分析：芯片設(shè)計(jì)多核化軟件產(chǎn)業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存
處理器設(shè)計(jì)方面的一個(gè)基本變化對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)人員既是一項(xiàng)挑戰(zhàn),也是一個(gè)巨大的經(jīng)濟(jì)機(jī)遇。
芯片廠商已經(jīng)不再競(jìng)相設(shè)計(jì)最快的微處理器了,它們的焦點(diǎn)已經(jīng)不再是開(kāi)發(fā)單個(gè)速度超快的計(jì)算內(nèi)核。為了降低能耗和減少發(fā)熱量,它們?cè)谝粔K硅片上集成多個(gè)內(nèi)核。這些內(nèi)核運(yùn)行速度較慢,但更節(jié)能,能夠?qū)⒋髩K頭的計(jì)算任務(wù)分解開(kāi),同時(shí)在多個(gè)內(nèi)核上運(yùn)行。
對(duì)于對(duì)計(jì)算性能有較高要求的多媒體任務(wù)而言——例如在從多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)信息的同時(shí)處理大型視頻文件,以及在下載音樂(lè)和刻錄DVD的同時(shí)運(yùn)行計(jì)算機(jī)游戲,這種技術(shù)是很理想的。
問(wèn)題是許多軟件不是針對(duì)多內(nèi)核處理器編寫(xiě)的。硬件的發(fā)展如此迅速,軟件有被甩在后面的危險(xiǎn)。加州大學(xué)柏克利大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)教授帕特森說(shuō),因?yàn)槲覀儾荒芙鉀Q這一問(wèn)題,人們可能不再購(gòu)買(mǎi)臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦了。
隨著處理器速度的提高,通過(guò)使軟件的運(yùn)行速度越來(lái)越高,軟件開(kāi)發(fā)人員在跟著硬件跑。但現(xiàn)在,芯片廠商已經(jīng)不再僅僅關(guān)注速度了,編程人員必須改變他們的策略,學(xué)會(huì)向多個(gè)而不是一個(gè)內(nèi)核發(fā)送指令。
英特爾和AMD已經(jīng)推出了雙核、四核處理器,未來(lái)還計(jì)劃推出集成有更多內(nèi)核的處理器。英特爾展示了一款80內(nèi)核的研究型芯片,由于集成了如此多內(nèi)核,沒(méi)有一種操作系統(tǒng)能夠運(yùn)行。
超級(jí)計(jì)算機(jī)和企業(yè)數(shù)據(jù)中心使用配置多個(gè)處理器的計(jì)算機(jī)已經(jīng)有很長(zhǎng)時(shí)間了,這促使芯片廠商開(kāi)發(fā)面向大眾市場(chǎng)的多內(nèi)核處理器。但是,傳統(tǒng)上PC軟件就不是為多內(nèi)核處理器編寫(xiě)的。
硬件和軟件間的差距還沒(méi)有成為消費(fèi)者的問(wèn)題,因?yàn)閃indows XP和Vista等操作系統(tǒng)已經(jīng)能夠支持多內(nèi)核處理器,但是,字處理和電子郵件等基本軟件并不需要更多的內(nèi)核或?qū)浖M(jìn)行修改。
但專(zhuān)家預(yù)測(cè),如果軟件不能及時(shí)跟上來(lái),就會(huì)出現(xiàn)可怕的后果。他們警告說(shuō),隨著PC配置集成有8或更多內(nèi)核的處理器,軟件可能會(huì)突然變慢。目前設(shè)計(jì)的軟件不能利用這種復(fù)雜的處理器設(shè)計(jì)。帕特森說(shuō),我們進(jìn)入了一塊未知領(lǐng)域�？隙〞�(huì)有人解決這一問(wèn)題,解決這一問(wèn)題的人會(huì)比其他人有更大的優(yōu)勢(shì)。
產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界正在研究防止PC有大量計(jì)算資源無(wú)法被利用的技術(shù),但這并非易事。微軟研究院External Research&Programs部門(mén)項(xiàng)目經(jīng)理列文說(shuō),由于開(kāi)發(fā)人員需要發(fā)明開(kāi)發(fā)軟件的全新方法,因此僅僅發(fā)明新的編程語(yǔ)言不能解決問(wèn)題。他表示,困難很大,但機(jī)遇也是巨大的。
在5月份的一次發(fā)言中,微軟的首席研究官員蒙代說(shuō),對(duì)于一直依賴(lài)處理器提高速度的軟件廠商而言,免費(fèi)午餐在某種程度上已經(jīng)結(jié)束。他表示,在過(guò)去的5年中,微軟的研究人員一直在著力解決這一所謂的并行計(jì)算問(wèn)題。
處理器廠商表示,增添更多內(nèi)核絕非是一種噱頭。英特爾處理器技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)管理主管杰瑞說(shuō),多內(nèi)核計(jì)算機(jī)的用途在華爾街最為明顯,投資者需要快速完成復(fù)雜的計(jì)算。他表示,人們希望實(shí)時(shí)作出決策,他們不想用一個(gè)晚上的時(shí)間運(yùn)行模擬軟件,他們希望很快看到模擬結(jié)果。
多內(nèi)核趨勢(shì)的發(fā)展也引發(fā)了一個(gè)問(wèn)題：對(duì)于普通PC用戶(hù)而言,多少個(gè)內(nèi)核是實(shí)用的？AMD的技術(shù)總監(jiān)菲爾說(shuō),修改字處理、電子郵件等運(yùn)行速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人們輸入指令速度的應(yīng)用軟件沒(méi)有任何商業(yè)意義。
他表示,許多應(yīng)用軟件的運(yùn)行速度都受到了用戶(hù)反應(yīng)的限制,如果修改字處理軟件使之能夠利用四內(nèi)核處理器的處理能力,用戶(hù)注意不到二者之間的差別。
但是,菲爾表示,一些最普及的應(yīng)用軟件能夠得益于多內(nèi)核處理器的處理能力,例如,高性能科技計(jì)算軟件、面部和模型識(shí)別軟件、大型數(shù)據(jù)庫(kù)搜索軟件。成功地將大眾化應(yīng)用軟件轉(zhuǎn)向并行計(jì)算環(huán)境,或開(kāi)發(fā)利用多內(nèi)核處理能力的新軟件的公司也會(huì)受益。
Sun微電子業(yè)務(wù)部門(mén)技術(shù)總監(jiān)馬克表示,如果處理器產(chǎn)業(yè)能夠無(wú)需采用并行技術(shù)而能夠?qū)⑿阅苊績(jī)赡攴环?軟件產(chǎn)業(yè)將會(huì)非常高興。不幸的是,人們遇到了瓶頸,贏家將是能夠真正利用這一革命性技術(shù)變化的人。
