【51CTO.com快譯】為了提升服務(wù)器和PC芯片的性能，為處理器增加更多的核心已成為芯片供應(yīng)商們的最主要手段。但是，如果無(wú)法應(yīng)對(duì)來(lái)自硬件和編程方面的新挑戰(zhàn)，多核的優(yōu)勢(shì)不僅會(huì)大大降低，而且及有可能成為芯片性能的阻礙。在剛剛舉行的多核芯片博覽會(huì)（Multicore Expo）上，與會(huì)者紛紛對(duì)此表示了擔(dān)心。

目前大多數(shù)為單核芯片編寫(xiě)的軟件將需要重新編寫(xiě)或者更新，以適合Intel、Sun以及其它芯片供應(yīng)商們提供的新產(chǎn)品，行業(yè)技術(shù)分析公司Linley Group總裁兼***分析師Linley Gwennap這樣說(shuō)。現(xiàn)在的應(yīng)用程序在多至4個(gè)處理器核心時(shí)通常會(huì)運(yùn)行得更快，但處理核心數(shù)量一旦超過(guò)這個(gè)數(shù)字，應(yīng)用程序的效果就會(huì)降低甚至惡化。

最近來(lái)自Gartner的一份報(bào)告同樣顯示了這個(gè)問(wèn)題。為此，芯片和系統(tǒng)制造商們已開(kāi)始著力培訓(xùn)軟件開(kāi)發(fā)者，并為他們提供更好的用于多核編程的工具。一年前，Intel和微軟表示，他們將在美國(guó)投資2000萬(wàn)美元開(kāi)設(shè)兩個(gè)研究中心專門(mén)解決這一問(wèn)題。目前，缺乏多核編程工具也許是今天的編程行業(yè)所面臨的***挑戰(zhàn)，Gwennap說(shuō)。

把應(yīng)用程序中不同的計(jì)算任務(wù)，比如數(shù)學(xué)運(yùn)算和渲染圖片加以區(qū)分對(duì)待，讓它們分別在多個(gè)內(nèi)核中同時(shí)執(zhí)行的編寫(xiě)方式早已被人們提出。但是，這一通常被稱為并行計(jì)算的模式一直受到專業(yè)化與高性能計(jì)算環(huán)境的限制。

近年來(lái)，Intel和AMD已經(jīng)改變了提高時(shí)鐘頻率的傳統(tǒng)做法，將加入核心數(shù)量作為更直接有效的方式來(lái)提高芯片的性能。Intel即將為我們帶來(lái)多達(dá)8個(gè)處理內(nèi)核的Nehalem-EX芯片（51CTO.com注，Nehalem是英特爾的新芯片架構(gòu)。代號(hào)為Nehalem的處理器包括專為高性能服務(wù)器市場(chǎng)設(shè)計(jì)的、研發(fā)代號(hào)為“Nehalem-EP” 的處理器，面向可擴(kuò)展服務(wù)器市場(chǎng)的代號(hào)為“Nehalem-EX”。英特爾不久前稱，高端的Nehalem EX處理器可能在今年年底供貨）。而51CTO.com的資料也顯示，AMD代號(hào)為“伊斯坦布爾”（Istanbul）的六核45納米皓龍?zhí)幚砥饕压_(kāi)演示，預(yù)計(jì)將于今年下半年正式推出；此外AMD也正在設(shè)計(jì)12內(nèi)核的服務(wù)器芯片。所有這些新技術(shù)都提高了多線程能力，使每個(gè)內(nèi)核都可以在同一時(shí)間執(zhí)行多行代碼。

這意味著主流的應(yīng)用程序必須以不同的方式來(lái)編寫(xiě)，以利用更多的內(nèi)核資源。這做起來(lái)不僅很難，而且很有可能帶來(lái)的新類型的軟件bug。最常見(jiàn)之一就是“競(jìng)爭(zhēng)條件(Race Conditions)”——計(jì)算的結(jié)果輸出要求各種任務(wù)按照一定的順序完成，如果不是這樣，那么可能就會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的發(fā)生。

目前已經(jīng)有些廠商提供了并行編程工具，如Intel的Parallel Studio for C and C++，還有這一領(lǐng)域里的其他廠商如Codeplay、Polycore Software和Clik Arts的相關(guān)工具。此外基于C語(yǔ)言的新的并行編程模型標(biāo)準(zhǔn)OpenCL，已由Khronos Group發(fā)布，并迅速得到了Intel、AMD、Nvidia和其他各廠商的共同支持。

Santa Clara舉行的多核芯片博覽會(huì)展示了更多的工具正在開(kāi)發(fā)中。嵌入微處理基準(zhǔn)聯(lián)盟（51CTO.com注，即EEMBC，為嵌入式芯片制訂基準(zhǔn)的非盈利性組織）的軟件工程總監(jiān)Shay Gal-on說(shuō)，軟件編譯器必須能夠識(shí)別并行的代碼，然后在沒(méi)有人工干預(yù)下完成并行工作。

盡管缺少相關(guān)的工具，一些軟件供應(yīng)商已經(jīng)找到了相對(duì)容易的建立并行代碼的方法，用來(lái)處理簡(jiǎn)單的計(jì)算工作比如圖像和視頻處理，Gwennapp表示，比如Adobe已經(jīng)通過(guò)重寫(xiě)Photoshop，在某些特定的x86內(nèi)核上運(yùn)行放大和圖像濾鏡等任務(wù)時(shí)，性能可以提高到3到4倍。

“在處理視頻或圖片時(shí)，你可以將不同的像素系統(tǒng)分配給不同的CPU。這樣你就可以得到并行處理方式，”Gwennapp說(shuō)。但是，對(duì)于更復(fù)雜的任務(wù)，則很難找到一個(gè)單一的方法來(lái)確定并行計(jì)算的順序，然后將它們分配給不同的CPU。

編程方面可能面臨著多核帶來(lái)的***挑戰(zhàn)，而在硬件方面也需要作出變化，來(lái)克服如內(nèi)存延遲和總線速度緩慢等問(wèn)題。“由于你的芯片上添加了越來(lái)越多的內(nèi)核，你就需要更多的內(nèi)存帶寬來(lái)適應(yīng)它們，”Gwennapp說(shuō)。

共享一個(gè)內(nèi)存高速緩存或數(shù)據(jù)總線的多個(gè)內(nèi)核會(huì)造成瓶頸效應(yīng)，這意味著額外的內(nèi)核將在很大程度上遭到浪費(fèi)。“這種情況下假設(shè)你有6或8個(gè)CPU，那么它們所有的時(shí)間將花費(fèi)在互相交談上，既不向前走，也不做任何工作，”他說(shuō)。

責(zé)任最終還是要背負(fù)在開(kāi)發(fā)者的肩上。他們需要編寫(xiě)更好的并行程序來(lái)搭建硬件和軟件之間的橋梁。很多軟件開(kāi)發(fā)者并沒(méi)有跟上硬件設(shè)計(jì)的***進(jìn)展，EEMBC的Gal-on這樣說(shuō)，他們應(yīng)該打開(kāi)數(shù)據(jù)表來(lái)研究***的芯片架構(gòu)，考慮一下怎樣能讓他們的代碼表現(xiàn)得更好。

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原文：Multicore chips pose next big challenge for industry  作者：Agam Shah