مجهز به اینتل را متوقف کرد. البته مدتی بعد انگیزه‌ی IBM برای این تصمیم توسط برخی از کارشناسان صنعت زیر سوال رفت؛ زیرا IBM در آن زمان پردازنده‌های PowerPC را تولید می‌کرد که رقیب مستقیم محصولات اینتل بودند.
اینتل با یک کابوس رسانه‌ای مواجه شد. غول دنیای تراشه باید کاری می‌کرد تا اعتماد مشتریانش را دوباره به‌دست آورد. اینتل مشکل را در گزارش سالانه‌ی خود در سال ۱۹۹۴ پذیرفت و اعتراف کرد که در یک «جنجال» گرفتار شده است.
با وجود باگ FDIV، اینتل ادعا کرد که فروش پنتیوم در طول بحران همچنان رو به افزایش بوده است
سرانجام در ۲۰ دسامبر ۱۹۹۴، طرحی به نام «برنامهی تعویض پردازنده‌ی پنتیوم» راه‌اندازی شد. تحت این برنامه، اینتل پیشنهاد کرد که هر پردازنده‌ی پنتیوم معیوب را به صورت رایگان تعویض می‌کند. این اقدام برای اینتل ۴۷۵ میلیون دلار هزینه دربرداشت (معادل ۹۴۰ میلیون دلار در سال ۲۰۲۴)، اما برای حفظ اعتبار، چاره‌ی دیگری نبود.
تلاش‌های نرم‌افزاری اینتل
تولیدکنندگان نرم‌افزار برای رفع باگ پنتیوم، بسته‌های نرم‌افزاری مختلفی ارائه کردند. یکی‌از این الگوریتم‌ها که در مقاله‌ای در مجله IEEE Computational Science & Engineering شرح داده شده، به این صورت عمل می‌کند که مقسوم‌علیه‌هایی را که به سلول‌های آرایه‌ی منطقی قابل برنامه‌ریزی دسترسی داشته‌اند، بررسی می‌کند. اگر الگوریتم تشخیص دهد که حاصل تقسیم از سلول‌های حاوی مقدار اشتباه استفاده کرده است، یک مرحله به عقب برگشته و صورت و مخرج تقسیم را به ترتیب در ۱۵ و ۱۶ ضرب می‌کند. این عملیات ریاضی سبب می‌شود که هر مرحله از تقسیم از محدوده‌ی باگ‌دار خارج شود.
این اصلاح البته هزینه‌ای در سرعت اجرا دارد که در بدترین حالت، برنامهی عملیات تقسیم با مقسوم‌علیه‌های مشکل‌دار را در دو برابر زمان عادی اجرا می‌کند؛ زیرا هر FDIV به جای ۴۰ سیکل کلاک حدود ۸۰ سیکل کلاک زمان می‌برد. از آنجایی که عملیات تقسیم در واحد ممیز شناور در بیشتر برنامه‌ها نادر است، کاهش سرعت معمول با نصب این اصلاح معمولاً یک درصد یا کمتر بود.
بزرگترین چالش اصلاحیه از راه نرم‌افزاری، کتابحانه‌ها و مجوز تغییرات در آن‌ها بود
چالش اصلی که شرکت‌های نرم‌افزاری با آن مواجه بودند، پیاده‌سازی این اصلاح در نرم‌افزارهای موجود بود که بسیاری از آن‌ها به کتابخانه‌های خارج از دسترس وابسته بودند. برخی شرکت‌ها، مانند Wolfram Research، تصمیم گرفتند کد ماشین اجرایی‌های موجود را مستقیماً اصلاح کنند و کد عملیاتی تقسیم ممیز شناور را با یک دستورالعمل غیرمجاز ولی اصلاح شده، جایگزین کنند. این کار باعث بروز یک حالت استثنا می‌شد که یک فراخوان(که در بسته اصلاحیه قرار داشت) آن را تحویل می‌گرفت. از این مرحله، شرکت‌ها می‌توانستند کد مورد نظر خود را برای دور زدن باگ اجرا کنند.
مایکروسافت برای برطرف کردن این باگ راه‌حل‌هایی در سطح سیستم‌عامل ارائه کرد. ابزارهایی که همراه با هسته‌ی سیستم‌عامل ویندوز ارائه می‌شدند، وجود باگ را بررسی و در صورت کشف آن، واحد پردازش ممیز شناور (FPU) را غیرفعال می‌کردند.
تاریخ تکرار می‌شود
اینتل به‌خاطر باگ FDIV برای اولین‌بار مجبور به فراخوانی پردازنده‌هایش شد. این باگ همچنین اولین اشتباه سخت‌افزاری بزرگ اینتل بود، اما قطعاً آخرین آن نبود. سال ۲۰۲۴ نه تنها سی‌امین سالگرد کشف باگ FDIV بود، بلکه سالی بود که اینتل ناپایداری پردازنده‌های نسل ۱۳ و ۱۴ را تأیید و علتش را به وجود باگ در میکروکد آن‌ها نسبت داد که باعث می‌شد پردازنده درخواست ولتاژ بالاتر از حد مجاز داشته باشد و درنتیجه خارج از محدوده‌ی امن خود کار کند.
منبع : زومیت
