英特尔为何要牵头并行计算

马文方

“我们希望未来通过英特尔的并行计算工具可以使得多核处理器获得很好的软件加速比,双核处理器上软件的性能是单核的两倍,4核就是4倍,8核就是8倍。” 前来参加英特尔中国软件大会的英特尔软件产品部全球业务发展与营销总监任达敬(James Reinders)告诉记者。

英特尔软件挺身而出

当处理器主频提高时,软件系统厂商会通过增加更多的功能和更炫的界面来“消费”处理器的计算性能,从而使得处理器不够用了。于是,处理器主频又要提升。

软件厂商当然乐于见到这种循环,他们只需把心思花在功能和界面上,而在性能提高上则坐享其成——只要处理器性能高,软件就跑得快。

但是处理器难以承受的发热问题,迫使处理器厂商放弃了在单核上不断提升主频的作法,取而代之的是通过增加处理器的内核数量来提升计算性能,从而打破了上述的循环。

伴随多核而来的是并行计算技术。如果软件不是并行的,那么再多内核的处理器,也只被当成单核处理器。因此,多核技术对软件厂商带来的挑战之大,是前所未有的。

众所周知,PC产业的迅猛发展得益于市场水平划分带来的开放与竞争。但市场的水平划分也有水平划分的问题,这就是颠覆性技术引入的延迟:多核处理器推出一段时间后,操作系统才支持,然后是平台软件,最后才是应用软件。而垂直划分的市场在新技术的引入上是同步的,因为这些问题都在一个厂商掌控之中。笔者参加过IBM Power5处理器的发布,在发布现场,Power 5处理器、基于Power 5的p系列服务器和支持Power5的操作系统AIX 5.3同时亮相。

处理器厂商的最终目的是尽可能多地卖处理器,如果上述延迟时间无法有效缩短,则会影响到市场需求,最终影响处理器的销售。此外,对多操作系统的支持也是拓展处理器市场的重要手段。因此,英特尔必须自己出面牵头并行计算的推广。这就是英特尔从2007年开始连续在中国举办软件大会的原因。

记者认为,英特尔大力推广并行技术的近期原因还在于英特尔去年下半年发布的Nehalem架构,这种架构将内存控制器集成在CPU中,从而为多核技术扫清了内存上的带宽瓶颈障碍。长远来说,从技术上看,摩尔定律或迟或早将因集成电路制造工艺达到物理极限而失效。从用户层面看,摩尔定律代表着人们对计算性能几十年持续的需求。从这个意义上说,多核技术是摩尔定律在硅计算生命周期中持续有效的唯一途径。并行计算,或者说英特尔软件部门的重要性不言自明。

软件十年内并行化

索贝数码公司是国内知名的广电领域视频多媒体软件开发及系统解决方案提供商,当看到他们很多客户已经用上了多核电脑后,索贝将自己开发的软件进行多线程并行化。然而,结果并不理想,他们于是找到了英特尔。英特尔的工程师用英特尔的软件工具发现了问题,即索贝在软件多线程化的过程中没有利用多核的并发性。仅此一项优化,软件的性能就提升了60%。

英特尔已发布的系列并行计算工具主要是提高C++和Fortran在Windows、Linux和Mac OS上的并行运算性能。很快英特尔还将针对Windows平台发布多核并行化开发工具Parallel Studio,以提高C++在Windows上的开发效率。Parallel Studio将涵盖编码与调试、验证、调优等软件并行化过程。

任达敬表示,英特尔在并行化过程中非常重视与软件厂商特别是软件平台厂商的合作,使得英特尔的并行计算工具能够与软件厂商的产品相互兼容,从而有效地通过软件厂商开发并行化软件来推动并行化的进程。同时,英特尔还将通过对新的并行计算标准的支持,让整个计算产业受益。

据IDC调查,2006年在台式机、笔记本电脑和服务器市场上,多核处理器占有的市场份额不足一半,而到2010年多核处理器将占到100%。任达敬预测说,软件也将在十年内实现并行化。

对于软件厂商而言,是否实行并行化犹如马拉松赛段中的关门点——要么并行化生存,要么被无情淘汰。