Τα μάρκες πολλαπλών καναλιών παρουσιάζουν την επόμενη μεγάλη πρόκληση για τη βιομηχανία

Η προσθήκη περισσότερων πυρήνων επεξεργασίας έχει αναδειχθεί ως ο βασικός τρόπος ενίσχυσης της απόδοσης των τσιπ server και PC, αλλά τα οφέλη θα μειωθούν σημαντικά εάν η βιομηχανία δεν μπορεί να ξεπεράσει ορισμένες προκλήσεις υλικού και προγραμματισμού, οι συμμετέχοντες στην εκδήλωση Multicore Expo στη Santa Clara, Η Καλιφόρνια, δήλωσε αυτή την εβδομάδα

Το μεγαλύτερο μέρος του λογισμικού σήμερα είναι ακόμα γραμμένο για μάρκες ενός πυρήνα και θα πρέπει να ξαναγραφεί ή να ενημερωθεί για να επωφεληθεί από τον αυξανόμενο αριθμό πυρήνων που προσθέτουν οι Intel, Sun Microsystems και άλλοι κατασκευαστές chip τα προϊόντα τους, δήλωσε ο Linley Gwennap, πρόεδρος και κύριος αναλυτής του The Linley Group.

Οι εφαρμογές εκτός σειράς θα τρέχουν συχνά πιο γρήγορα στις CPU με έως και τέσσερις πυρήνες επεξεργαστών, αλλά πέρα ​​από αυτή την απόδοση επίπεδα μακριά και μπορεί ακόμη και να επιδεινωθεί καθώς προστίθενται περισσότεροι πυρήνες, είπε. Μια πρόσφατη έκθεση από την Gartner υπογράμμισε επίσης το πρόβλημα.

Οι κατασκευαστές chip και κατασκευαστές συστημάτων έχουν ξεκινήσει προσπάθειες για την εκπαίδευση των προγραμματιστών και την παροχή καλύτερων εργαλείων για προγραμματισμό με πολύπλευρα προγράμματα. Πριν από ένα χρόνο, η Intel και η Microsoft δήλωσαν ότι θα επενδύσουν 20 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ για να ανοίξουν δύο ερευνητικά κέντρα σε πανεπιστήμια των ΗΠΑ που είναι αφιερωμένα στην αντιμετώπιση του προβλήματος. Η έλλειψη εργαλείων προγραμματισμού πολλαπλών εντολών για τους κύριους προγραμματιστές είναι ίσως η μεγαλύτερη πρόκληση που αντιμετωπίζει σήμερα η βιομηχανία, δήλωσε ο Gwennap

Γράφοντας εφαρμογές με τρόπο που επιτρέπει σε διάφορα τμήματα ενός έργου πληροφορικής, όπως η επίλυση ενός μαθηματικού προβλήματος ή η απόδοση μιας εικόνας, να χωριστεί και να εκτελεστεί ταυτόχρονα σε πολλαπλούς πυρήνες δεν είναι καινούργιο. Αυτό το μοντέλο, που συχνά ονομάζεται παράλληλη υπολογιστική, περιορίστηκε μέχρι τώρα σε εξειδικευμένα περιβάλλοντα υπολογιστών υψηλών επιδόσεων.

Τα τελευταία χρόνια, όμως, οι Intel και οι Advanced Micro Devices προσθέτουν πυρήνες ως έναν πιο αποδοτικό τρόπο τσιπ επιδόσεις, μια σημαντική αλλαγή από την παραδοσιακή πρακτική τους για την αύξηση της ταχύτητας ρολογιού. Η Intel κατασκευάζει οκτώ πυρήνες στα επερχόμενα τσιπ της Nehalem-EX και η AMD σχεδιάζει τσιπ 12 καναλιών για διακομιστές. Προσθέτουν επίσης δυνατότητες πολλαπλών σπειρωμάτων, οι οποίες επιτρέπουν σε κάθε έναν από τους πυρήνες να εργάζονται ταυτόχρονα σε πολλές γραμμές κώδικα.

Αυτό σημαίνει ότι οι mainstream εφαρμογές πρέπει να γραφτούν με διαφορετικό τρόπο για να επωφεληθούν από τους πρόσθετους διαθέσιμους πυρήνες. Η εργασία είναι δύσκολο να γίνει και δημιουργεί τις δυνατότητες για νέους τύπους για σφάλματα λογισμικού. Ένα από τα πιο συνηθισμένα είναι οι "συνθήκες αγώνα", όπου η παραγωγή ενός υπολογισμού εξαρτάται από τα διάφορα στοιχεία μιας εργασίας που ολοκληρώνεται με μια συγκεκριμένη σειρά. Εάν δεν υπάρχουν, μπορούν να προκύψουν σφάλματα.

