IEEE Emanuel R. Piore Ödülü (1995) IEEE/ACM Eckert-Mauchly Ödülü (1996) ACM Karl V. Karlstrom Ödülü (2000) B. Ramakrishna Rau Ödülü (2011) Amerikan Ulusal Mühendislik Akademisi üyeliği (2014) Benjamin Franklin Madalyası (2016) Okawa Ödülü (2025)
Yale Nance Patt, bilgisayar mimarisi ve mikromimari alanlarında öncü katkılar yapmış Amerikalı bilgisayar mühendisi ve bilim insanıdır. Halen Austin'deki Teksas Üniversitesi'nde elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü olarak görev yapmakta; Virginia H. Cockrell Mühendislik Yüzyıl Kürsüsü'nü yürütmektedir.
Patt, 1984'te Berkeley'de geliştirdiği HPS (High Performance Substrate — Yüksek Başarımlı Altyapı) mikromimarisiyle Sırasız yürütüm ve öngörüye dayalı yürütme kavramlarını sistematik biçimde tanımlayarak modern çoklu buyruk başlatımlı işlemci tasarımının temelini atmıştır. Aynı zamanda 1991'de Tse-Yu Yeh ile birlikte ortaya koyduğu iki düzeyli uyarlanır dallanma öngörüsü (two-level adaptive branch prediction) yöntemi, günümüz işlemcilerinde hâlâ kullanılan dallanma öngörüsü düzeneklerinin başlangıç noktasıdır.
Patt hem IEEE hem de ACM Fellow'udur; IEEE bu payeyi 1992'de, ACM 2001'de vermiştir. 2014'te Amerikan Ulusal Mühendislik Akademisi üyeliğine seçilmiş, 2025'te Okawa Ödülü'ne değer görülmüştür.
Eğitimciliğiyle de tanınır. Sanjay Patel ile yazdığı giriş ders kitabı yüzden çok üniversitede okutulmakta, kitabın dayandığı öğretim yaklaşımı nedeniyle 2000'de ACM Karl V. Karlstrom Üstün Eğitimci Ödülü'nü almıştır.
Eğitimi
Patt, lisans derecesini 1962'de Northeastern Üniversitesi'nde elektrik mühendisliği alanında tamamladı. Yüksek lisansını 1963'te, doktorasını 1966'da Stanford Üniversitesi'nde yine elektrik mühendisliği alanında aldı. Doktora tezi anahtarlama işlevlerinin en küçük modüllerle gerçeklenmesi üzerinedir; danışmanı Richard Mattson'dır.
Kariyeri
Patt akademik yaşamına 1966'da Cornell Üniversitesi'nde elektrik mühendisliği yardımcı doçenti olarak başladı. 1967'de göreve çağrılarak Vietnam Savaşı sırasında iki yıl ABD Ordusu'nda yüzbaşı olarak görev yaptı; bu sürede Ordu Araştırma Ofisi'nde yeni kurulan bilgisayar bilimi temel araştırma programının yöneticisiydi ve ARPANET'in ilk dört düğümünü kuran komitede ordunun temsilcisi olarak bulundu.
Teksas Üniversitesi'nde Virginia H. Cockrell Mühendislik Yüzyıl Kürsüsü'nü yürütmektedir. 2011'de üniversitenin Seçkin Öğretim Üyeleri Akademisi'ne seçilmiş ve o tarihten beri üniversite seçkin öğretim profesörü unvanını taşımaktadır.
Kariyeri boyunca DEC, NCR, Motorola ve Intel gibi şirketlere danışmanlık yapmış, 200'den fazla hakemli makale yayımlamıştır.
Araştırma katkıları
HPS mikromimarisi
Patt'ın en temel katkısı, 1984 yılında California-Berkeley'deyken doktora öğrencileri Wen-mei Hwu, Michael Shebanow ve Stephen Melvin ile birlikte geliştirdiği HPS (High Performance Substrate — Yüksek Başarımlı Altyapı) mikromimarisidir. Bu çalışma, Aralık 1985'te MICRO konferansının on sekizincisinde sunulmuştur.
