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擁抱多核心時代 軟體業者手腳太慢?

上網時間: 2006年12月20日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:軟體設計  多執行緒  多核心CPU  四核心CPU  ISV 

自英特爾(Intel)推出了第一款雙核心桌上型處理器以來,已經過了18個月,但是僅有少數幾家獨立軟體開發商(independent software vendor,ISV)編寫了使用多核心架構的應用程式。緊接著英特爾的四核心桌上型電腦處理器已經準備在下個月出貨,對商業ISV、客製化應用開發商,以及為主流商務市場提供解決方案的供應商來說,他們錯過商機了嗎?

「儘管雙核心技術提供了令人矚目的性能,但是我們的ISV合作夥伴中只有少數幾家針對這種顛覆性的技術最佳化了他們的程式碼,」Proactive Technologies總裁、英特爾通路顧問小組召集人Patrick Taylor表示:「業界僅是討論多執行緒(multithreading),且還未開始利用已有四年歷史的超執行緒(hyper-threading)之優勢。」

「我不懂為什麼他們沒有著手進行這些開發,」Taylor補充:「人們本來認為ISV會抓緊機會,第一個準備好在多核心環境中執行良好的超執行緒應用程式。」

各種跡象暗示轉變在悄然進行。隨著來自英特爾和AMD的雙核心處理器現已成為主流個人電腦的標準配備,並且第二代四核心處理器可望在2007年初上市,一些ISV正跨足新一代桌上型電腦運算市場。最為顯著的是,微軟(Microsoft)最近發表了第一款多執行緒桌上型電腦軟體:Windows Vista和Office Excel 2007。

多核心技術不僅是摩爾定律(Moore’s Law)的延伸,歷史上處理器的速度每兩年就成長一倍。「軟體開發和商務運算已經進入了新時代,」微軟的軟體架構師Herb Sutter表示:「如果你回顧過去的25年,微軟已經成功地完成使命,讓PC出現在每一張桌面、每一個房間,甚至是行動設備中,讓PC運算無所不在。而我們已經展開的新使命是把具有多核心處理器的Cray超級電腦推廣到每一個人的桌面上。」

在基於對稱式多處理器(SMP)的伺服器上,多執行緒資料庫和其它伺服器的應用已經有幾十年的歷史。最近來自英特爾和AMD的雙核心Xeon及Opteron處理器分別登場。而ISV──包括Adobe Systems和Symantec-─已在它們的3D建模應用和安全軟體中,提供了在後台執行的多執行緒功能。針對多核心桌上型處理器而最佳化的應用主要鎖定數位內容創作人員和設計師,他們的工作涉及大量的資料、3D影像與即時繪圖著色(graphics rendering)。

CPU核心數量的增加,讓諸如高解析度視訊之類的桌面編輯成為可能,Adobe的產品經理Giles Baker說。如Boxx Technologies就是一個利基型系統方案供應商,它利用雙核心或四核心處理器來創造逼真的設計並銷售工作站。

微軟正邁向多核心世界

但多核心處理的功能正超越針對企業級桌上型電腦的技術工作站。最為顯著的是,微軟正開始向多執行緒轉移。

觀察家希望隨著越來越多的主流商務ISV支援多執行緒,將開啟一個軟體設計和新類型應用的新時代,而這在過去的個人電腦上是無法實現的。這會驅動主流PC升級週期加速,並擴展系統方案供應商和主流方案供應商的機會。

有一些人責備ISV未能跟進硬體的發展,許多人都說這已經使新一代PC、週邊設備和服務的銷售延遲。人們常常引證微軟長達5年的Windows Vista開發週期,說明這就是整個PC生態系統停滯的主要原因。而微軟已經準備好往前邁進;在最近於美國紐約的Vista和Office 2007發表會上,該公司的高層特別標榜在英特爾雙核心Duo處理器上執行Vista的性能優勢。

當微軟執行長Steve Ballmer被問及市場上充斥了許多未完成的軟體處理功能時,他坦率地承認軟體供應商確實沒有跟上英特爾和AMD,對多核心技術的適應很慢。但是他也暗示軟硬體廠商之間的差距正在逐漸縮小。

「英特爾和AMD正以前所未有的不同方式賦予我們更大的處理器功能;其實我們比較喜歡舊版摩爾定律所定義的發展規律,那就是處理器的速度每1年半僅成長一倍,那對軟體設計工程師來說真是求之不得,」Ballmer表示:「而現在這兩家公司提供更多的核心,不僅使處理器的速度更快、使我們的負擔更大,而且涉及到每一個用不同方式編寫軟體以期發揮其處理器功效的軟體工程師,所以我們每一個人都要創新,包括晶片產業和軟體產業。」

為了突顯兩種互補技術的聯合優勢,微軟和英特爾今年秋季攜手向合作夥伴展示了在英特爾雙核心Duo系統上執行Vista和Office 2007的性能。在Vista中新的加強運算功能,如3D繪圖、無形搜尋索引(invisible search indexing)、媒體播放、視訊下載以及其它諸如SideBar和安全掃描之類的在後台執行的應用,都是透過多核心並且需要多核心才能順利運作,Sutter表示。