Υπάρχουν μερικά παράλληλα εργαλεία προγραμματισμού, όπως το Parallel Studio της Intel για C και C ++. Άλλοι πωλητές στο χώρο είναι το Codeplay, το Polycore Software και το Clik Arts. Υπάρχει επίσης ένα νέο παράλληλο μοντέλο προγραμματισμού C που ονομάζεται OpenCL, το οποίο αναπτύχθηκε από τον όμιλο The Khronos και υποστηρίχθηκε από την Apple, την Intel, την AMD, τη Nvidia και άλλα.

Πολλά από τα διαθέσιμα εργαλεία εξακολουθούν να βρίσκονται σε εξέλιξη, δήλωσε η Multicore Expo. Οι μεταγλωττιστές λογισμικού πρέπει να είναι σε θέση να εντοπίσουν κώδικα που μπορεί να παραλληλισθεί και στη συνέχεια να κάνει την παραλληλισμό του χωρίς χειροκίνητη παρέμβαση από τους προγραμματιστές, δήλωσε ο Shay Gal-on, διευθυντής της μηχανικής λογισμικού στην EEMBC, μια μη κερδοσκοπική οργάνωση που αναπτύσσει σημεία αναφοράς για ενσωματωμένα τσιπ

Παρά την έλλειψη εργαλείων, ορισμένοι προμηθευτές λογισμικού το έχουν βρει σχετικά εύκολο να δημιουργήσουν παράλληλο κώδικα για απλές εργασίες πληροφορικής, όπως επεξεργασία εικόνας και βίντεο, δήλωσε ο Gwennapp. Η Adobe έχει ξαναγράψει το Photoshop με τρόπο που μπορεί να αναθέσει καθήκοντα όπως η μεγέθυνση και το φιλτράρισμα εικόνας σε συγκεκριμένους πυρήνες x86, βελτιώνοντας την απόδοση κατά τρεις έως τέσσερις φορές.

"Αν κάνετε βίντεο ή γραφικά, μπορείτε να πάρετε διαφορετικά σύνολα εικονοστοιχεία και να τα αναθέσετε σε διαφορετικές CPUs.Μπορείτε να πάρετε πολλούς παραλληλισμούς με αυτό τον τρόπο », είπε. Αλλά για πιο σύνθετες εργασίες, είναι δύσκολο να βρεθεί μια ενιαία προσέγγιση για τον εντοπισμό μιας ακολουθίας υπολογισμών που μπορούν να παραλληλιστούν και στη συνέχεια να τα διαχωρίσουν

Ενώ η πλευρά προγραμματισμού μπορεί να παρουσιάσει τη μεγαλύτερη πρόκληση, υπάρχουν επίσης αλλαγές υλικού που πρέπει να γίνουν, για να ξεπεραστούν θέματα όπως η λανθάνουσα μνήμη και οι αργές ταχύτητες του λεωφορείου. "Όπως προσθέτετε όλο και περισσότερους επεξεργαστές στο τσιπ, χρειάζεστε το εύρος ζώνης μνήμης για να το δημιουργήσετε αντίγραφα ασφαλείας", ανέφερε ο Gwennap.

Η κοινή χρήση μίας μνήμης cache ή ενός δίαυλου δεδομένων μεταξύ πολλών πυρήνων μπορεί να δημιουργήσει μια συμφόρηση, να χαθεί σε μεγάλο βαθμό. "Μέχρι να φτάσετε σε έξι ή οκτώ CPUs, ξοδεύουν όλο το χρόνο τους να μιλάνε ο ένας τον άλλον και να μην προχωρούν για να κάνουν κάποια εργασία", ανέφερε.

Ο τελικός στόχος μπορεί να είναι οι προγραμματιστές να γεφυρώσουν το χάσμα μεταξύ υλικό και λογισμικό για να γράψετε καλύτερα παράλληλα προγράμματα. Πολλοί κωδικοποιητές δεν ταιριάζουν στις τελευταίες εξελίξεις στο σχεδιασμό υλικού, δήλωσε ο Gal-on. Θα πρέπει να ανοίξουν φύλλα δεδομένων και να σχεδιάσουν τις αρχιτεκτονικές τσιπ για να κατανοήσουν πώς μπορεί να λειτουργήσει καλύτερα ο κώδικας τους, είπε