HPS mikromimarisi; birden fazla buyruğu her çevrimde başlatma, dinamik dallanma öngörüsü, dinamik zamanlama, Sırasız yürütüm ve kesin kural dışı durum desteğini bir arada sunan ilk kapsamlı mimari modellerden biridir. Modern çoklu buyruk başlatımlı işlemci mimarisinin kavramsal temelini oluşturmuştur. ACM SIGMICRO'nun 2014'te ilk kez verdiği MICRO Kalıcı Etki Ödülü'nde seçilen on bildirinin dördü Patt'ındır; bunların ikisi 1985 tarihli HPS bildirileridir.
İki düzeyli uyarlanır dallanma öngörüsü
İki düzeyli uyarlanır dallanma öngörüsünün işleyişi. Dallanma geçmişi yazmacı örüntü geçmişi tablosunu adresler; seçilen gözdeki iki bitlik sayacın değeri öngörüyü verir. Dallanmanın gerçek sonucu hem yazmacı hem sayacı günceller.
1991'de Tse-Yu Yeh ile birlikte Michigan Üniversitesi'nde geliştirilen iki düzeyli uyarlanır dallanma öngörüsü (two-level adaptive branch prediction) yöntemi aynı konferansın yirmi dördüncüsünde yayımlandı. Bu yöntem, dallanma geçmişini iki katmanlı bir yapıyla izleyerek çok daha doğru öngörüler yapılmasını sağladı ve günümüz işlemcilerindeki gelişmiş dallanma öngörücülerinin atası kabul edilmektedir. Yöntemin 1992'de ISCA konferansında sunulan sürümü, 2007'de ACM SIGARCH ile IEEE Computer Society'nin Etkili ISCA Bildirisi Ödülü'ne değer görülmüştür.
Sanayiye etkisi
İki düzeyli öngörücünün Intel'in Pentium Pro işlemcisine geçişi iki taraftan da belgelenmiştir. Yeh ile Patt'ın anlatımına göre yöntemi Michigan'daki sanayi ortakları toplantısında gören Intel mühendisleri ilgilenmiş, şirket yeni işlemcisinin boru hattını derinleştirdiği için daha iyi bir öngörücüye gereksinim duyduğundan Yeh 1992 yazını Pentium Pro'nun tasarlandığı yerde geçirmiştir. Pentium Pro'nun baş mimarı Bob Colwell da sözlü tarih görüşmesinde bildiriyi hakem olarak okuduğunu, ekibin hemen o fikir üzerinde çalışmaya başladığını ve bildirinin öğrenci yazarını yaz çalışanı olarak işe aldıklarını anlatmakta; fikirleri sırasız çalışan bir makineye uyarlamak için büyük ölçüde değiştirdiklerini de eklemektedir.
HPS ile Pentium Pro arasındaki ilişki ise daha dolaylıdır. Patt ve arkadaşları 2016 tarihli geriye dönük değerlendirmelerinde, Pentium Pro'dan başlayarak sanayinin HPS'in temel kavramlarını benimsediğini yazmaktadır: saldırgan dallanma öngörüsüne dayanan öngörüye dayalı yürütme, kısıtlı veri akış çizgesi üzerinden geniş başlatımlı devingen zamanlama ve kesin kural dışı durumları olanaklı kılan sırayla tamamlama. Bu, yazarların kendi değerlendirmesidir; Intel'in Pentium Pro'yu anlatan kendi yayını ne HPS bildirilerine ne de iki düzeyli öngörücü bildirilerine atıf yapar. kaynağı |soyadı=Mutlu |ad=Onur |soyadı2=Belgard |ad2=Rich |başlık=Common Bonds: MIPS, HPS, Two-Level Branch Prediction, and Compressed Code RISC Processor |dergi=IEEE Micro |cilt=36 |sayı=4 |sayfalar=70-85 |yıl=2016 |doi=10.1109/MM.2016.66}}
Önden koşan yürütme
Patt'ın danışmanlığında Onur Mutlu tarafından geliştirilen önden koşan yürütme (runahead execution), bellek gecikmelerini gizlemek için işlemcinin tıkanan buyruğu geçici olarak işaretleyip programı ileriye doğru yürütmesine dayanır; böylece sonradan gerekecek veriler önceden önbelleğe çekilir. Yöntem 2003'te HPCA konferansında tanıtılmış ve 2021 HPCA Kalıcı Etki Ödülü'ne değer görülmüştür.
