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用户:多核总被应用恼  

2008-07-23 08:30:39|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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众所周知,早在2001年,双核就已经率先在IBMPower系列处理器上出现,但直到英特尔及AMD分别在2005年发布双核新品后,双核的概念才开始普及。进入到2008年,随着英特尔基于45纳米制造工艺的采用,AMD四核巴塞罗那处理器Bug的修复,至少在企业级服务器市场,已经进入到了以四核应用为主的多核时代。

 

但笔者发现,在业内进入四核的同时,处理器厂商却放慢了核的升级速度,并且重新开始重视提高单线程的应用效率。例如IBM在去年发布的最新的Power6处理器仍旧是以双核为主,但主频却高达5GHz。人们知道,主频的提高对于单线程应用效率的提高具有最直接的作用。对于IBM为何如此,IBM Power6总设计师Bradley D.McCredie博士认为,目前的软件应用正处在从单核向多核应用的产业转变过程之中,在这一过程中,IBM发现自己的用户有相当一部分还是基于单线程的应用,而主频的提升对于单线程应用性能提高的效率要远远大于多核和多线程,这也是IBM目前仍旧以双核为主而提高主频的主要原因。

 

除了IBM外,目前在核战市场领先的英特尔不但降低了推出核的速度,例如今年要先期推出六核的处理器,而不是八核处理器,在年底的新的Nehalam架构中,将提升单线程的应用作为一个新的卖点。其实笔者通过观察和采访了解到,在目前的企业级应用的服务器市场,双核刚刚成为企业用户的首选(甚至目前还有用户对于单核仍有需求),处理器厂商对于应用现状和趋势的判断还是很准确的。所以,从目前处理器产业主流厂商的目前和未来的举措看,笔者认为,目前整个产业,尤其是基于多核的软件应用产业尚没有完全准备好。

 

回顾处理器并行发展的历程,尽管利用并行(MPI)处理器提高总体软件性能的概念至少已经出现35年了,但是在开发工具方面,使这种方法进入商业市场的东西却非常少。因此,绝大多数的应用是单线程的。虽然多内核处理器可以将多个应用分配到多个处理器上,但是单个应用的性能仍受到单个处理器的速度的限制。不管有一个处理器还是100个处理器,应用性能保持不变,因为在任何时刻,每个应用只能运行在一个处理器上。可能除Java外,现在没有广泛使用的提供多线程扩展的商用开发语言。实际上,直到现在还没有出现太多的需要。商用SMP系统的广泛可用直到90年代初才真正出现,即便如此,多线程应用仍进展缓慢。

 

其实业内都知道有个著名的阿姆达尔定律,简单地说,就是只要应用程序中有串行部分的存在,即使程序中有并行处理任务的存在,无论采用多少核数,其性能的提升也会受到限制。换句话说,软件应用限制了多核处理器性能的发挥。对此,微软首席研究官Craig Mundie称,软件行业所面临的核心挑战就是对多核处理器的编程。

 

笔者认为,对于应用软件的性能从来就没有简单的解决方案。在多数情况下串行(非并行)应用软件如果不耗费大量的人力和时间都无法实现并行。许多高性能计算应用软件都是并行计算的并具有很高的可升级性,如果在执行工作负载的过程中能分配到更多的核心,就能运行得更快。但并非所有的并行应用软件都可以升级,串行应用软件也面临着同样的性能壁垒。而要想解决这些壁垒,处理器厂商的参与至关重要。

 

作为处理器产业的老大,英特尔公司从上世纪 90 年代末就开始协同操作系统和应用软件开发商进行了大量有关软件线程性能优化和多核软件开发技术方面的研究,并于近年推出了整套针对主流编程语言和操作系统的先进软件开发工具产品套件,该套件包含了线程分析工具、性能分析器、编译器、性能库、群集工具包以及相关的白皮书等,它不但可帮助软件开发商快速、高效、低成本地跨越从串行编程到并行编程的技术门槛,实现从传统单线程软件开发商到多核并行化应用开发商的角色转换,还能帮助他们开发出针对英特尔最新技术平台(包括多核、虚拟化)进行优化的产品。

 

此外,在今年的3月,英特尔和微软联合宣布,两家公司将合作建立通用并行计算机研究中心,今后五年时间里向该研究中心投资2000万美元。。其实,早在2006年,英特尔就宣布在全球范围内开展多核技术的大学合作计划,并在中国与教育部高等教育司合作推出了“英特尔多核技术大学计划”项目。配合教育部高等教育“质量工程”,通过与高校建立多核技术实验室,支持课程开发与科研合作,以提升中国高校在多核技术领域的教学及科研整体水平,为提高中国在前沿技术领域的科技创新和人才培养服务。

 

相信,随着处理器厂商、ISV等广泛的合作,相信在不远的将来,用户定会走出多核总被应用恼的尴尬,让多核为自己带来实实在在的应用价值。

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