為計(jì)算密集型應(yīng)用選擇最佳多核架構(gòu)

　　對(duì)于SMP架構(gòu)的編程來說，同樣有好多種選擇。在這種情況下，同一個(gè) OS Domain內(nèi)包含了多個(gè)相同架構(gòu)的CPU.選擇之一是采用操作系統(tǒng)內(nèi)部可用的線程模式。在標(biāo)準(zhǔn)線程的OS環(huán)境中，通常有多種語言可供選擇，例如：OpenMP、OpenCL和Cilk/Cilk++等。每種編程環(huán)境都有不同的語法，有些比較簡單，但提供的控制水平有所差異。相對(duì)于典型的C語言語法，有些需要擴(kuò)展性的改變。有些則并不支持所有的架構(gòu)，所以你需要仔細(xì)檢查所選的語言、編譯器與操作系統(tǒng)是否可以很好地相互匹配和支持。

　　如果你有興趣和能力將編程技藝發(fā)揮到極致，以便充分調(diào)動(dòng)系統(tǒng)中的每一個(gè)“門”,可以考慮采用GPGPU (通用GPU編程，General Purpose GPU programming)。那么你需要注意到這些因素：語言、驅(qū)動(dòng)程序和帶寬。GPU是專門設(shè)計(jì)用來在像素級(jí)對(duì)圖形進(jìn)行操作，計(jì)算數(shù)據(jù)矢量，以及復(fù)雜的3D視圖高幀速處理。因此，它們具備針對(duì)小數(shù)據(jù)集快速進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算的能力。

　　驅(qū)動(dòng)程序?qū)τ贕PGPU來說，絕不是無關(guān)緊要的瑣事，必須從操作系統(tǒng)方面獲得很好的支持。許多GPU提供商并不提供源代碼，因?yàn)檫@屬于他們知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一部分。同時(shí)，他們通常也只是針對(duì)比較流行的操作系統(tǒng)才提供驅(qū)動(dòng)程序?？赡苡行┎僮飨到y(tǒng)他們并不支持。

　　接下來你要考慮GPGPU語言的選擇。OpenCL出自 Khronos標(biāo)準(zhǔn)。CUDA專用于Nvidia GPU。它們都采用了類似的方法來實(shí)現(xiàn)并行編程，而性能基準(zhǔn)測試指標(biāo)則有所不同，在不同硬件環(huán)境中的表現(xiàn)有些差異。由于OpenCL是一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)，所以在大多數(shù)平臺(tái)中都可以使用，它帶有編譯器，而且不需要修改代碼就可以應(yīng)用于CPU與GPU混合的系統(tǒng)。這顯然是值得注意到的優(yōu)勢(shì)。

　　最后，遠(yuǎn)程GPU需要處理的數(shù)據(jù)量有多大，需要經(jīng)過何種類型的總線，也會(huì)影響你的決定。越是數(shù)據(jù)密集型的應(yīng)用，GPU就應(yīng)該越靠近CPU。如果兩者之間必須經(jīng)過PCIe 總線，那就必須與外設(shè)分享帶寬，這很可能會(huì)使性能受到較大的影響。如果GPU與CPU比較接近，由此造成的影響會(huì)相對(duì)降低。

　　特別是對(duì)于消費(fèi)電子產(chǎn)品來說，如可穿戴設(shè)備、移動(dòng)手持設(shè)備、數(shù)字成像設(shè)備、家用網(wǎng)關(guān)以及寬帶接入等設(shè)備，面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn)就是以小體積、低功耗的運(yùn)行環(huán)境來處理越來越大量的圖像、聲音甚至人體生理特征數(shù)據(jù)。為了針對(duì)這類運(yùn)行環(huán)境在較短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)出優(yōu)異的多核系統(tǒng)，開發(fā)平臺(tái)如何選擇就顯得尤為關(guān)鍵。

　　風(fēng)河公司最近針對(duì)最新版的VxWorks 7實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)推出了面向各個(gè)行業(yè)的行業(yè)領(lǐng)域。這些Profile針對(duì)VxWorks 7擴(kuò)充了一系列非常有價(jià)值的功能，幫助客戶滿足不斷演變的市場和技術(shù)要求，從而抓住物聯(lián)網(wǎng)所帶來的新的市場發(fā)展機(jī)遇，其中就包括消費(fèi)電子領(lǐng)域，專門針對(duì)小體積聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，如可穿戴設(shè)備、移動(dòng)手持設(shè)備、數(shù)字成像設(shè)備、家用網(wǎng)關(guān)以及寬帶接入設(shè)備等，提供快速啟動(dòng)、小體積、低功耗的運(yùn)行環(huán)境，還特別強(qiáng)調(diào)對(duì)于GPU和2D/3D圖形用戶界面的支持能力，因而可以將多核處理器的優(yōu)勢(shì)最大限度地發(fā)揮出來。

　　總之，在這里并不存在點(diǎn)石成金的魔法棒。你必須深入研究每一種架構(gòu)選擇，包括硬件、軟件、語言以及編譯器，才能準(zhǔn)確地評(píng)估每一部分對(duì)整體性能的影響，才能針對(duì)特定的算法進(jìn)行最佳的優(yōu)化。一勞永逸，這在高性能計(jì)算系統(tǒng)中是不存在的，至少到目前為止是如此!

　　圖2:MCAPI 是一個(gè)消息傳遞應(yīng)用的接口，帶有協(xié)議和語義規(guī)范，規(guī)定了其功能特性在任何應(yīng)用實(shí)現(xiàn)中都必須遵循的行為規(guī)范。