PC机并行计算革命尚未成功

英特尔赵军(Jun Zhao)

随着多核处理器在PC机上的普及,PC机上的计算方式也要 “改朝换代”了,串行计算将步入历史,而并行计算时代则逐渐走向主流。并行计算对我们的应用有什么影响呢?实现并行计算的最大障碍是什么呢?

在单核处理器时代的初期,程序是以独占CPU的方式串行执行。随后,随着操作系统由DOS 到Windows 的变革,单核处理器在PC机上程序的执行有了里程碑式的进步,操作系统的并发调度和CPU的分时执行让程序执行由串行方式变为并发方式(concurrent),CPU的利用率得到了有效的提升。

多核处理器则进一步让并发执行的多个程序以更高效的并行方式执行(parallel),也可以让一个程序中多个并发执行的线程以并行的方式执行。程序的执行效率有了本质的提升。如果配合虚拟化技术的实现,在不久的将来,多个操作系统同时在一台PC机上并行运行也会变得稀松平常。就像我们今天在Windows 上可以自由在多个正在运行的程序之间来回切换一样,我们也可以在多个操作系统之间自由切换。

越来越多用户的PC系统都具备了双核甚至四核的处理器。随着处理器核数的增加,程序的并行执行度可以更高。但是目前不少用户觉得多核没有带来很明显的性能提升,这是为什么呢?

那是因为现在针对多核开发和优化的应用程序还比较少。其中主要原因之一就是开发并行执行程序的难度非常大,程序员面临的巨大挑战是如何把需要执行的任务并行化。

要编写并行度超过4路以上的高效率程序,如果没有经过系统的专业学习和长期并行编程的实践经验,编写出来的程序就很难充分利用多核处理器带来的并行计算优势。即使是并行编程经验丰富的程序员在编写并行度较高的程序时,其工作效率相比编写并行度低的程序时的效率要低得多。