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越來越多用戶的PC系統(tǒng)都具備了雙核，甚至四核的處理器，隨著處理器核數(shù)的增加，程序的并行執(zhí)行度可以更高，但是目前不少用戶覺得多核沒有帶來很明顯的性能提升，這是為什么呢？這是因為現(xiàn)在針對多核開發(fā)和優(yōu)化的應(yīng)用程序還比較少。其中的主要原因之一就是開發(fā)并行執(zhí)行程序的難度非常大，程序員面臨的巨大挑戰(zhàn)就是如何把需要執(zhí)行的任務(wù)并行化。

隨著多核處理器在PC機上的普及，PC機上的計算方式也要 “改朝換代”了，串行計算將步入歷史，而并行計算時代則逐漸走向主流。并行計算對我們的應(yīng)用有什么變化呢？實現(xiàn)并行計算的最大障礙是什么呢？

并行時代到來

在單核處理器時代的初期，程序是以獨占CPU的方式串行執(zhí)行。隨后，操作系統(tǒng)由DOS 到Windows 的變革，單核處理器在PC機上程序的執(zhí)行有了里程碑式的進步，操作系統(tǒng)的并發(fā)調(diào)度和CPU的分時執(zhí)行讓程序執(zhí)行由串行方式變?yōu)椴l(fā)方式(concurrent)，CPU的利用率得到了有效的提升。

為了讓大家更容易理解串行和并行的概念，這里舉個形象的例子。如果有一座跨河的橋，它只有一個車道，由于承重的問題一次只允許一輛車通行，這樣任何需要過河的車輛都要排隊等候一輛一輛逐個通過。如果我們多建幾座橋梁或者建的新橋有多個車道同時有更大的承重能力，這樣多輛汽車就可以并行通過橋梁，通行效率就大為提高了�，F(xiàn)在清楚了串行和并行效率上的差別了吧！

多核處理器則進一步讓并發(fā)執(zhí)行的多個程序以更高效的并行方式執(zhí)行(parallel)，也可以讓一個程序中多個并發(fā)執(zhí)行的線程以并行的方式執(zhí)行。程序的執(zhí)行效率有了本質(zhì)的提升。如果配合虛擬化技術(shù)的實現(xiàn)，在不久的將來多個操作系統(tǒng)同時在一臺PC機上并行運行也會變得”稀松平常”,毫不稀奇，就像我們今天在Windows 里面可以自由在多個正在運行的程序之間來回切換一樣，我們可以在多個操作系統(tǒng)之間自由切換。

然而，編寫并行度超過4路以上的高效率程序，沒有經(jīng)過系統(tǒng)的專業(yè)學(xué)習和長期并行編程的實踐經(jīng)驗，編寫的程序就很難充分利用多核處理器帶來的并行計算優(yōu)勢。即使是并行編程經(jīng)驗豐富的程序員在編寫并行度較高的程序時的效率，相比他/她編寫并行度低的程序時的效率要低得多。

多核處理器在PC機上的普及和推廣，英特爾無疑是領(lǐng)頭人。如果只是硬件就緒，而可以充分利用多核優(yōu)勢的應(yīng)用程序寥寥可數(shù)，那么PC機并行計算時代的到來只是一句空話。

如何加快并行程序設(shè)計的速度同時確保程序并行度達到高效率呢？主要方法就是：1. 把程序員編程時需要調(diào)用的標準函數(shù)庫進行重新的并行設(shè)計和優(yōu)化，例如，標準的數(shù)學(xué)函數(shù)庫，多媒體函數(shù)庫等等。 2. 并行優(yōu)化的編譯器，調(diào)試工具，優(yōu)化工具等等。

英特爾高效程序開發(fā)工具

在這些方面，英特爾一直在不懈的努力，而且成果在業(yè)界也是有目共睹。為了讓軟件開發(fā)人員可以最高效率的設(shè)計程序和對程序進行優(yōu)化，英特爾之前開發(fā)了高性能程序設(shè)計的套件： Intel? Compilers —— 英特爾? 編譯器，如：Intel C++ 和 Fortran 編譯器 11.0 - 英特爾? 集成性能原件 6.0 (Intel? Integrated Performance Primitives 6.0) - 英特爾? 線程構(gòu)建模塊 2.1 (Intel? Threading Building Blocks 2.1)

Intel? Libraries —— 英特爾? 函數(shù)庫 - 英特爾? 數(shù)學(xué)內(nèi)核函數(shù)庫10.1 (Intel Math Kernel Library 10.1) - Intel? MPI Library 3.2，性能庫

Intel? VTune? Performance Analyzer ——英特爾? VTune? 性能分析器 - Intel? Thread Profiler For Windows (用于Windows 環(huán)境的英特爾? 線程剖析器)

Intel? Cluster Tools —— 英特爾? 集群工具 - 英特爾? 跟蹤分析器和跟蹤采集器7.2帶有 MPI正確性檢查器(Intel? Trace Analyzer and Collector 7.2 with MPI correctness checker) - 英特爾? MPI 性能指標評測 3.2 (Intel? MPI Benchmarks 3.2) 它們用于Windows 平臺和Linux平臺的軟件開發(fā)。

Intel? Parallel Studio —— 英特爾? 并行程序開發(fā)套件

為了提高并行程序設(shè)計的效率，英特爾公司最近還推出了令人激動的并行程序開發(fā)套件——Intel? Parallel Studio，它是用于Windows 用戶端的并行程序開發(fā)包。這套件有三個主要部分組成： - Intel? Parallel Composer(英特爾? 并行設(shè)計程序): 用于并行程序編碼 & 調(diào)試，利用C/C++編譯器和全面的線程庫開發(fā)高效的并行應(yīng)用程序。 - Intel? Parallel Inspector(英特爾? 并行檢驗程序)：檢測并行存儲與線程錯誤，以確保應(yīng)用程序的可靠性。通過快速的代碼解析，更快地發(fā)現(xiàn)和定位線程錯誤。 - Intel? Parallel Amplifier(英特爾? 并行調(diào)優(yōu)程序)：采用直觀的性能分析工具和優(yōu)化工具，快速找到并行執(zhí)行的瓶頸，對程序的并行性進行優(yōu)化。

上述工具可以讓多線程并行編程更加高效簡便，使程序在多核系統(tǒng)上得到了性能的飛躍，達到高能效的最終結(jié)果。

為了讓中國的編程高手和愛好者熟悉并行編程和這些并行編程工具的使用，由清華大學(xué)和863高性能計算機評測中心共同主辦，英特爾中國協(xié)辦的 2009 “英特爾杯” 全國計算機多核程序設(shè)計大賽已經(jīng)開賽了。主要面向在校學(xué)生、軟件工程師、以及廣大的計算機愛好者。此次競賽的主要目的，是推動國內(nèi)的學(xué)生和軟件工程師使用英特爾公司最新的 Parallel Studio 軟件開發(fā)套件來簡化多線程編程，提升在多核平臺上并行程序設(shè)計與優(yōu)化的能力。（編輯：王小凡）

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本文標題：英特爾計算方式也要 “改朝換代”了

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