上個(gè)世紀(jì)，每年人們都會(huì)在新推出的電腦硬件上花費(fèi)大量的金錢，卻從來沒有考慮過購買一臺(tái)多核計(jì)算機(jī)。而時(shí)至今日，雙核計(jì)算機(jī)在桌面電腦領(lǐng)域已經(jīng)十分普及。現(xiàn)在，四核計(jì)算機(jī)也正在推向市場。索尼公司的PS3游戲機(jī)甚至使用了雙倍的計(jì)算單元來支持它的主處理器。

　　在不久的將來，我們會(huì)看到市場上會(huì)有越來越多的多核處理器。毫無疑問的是，這些處理器的功能將更加強(qiáng)大。但是隨之而來也產(chǎn)生了新的問題，就是軟件開發(fā)商們怎樣才能開發(fā)出與之相適應(yīng)的應(yīng)用軟件來有效的利用所有的核來解決使用中的問題。

　　我們正是處在這樣一個(gè)無可避免的過渡階段。人們都希望自己今天購買的電腦要比以前購買的更好。而且隨著技術(shù)的進(jìn)步，芯片開發(fā)商們也不得不改變觀念，重新定義什么是“更好”。

　　在上個(gè)世紀(jì)末，標(biāo)準(zhǔn)公制是處理器內(nèi)核工作的時(shí)鐘頻率（主頻）。處理器主頻的速度由10MHZ提高到了1GHZ。但是隨著處理器的時(shí)鐘周期也轉(zhuǎn)變?yōu)镚HZ頻率，芯片生產(chǎn)商就遇到了2大難題。首先，和那些內(nèi)存速度遲緩，處理器不得不花時(shí)間來等待處理這些信息的電腦。相比之下，現(xiàn)在的處理器速度是越來越快了。通過改變這些處理器的架構(gòu)能夠加快處理器的速度，但卻增加了設(shè)計(jì)的成本，也給軟件的設(shè)計(jì)者增加了相應(yīng)的難度。

　　芯片設(shè)計(jì)者遇到的第二個(gè)難題就是，提速后的時(shí)鐘頻率增加了處理器的能耗和熱量消耗。給用戶和信息中心帶來了麻煩。

　　FLOPS的回歸

　　芯片生產(chǎn)商們目前開始著手解決容量和速度之間的問題，重新使用原有的浮點(diǎn)運(yùn)算（FLOPS）方法。FLOPS的優(yōu)勢就在于它能在計(jì)算機(jī)時(shí)鐘頻率停滯甚至衰減的時(shí)候，記錄計(jì)算機(jī)的性能。由此芯片生產(chǎn)商就能縮小芯片的體積，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)利用多核做更多的浮點(diǎn)運(yùn)算來提高主頻的速度。這就能使今天的計(jì)算機(jī)表現(xiàn)的比過去更加卓越。

　　但軟件還是個(gè)難題。軟件開發(fā)商們?nèi)绾尾拍荛_發(fā)出與之相適應(yīng)的應(yīng)用軟件來有效的利用多核來更快的解決問題呢？隨著時(shí)鐘頻率速度的提高，軟件開發(fā)商就要開發(fā)更快的程序。由于相同的時(shí)鐘頻率下處理器核數(shù)量的增加，軟件也需要利用這些新增的容量來進(jìn)行調(diào)整。并行軟件是過去二十年計(jì)算機(jī)領(lǐng)域所面對的挑戰(zhàn)和關(guān)鍵所在。對這些應(yīng)用并行軟件的開發(fā)無疑是一項(xiàng)十分耗時(shí)而艱巨的工作。

　　超級計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的應(yīng)用

　　在超級計(jì)算機(jī)（即高性能計(jì)算機(jī)）領(lǐng)域，很多應(yīng)用軟件都會(huì)用到成百上千的內(nèi)核，但這些只代表了全世界應(yīng)用軟件中很小的一部分。多核計(jì)算機(jī)真正的價(jià)值是在主流軟件開發(fā)技術(shù)發(fā)展到并行程序之后才逐漸為人們所認(rèn)知的，多核計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)無疑是一個(gè)對計(jì)算機(jī)前沿領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。

　　超級計(jì)算機(jī)多年來都在主流計(jì)算領(lǐng)域中都占據(jù)著優(yōu)勢。

　　并行計(jì)算最大的挑戰(zhàn)就在于將一個(gè)大的計(jì)算單元分解為許多部分，在許多處理器單元上同時(shí)進(jìn)行計(jì)算，目的在于加快計(jì)算速度。目前多數(shù)在用的應(yīng)用軟件都是遵循這個(gè)原則進(jìn)行開發(fā)，多核的研發(fā)人員也多是采用并行的方式。目前他們所面臨的問題就是如何通過成百上千個(gè)內(nèi)核進(jìn)行連續(xù)的計(jì)算和信息輸出使信息傳遞保持同步。要發(fā)揮每個(gè)內(nèi)核的性能來提高計(jì)算速度也是我們要考慮的。

　　并行程序設(shè)計(jì)（MPI）一直在高性能計(jì)算（HPTC）領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，由于它可以多平臺(tái)運(yùn)用而為許多廠商所青睞。HPC技術(shù)的開發(fā)人員希望在未來的20到40年里它都是一個(gè)成功的產(chǎn)品。

　　但并行程序設(shè)計(jì)（MPI）是否能在軟件方面保持主導(dǎo)，前景并不明朗。程序員要想開發(fā)出適應(yīng)多核處理器的應(yīng)用軟件也將是個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的過程。而并行語言在過去的數(shù)年間一直為大家所用是因?yàn)樗�提供了一條更快更直接的軟件開發(fā)的途徑，并且一直還在發(fā)展之中。

　　我們相信，隨著計(jì)算性能的不斷提高，HPC將會(huì)有更多的共享芯片。嘗試新的技術(shù)來獲取更快的解決方案并從中受益是我們共同努力的目標(biāo)。

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