Sonraki çalışmaları
Patt'ın grubu 2000'li yıllarda paylaşılan kaynakların yönetimine yöneldi. Moinuddin Qureshi ile birlikte 2006'da yayımladıkları çalışma, paylaşılan önbelleği isteme göre değil kullanım yararına göre bölüştüren düşük maliyetli bir düzenek tanıttı ve 2024 MICRO Kalıcı Etki Ödülü'nü aldı; ödülün gerekçesi de bu ayrımdır.
Çekirdekleri birbirinin aynı olmayan çok çekirdekli işlemciler üzerine yaptığı çalışmalarda, bir programın koşut çalışamayan kritik bölümlerinin güçlü bir çekirdeğe taşınarak hızlandırılması önerildi; bu çalışma 2009'da ASPLOS konferansında sunuldu.
Eğitimciliği
Patt'ın bilgisayara giriş dersindeki yaklaşımı güdülenmiş aşağıdan yukarı öğretim diye anılır: öğrenci önce bitleri ve mantık kapılarını görür, her katmanın neden gerektiği bir üst katmanla gösterildikten sonra bir sonrakine geçilir. Teksas Üniversitesi'nin ders kataloğu dersi bu adlandırmayla tanıtmıştır. Dersi Michigan Üniversitesi'nde Kevin Compton ile birlikte kurmuş, 1996'da ders bölümün bütün birinci sınıf öğrencileri için zorunlu olmuştur.
Sanjay Patel ile birlikte yazdığı Introduction to Computing Systems: From Bits and Gates to C and Beyond adlı ders kitabı ilk kez 2001'de yayımlandı; üçüncü basımı 2019'da From Bits & Gates to C/C++ & Beyond alt başlığıyla çıktı. Kitapta eğitim amacıyla tasarlanmış LC-3 buyruk kümesi mimarisi kullanılmakta, ekler bu mimariyi, x86'ya geçişi ve LC-3'ün mikromimarisini anlatmaktadır. Kitap yüzden çok üniversitede okutulmaktadır.
Eğitim alanındaki çalışmaları için 2000'de ACM Karl V. Karlstrom Üstün Eğitimci Ödülü'nü aldı. 2011'de Teksas Üniversitesi'nin Seçkin Öğretim Üyeleri Akademisi'ne seçildi, 2017'de üniversitenin lisans düzeyindeki en büyük öğretim ödülü olan Friar Yüzyıl Öğretim Bursu'na değer görüldü.
Öğrencileri
Patt'ın danışmanlığında tamamlanan doktora sayısı, kendi özgeçmişine göre otuz sekizdir. Mezuniyet yılına göre, öğrencilerinden bazılarının bugünkü görevleri şöyledir:
Wen-mei Hwu (1987), HPS mikromimarisinin ortak geliştiricisi; Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign'de emeritus profesör ve NVIDIA'da kıdemli seçkin araştırmacı. ACM ile IEEE Fellow'u olup 2024 Eckert-Mauchly Ödülü'nü almıştır.
Michael Shebanow (1994), HPS bildirilerinin ortak yazarı; Neurophos şirketinde mühendislikten sorumlu başkan yardımcısıdır.
Gregory Ganger (1995), Carnegie Mellon Üniversitesi'nde Jatras Profesörü ve Paralel Veri Laboratuvarı'nın yöneticisidir.
Sanjay Patel (1999), ders kitabının ortak yazarı; Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign'de emeritus profesördür.
Onur Mutlu (2006), önden koşan yürütme üzerine doktora yaptı; ETH Zürih'te profesördür. ACM, IEEE ve AAAS Fellow'u olup Avrupa Akademisi üyesidir.
Hyesoon Kim (2007), Georgia Teknoloji Enstitüsü'nde profesör; 1 Ağustos 2026'da Bilgisayar Bilimi Okulu'nun başkanlığına getirilmiştir. 2024'te IEEE Fellow seçilmiştir.
