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由處理器技術(shù)的發(fā)展而催生的多核技術(shù)帶動(dòng)了軟件編程的變革.
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以前只有在超級(jí)計(jì)算機(jī)中才能體驗(yàn)的并行計(jì)算目前被普及到了臺(tái)式機(jī)中.
在多核技術(shù)沒有產(chǎn)生之前,臺(tái)式機(jī)中有一種多CPU的架構(gòu):對(duì)稱式多處理器,在一塊主板上放置多塊CPU的技術(shù),但是這種主板架構(gòu)當(dāng)時(shí)來講也非常昂貴,winNT支持這種技術(shù),一般在服務(wù)器上才被應(yīng)用.
多核CPU的產(chǎn)生,開啟了并行計(jì)算的美好篇章,普通開發(fā)者/用戶都可以廉價(jià)的得到它(xp支持這種多核CPU,win98則不支持).
多核CPU架構(gòu)與多CPU架構(gòu)并無太大區(qū)別,只是將芯片封裝的更緊密,成本更低而已.
在***的Intel i7系列處理器上同時(shí)支持多核與超線程,這意味著處理器將擴(kuò)充一倍的內(nèi)核數(shù)量,如4核心CPU,將被操作系統(tǒng)識(shí)別為8核心.
例如在一個(gè)主板上有4個(gè)CPU插槽,每個(gè)槽插一個(gè)4核的CPU,并且每一核都具有超線程,那么將會(huì)有32個(gè)線程共同執(zhí)行代碼(32位windows支持CPU數(shù)量的極限),這太帥了,不是嗎?
概念
Concurrent(并發(fā))與Parallel(并行)
并發(fā)是用來描述并行執(zhí)行的方式(看上去一起發(fā)生的事件,例如目前操作系統(tǒng)的多任務(wù)調(diào)度程序,看上去桌面上有許多程序在同時(shí)運(yùn)行.),并發(fā)是形容詞.
并行是指通過并發(fā)將一個(gè)操作分解成一組粒度更細(xì)的工作單元,并且這些工作單元可以在不同的處理器內(nèi)核上運(yùn)行.并行是動(dòng)詞,指必須有兩個(gè)以上的事件發(fā)生.
工作單元,以粒度可分為最小到單一CPU指令,大到函數(shù)或系統(tǒng)任務(wù).
并行有數(shù)據(jù)并行性與任務(wù)并行性
數(shù)據(jù)并行性指對(duì)許多數(shù)據(jù)執(zhí)行相同的并行操作,比如對(duì)一組數(shù)的每個(gè)數(shù)進(jìn)行加法操作.
任務(wù)并行性指對(duì)相同的一組數(shù)據(jù)執(zhí)行不同的并行操作,比如一個(gè)執(zhí)行加法操作,而另一個(gè)執(zhí)行乘法操作.
優(yōu)秀的多核微處理器:
AMD Multicore Opteron
Intel Core2 Duo
并行編程的麻煩:內(nèi)存一致模型簡(jiǎn)稱內(nèi)存模型
緩存一致性(cache coherency) 將緩存與主內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行同步
內(nèi)存一致性模型(memory consistency model)
CPU可以對(duì)內(nèi)存的讀取或?qū)懭氩僮髦匦屡判?亂序執(zhí)行Out of Order),而導(dǎo)致內(nèi)存一致性的產(chǎn)生.就是指CPU中實(shí)際內(nèi)存訪問操作與程序代碼中內(nèi)存訪問操作的不一致性程度.
CPU的硬件架構(gòu)決定了內(nèi)存模型的強(qiáng)度,強(qiáng)度越高寫代碼就會(huì)更容易.
x86/64架構(gòu)的CPU有較強(qiáng)的內(nèi)存一致性模型,而安騰系列處理器Itanium(IA-64)是較弱的模型.它為了提高性能(不必根蹤緩存行的狀態(tài))不會(huì)主動(dòng)刷新緩存,而是提供指令操作緩存刷新到主內(nèi)存.
還有一些軟件實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存模型,比如java虛擬機(jī)和.NET CLR,它們都是比較強(qiáng)的內(nèi)存模型,而且不考慮具體的硬件實(shí)現(xiàn).
解決辦法:內(nèi)存柵欄(memory fence)
內(nèi)存柵欄可以阻止目標(biāo)架構(gòu)對(duì)指令進(jìn)行重排.利用語言平臺(tái)的特性或原子方法可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)存柵欄,比如.net中的Interlocked類方法,c++中的volatile變量.
附錄一些并行庫:
Single Unix Specification的POSIX線程庫.
Intel的TBB線程庫.
Standard Template Adaptive Parallel Library,STAPL:標(biāo)準(zhǔn)模板適配并行庫.
***并行編程庫必須得到操作系統(tǒng)的支持,如果系統(tǒng)沒有相應(yīng)功能api,上面那些并行庫也就一無是處了.
標(biāo)題名稱：為您揭曉多核并行計(jì)算是什么
標(biāo)題鏈接：http://m.5511xx.com/article/coiphes.html