ISV必須編寫可以適應多核心的應用程式,Sutter指出,Excel 2007多執行緒重新計算技術(recalculation technology)使在複雜的電子資料表中進行先進的財務建模成為可能,因為它把運算分割給不同的核心來處理。此外Sutter並補充,可採用線性方式把為四核心編寫的軟體調整到八核心的環境。

合作夥伴希望微軟新的多執行緒應用程式,和針對多核心PC的寬廣可調整性,將刺激其它ISV開發新的應用程式。「我認為只有這樣,人們才會編寫越來越多的應用程式以充分利用多執行緒環境。我們正談論的是四核心,但是雙核心才剛剛開始確實獲得主流市場的推動和接受;我認為2007年對於電腦零售商是一個好年頭,」Nortech的市場行銷總監Todd Swank如是說。

「毫無疑問,應用程式應該採用多執行緒。大多數應用程式,包括微軟提供的,目前都還不是多執行緒的,」Terabyte Computers總裁Brian Bergin表示:「在此之前,獲得SMP的唯一途徑是採用昂貴的主機板和雙CPU。而現在雙核心CPU已普及化,因此要利用它們來編寫真正多執行緒的、具SMP功能的應用程式。」

未來還會有哪些多執行緒應用?

在安全領域的ISV,如Symantec,正利用多執行緒技術實現了在後台對病毒的監測。透過把特定的核心分配給虛擬主機(VM),Parallels則將在下一代虛擬應用中提供虛擬SMP支援,以充分利用多核心電腦的資源,並把其它VM應用轉移到你的實際主機上。

「目前,VM是以單執行緒工作的機器,」Parallels市場經理Benjamin Rudolph表示:「這對普通使用者來說是一件好事,因為它確保在你的主機和客戶的虛擬主機之間最大的性能平衡。不過我們已經發現,對於大多數任務來說,虛擬主機採用一個核心,而實際主機採用另外一個核心能很好地利用資源。虛擬SMP將被包含進去,以便使用戶能根據需要或多或少地發揮電腦的性能。」

Adobe於今年四月發佈的PDF Print Engine具有可升級性,其基於多執行緒架構的軟體能夠根據個人電腦中採用的多核心處理器和多處理器進行升級。這樣的附加性能促使人們添加新的性能,如工作流程。隨著各類商業需求開始感受到多核心運算的好處,開發商的數量將與日俱增。

「對於商務應用開發商,編寫多執行緒程式碼是家常便飯。除此之外,對於分秒必爭的證券和外匯交易,可能還需要重量級的即時系統,」微軟的合作夥伴Twenty-Six公司技術長Andrew Brust表示,多核心桌上型電腦能更順暢地同時執行多種應用程式,並容許分別執行複雜的任務。

此外微軟的Sutter還表示,編寫多執行緒應用軟體不難,但軟體工程師必須找到能把不同的任務分配給每一個核心的方法。他表示,工具供應商要擴展現有的程式語言和框架以使協同編程更為便利。將來的Visual Studio版本將包含指南並使之易於除錯,並根據性能來定義多執行緒應用。

Autodesk的資深行銷經理Rob Hoffman表示,單核心處理器對於執行目前的任務可能是足夠的,但多核心處理器的可用性將驅動新的應用開發:「多核心已經蓄勢待發。」而他的觀察也從Boxx Technologies的業務開發總監Ed Carasappa處得到印證,該公司已經有四套工作站出貨給ISV用以開發多執行緒應用。

「我們已經看到了不少有關64位元和多執行緒的新聞報導,但是市面上幾乎沒有一種桌上型電腦利用以上技術、遑論四核心CPU。」Carasappa表示:「它要到何時才能普及應用呢?這取決於企業界,但對微軟來說,多執行緒的時代已經開始了。」

一位產業分析師則表示,隨著四核心處理器的問世,明年PC和相關應用將帶動一輪主要的升級週期。「目前四核心處理器確實僅適合利基市場,四核心就像進口車,銷售量不大;不過與汽車市場不同的是,這些新型處理器可能在18個月內就會躍升為主流配備。」市場研究公司Gartner的Steve Kleynhans表示:「現在就將四核心投入市場,將鼓勵整個PC生態系統的廠商,特別是軟體業者,開始著手採用四核心環境來設計軟體。」

「我們將慢慢看到越來越多的常見應用轉向多核心環境;但整體說來,目前多核心處理器僅是讓消費者更順暢地執行多種任務,且在執行更多應用程式時不會感覺電腦速度明顯變慢。」AMAX的市場行銷專家James Huang表示:「多核心肯定是未來的發展趨勢,但是目前硬體領先於軟體。」

(參考原文:Missing the boat on multithreading?)

(Paula Rooney)




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