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并行软件须加速追赶多核处理器发展脚步

归档日期:05-11       文本归类:多处理器      文章编辑:爱尚语录

  为了持续提升性能而又不至于因过热导致故障,微处理器正朝向多核心方向发展。但主流软件至今却尚未能找到使用这种新并行机制的途径。

  专用编程方法已开始在一些应用中受到青睐。然而,软件产业可能还需要十年或更长的时间,才能以一种较有组织的形式赶上多核心硬件的发展;在此同时,这条道路上还存在着一些难以跨越的障碍。

  “所有攸关性能的关键程序都必须重新编写,”斯坦福大学PervasiveParallelismLab总监KunleOlukotun说。该团队是致力于解决这个被当今计算机科学视为最棘手问题的众多研究小组之一。

  “最后不是被迫重新编写这些程序代码,就是只好将它淘汰,”Olukotun说。他在最近举行的‘多核心虚拟会议’(MulticoreVirtualConference)上针对该主题发表专题演讲。

  “这是电信公司目前所面临的最大问题之一,”近期将出版一本有关电信设计专书的系统架构师AlexBachmutsky表示,“它们的应用程序并不是针对多核心和执行绪编写的,而且这些程序规模庞大,包含了数百万或数千万行的程序代码。”

  无所不在的C语言“是最糟糕的工具,因为它在本质上是连续性的语言,这使得算法中原有的并行机制变得模糊不清,”DSP咨询公司BerkeleyDesignTechnology总裁JeffBier说。

  根据TechInsights公司在今年初所进行的一项研究,在接受访谈的嵌入式系统开发人员中,约有62%表示最近的计画是以C语言写的;还有24%表示使用了C++。

  研究者们已经开发出许多并行编程语言,但没有哪一种是万能的,而且要成为被市场接纳的商品都还有很长的路要走。Olukotun预测最终将出现一系列自动寻找并行机制的高阶专用工具。

  多核心处理器也正致力于投入主流设计领域,系统、芯片与工具开发商们也正提出一系列确实可用的开发工具。

  其中一部份是现有的多核心处理工具,例如目前用于芯片级编程的OpenMP。英特尔(Intel)及其它公司们已经发布了用来管理软件执行绪的工具库。CilkArts公司等新兴公司也在传统的程序代码中植入关键词来协助寻找并行机制。

  “各种方法都互有利弊,”飞思卡尔半导体(Freescale)软件研发总监RobOshana指出。

  开发人员将需要新的建模工具来解决如何在早期设计阶段划分应用的问题,Oshana表示。另外,并行除错器已初露曙光,在一个复杂的系统单芯片中,只要能让通过多个核心、加速器和互连的资料达到可视化,将可望协助设计人最佳化其程序代码。

  短时间来看,许多芯片制造商正试图将最多的并行程序代码加载于软件堆栈中。但在某些情况下,他们有时候会因为过度开发,反而无法提供一些较通用的并行应用程序,飞思卡尔公司资深系统架构师SteveCole表示。

  “它应该能够包含我们的应用程序与第三方应用程序,以及操作系统和工具,”Cole说,“这才是业界该走的方向。”

  为了开发这样的产品,飞思卡尔已经将其多核心软件团队人数增加了一倍之多,Cole说。

  同时,OEM们也正在寻找自己的方法来解决这些问题。电信架构师Bachmutsky指出,控制台设计正采用系统级对称多处理(SMP)工具来管理基于SMP操作系统的多核心芯片。而其设计结果“看起来就像是具有多线卡与负载均衡器,可在各刀锋背板间分配流量的系统,”他说。

  由于资料面设计通常使用汇编语言编码,因此,要把性能提高10倍以上的难度更大。这意味着它无法负担SMP结构的共享内存开销。

  开发人员们必须仔细地划分任务并分配给各个核心,观察数据间的依赖性。他们必须制订在不同任务间传递的详细讯息方案,并找出在数据和控制台软件堆栈间的通讯方式,Bachmutsky说。

  采用汇编程序码,“你就与硅晶制造商及工具库密切相连,你无法轻易地把软件移植到另一个处理器,”他说。“但无论你选择哪一种方案,都意味着将与该方案密切相关。”

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