Moinuddin Qureshi (2007), Georgia Teknoloji Enstitüsü'nde profesör; ACM ve IEEE Fellow'udur. Google Cloud'da principal engineer unvanıyla bellek açısından verimli sunucu mimarisi üzerine de çalışmaktadır.
Aater Suleman (2010), Flux7 şirketinin kurucusu ve genel müdürüydü; Vixul'ün yönetici ortağıdır.
Eiman Ebrahimi (2011), dokuz yıl NVIDIA'da araştırmacı olarak çalıştı; Protopia AI'ın kurucu ortağı ve genel müdürüdür.
Araştırma grubunun sayfasına göre sanayide çalışan öteki öğrencilerinden bazıları şunlardır: Tse-Yu Yeh (1993, Rivos), Marius Evers (1999, AMD), Jared Stark (1999, Intel), Robert Chappell (2003, Microsoft), Chang Joo Lee (2010, Intel), José Joao (2014, Arm) ve Milad Hashemi (2016, Google).
Patt, ilk Michigan doktora öğrencisi Michael Butler'ın AMD'de Bulldozer çekirdeğinden sorumlu olduğunu belirtmiştir.
Ödülleri
IEEE Fellow (1992). Gerekçe, yüksek hızlı bilgisayar mimarisine yaptığı özgün katkılardır.
IEEE Emanuel R. Piore Ödülü (1995). Gerekçe, ticari olarak yaşayabilir yüksek başarımlı mikroişlemcilere yol açan bilgisayar mimarisi katkılarıdır.
IEEE/ACM Eckert-Mauchly Ödülü (1996). Gerekçe, buyruk düzeyinde koşutluğa ve çoklu buyruk başlatımlı işlemci tasarımına yaptığı önemli katkılardır.
IEEE Computer Society W. Wallace McDowell Ödülü (1999). Gerekçe, mühendislik ile eğitime yaptığı önemli katkıların birleşimi yoluyla yüksek başarımlı mikroişlemci sanayisi üzerindeki etkisidir.
ACM Karl V. Karlstrom Üstün Eğitimci Ödülü (2000). Gerekçe, bilgisayar bilimi eğitiminin geliştirilmesindeki yeteneği, adanmışlığı ve başarısı ile öğretmen olarak elde ettiği üstün sonuçlardır.
ACM Fellow (2001). Gerekçe, yüksek başarımlı mikromimariye yaptığı özgün ve çığır açıcı katkılar ile bilgisayar bilimi ve mühendisliği eğitimindeki önderliği ve öğreticiliğidir.
IEEE Computer Society Charles Babbage Ödülü (2005).
IEEE Computer Society B. Ramakrishna Rau Ödülü (2011); ödülün ilk sahibidir. Gerekçe, mikromimari topluluğunda öğretim, yol göstericilik, araştırma ve hizmet bakımından yaptığı önemli katkılar ile esin veren önderliğidir.
IEEE Computer Society Harry H. Goode Anma Ödülü (2013). Gerekçe, yarım yüzyıla yakın süredir bilgi işleme alanına yaptığı önemli katkılardır: mikromimari kavrayışları, çığır açan bir ders kitabı ve geleceğin önderlerini yetiştirmesi.
Benjamin Franklin Madalyası (2016), bilgisayar ve bilişsel bilim dalında. Gerekçe, aynı anda yürütülebilecek buyrukları kendiliğinden belirleyerek daha yüksek başarım sağlayan çağdaş mikroişlemcilerin tasarımına yaptığı öncü katkılardır.
Okawa Ödülü (2025). Gerekçe, yüksek başarımlı mikroişlemci mimarilerinde, özellikle buyruk düzeyinde koşutluk, çoklu buyruk başlatımlı işlemci tasarımı ve yüksek doğruluklu dallanma öngörüsü alanlarında yaptığı öncü ve üstün araştırmadır.
Alanın büyük konferanslarının yayın listelerinde adı üst sıralarda geçer: ACM SIGMICRO'nun MICRO En Çok Yayın Yapanlar Listesi'nde elli üç bildiriyle ikinci, sekiz ve daha çok bildirisi olan yazarları toplayan ISCA En Çok Yayın Yapanlar Listesi'nde otuz bildiriyle üçüncü sıradadır.