英特尔引领PC机迈入多核并行计算时代
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变化呢？实现并行计算的最大障碍是什么呢？
并行时代到来
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，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。
为了让大家更容易理解串行和并行的概念，这里举个形象的例子。如果有一座跨河的桥，它只有一个车道，由于承重的问题一次只允许一辆车通行，这样任何需要过河的车辆都要排队等候一辆一辆逐个通过。如果我们多建几座桥梁或者建的新桥有多个车道同时有更大的承重能力，这样多辆汽车就可以并行通过桥梁，通行效率就大为提高了。现在清楚了串行和并行效率上的差别了吧！
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”,毫不稀奇，就像我们今天在Windows 里面可以自由在多个正在运行的程序之间来回切换一样，我们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？这是因为现在针对多核开发和优化的应用程序还比较少。其中的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就是如何把需要执行的任务并行化。
然而，编写并行度超过4路以上的高效率程序，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的效率，相比他/她编写并行度低的程序时的效率要低得多。
多核处理器在PC机上的普及和推广，英特尔无疑是领头人。如果只是硬件就绪，而可以充分利用多核优势的应用程序寥寥可数，那么PC机并行计算时代的到来只是一句空话。
如何加快并行程序设计的速度同时确保程序并行度达到高效率呢？主要方法就是：1. 把程序员编程时需要调用的标准函数库进行重新的并行设计和优化，例如，标准的数学函数库，多媒体函数库等等。 2. 并行优化的编译器，调试工具，优化工具等等。
英特尔高效程序开发工具
在这些方面，英特尔一直在不懈的努力，而且成果在业界也是有目共睹。为了让软件开发人员可以最高效率的设计程序和对程序进行优化，英特尔之前开发了高性能程序设计的套件：
Intel® Compilers —— 英特尔® 编译器，如：Intel C++ 和 Fortran 编译器 11.0
英特尔® 集成性能原件 6.0 (Intel® Integrated Performance Primitives 6.0)
英特尔® 线程构建模块 2.1 (Intel® Threading Building Blocks 2.1)
Intel® Libraries —— 英特尔® 函数库
英特尔® 数学内核函数库10.1 (Intel Math Kernel Library 10.1)
Intel® MPI Library 3.2，性能库
Intel® VTune™ Performance Analyzer ——英特尔® VTune™ 性能分析器
- Intel® Thread Profiler For Windows (用于Windows 环境的 英特尔® 线程剖析器)
Intel® Cluster Tools —— 英特尔® 集群工具
英特尔® 跟踪分析器和跟踪采集器7.2带有 MPI正确性检查器(Intel® Trace Analyzer and Collector 7.2 with MPI correctness checker)
英特尔® MPI 性能指标评测 3.2 (Intel® MPI Benchmarks 3.2) 它们用于Windows 平台和Linux平台的软件开发。
Intel® Parallel Studio —— 英特尔® 并行程序开发套件
为了提高并行程序设计的效率，英特尔公司最近还推出了令人激动的并行程序开发套件——Intel® Parallel Studio，它是用于Windows 用户端的并行程序开发包。这套件有三个主要部分组成：
Intel® Parallel Composer(英特尔® 并行设计程序): 用于并行程序编码 & 调试，利用C/C++编译器和全面的线程库开发高效的并行应用程序。
Intel® Parallel Inspector(英特尔® 并行检验程序)：检测并行存储与线程错误，以确保应用程序的可靠性。通过快速的代码解析，更快地发现和定位线程错误。
Intel® Parallel Amplifier(英特尔® 并行调优程序)：采用直观的性能分析工具和优化工具，快速找到并行执行的瓶颈，对程序的并行性进行优化。
上述工具可以让多线程并行编程更加高效简便，使程序在多核系统上得到了性能的飞跃，达到高能效的最终结果。
为了让中国的编程高手和爱好者熟悉并行编程和这些并行编程工具的使用，由清华大学和863高性能计算机评测中心共同主办， 英特尔中国协办的 2009 “英特尔杯” 全国计算机多核程序设计大赛已经开赛了。主要面向在校学生、软件工程师、以及广大的计算机爱好者。此次竞赛的主要目的，是推动国内的学生和软件工程师使用英特尔公司最新的 Parallel Studio 软件开发套件来简化多线程编程，提升在多核平台上并行程序设计与优化的能力。
赛事的具体细节，大家可访问这个网站： http://intel.csdn.net/contest2009/index.aspx
有关Intel® Parallel Studio 的获得，请查阅这个网站： http://www.intel.com/go/parallel
评论 (31)
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评论
2009年5月05日 | William Chao :
请原谅我的编程水平还没有到考虑到运行的客户机有几个核心的地步。但我想提出一种新的思路：程序员能否预先把程序分成多个线程，然后指定由哪个核心去完成哪个。 比如一款网络游戏，可以指定一个线程运行于“CPU0”，专门负责计算、绘图，另一个进程使用“CPU1”负责和服务器交换数据。如果其中有的核心是通过“超线程”技术虚拟出来的，则可以考虑把工作量稍微小点的线程交给它。借用下前面那个桥的例子，我的意思就是有一车货和一车的人，可以让它们同时通过两座桥，而且还可以让相对运货的车通过承重好一点的桥，如果只有一座桥(遇到单核不支持HT的CPU了)，也可以让两辆车一前一后通过，不会说这个程序只能给双核CPU使用。 线在因为种种原因，四核的CPU市场占有率还是比较有限的。但双核CPU和支持“超线程”技术的CPU已经占有了非常可观的市场份额，因此，我建议从实际出发，很多优化工作还是先为双核CPU做。
2009年5月06日 | 赵军 (Jun Zhao) :
由程序员来规划程序并行执行的每个细节，对于规模小，执行逻辑比较简单的程序适用，但是对于规模大，执行逻辑复杂的大型程序就根本不适用。
软件架构师可以在宏观上规划程序的并行性，但是在并行执行的细节上，应该使用可以生成并行执行代码的编译器和并行开发工具，这样才可以把程序员的精力放在目标问题解决的编程上，而不是放在编写并行执行代码的技巧上。让并行执行代码的生成标准化，规范化，更重要的是自动化。唯有如此，才可以彻底解决程序充分运用多核处理器并行执行的问题。
2009年5月06日 | 赵军 (Jun Zhao) :
另外，程序的设计如果做到2路，4路，到多路并行执行可以自由缩放的话，就不存在我们是否需要购买双核，四核还是将来多核处理器这样的类似“先有鸡还是先有蛋的问题。”
所以让更多的应用程序并行化，才是让我们充分体验多核处理器带来全新应用体验的先决条件。双核已经普及，从单核到双核的普及虽非一日之功，但也不是登天的难事，四核的普及也近在眼前，客户端的虚拟化应用就是四核大行其道的试金石——想想，我们可以同时运行多个操作系统，在多个操作系统之间来回切换，就像我们今天在一个操作系统里同时启动几个应用程序(多个窗口)，在多个窗口之间来回切换一样。
2009年5月06日 | William Chao :
谢谢您的回复。 不过，我认为操作系统应该做更多。现在很多情况下人们还是把双核、四核的处理器当作单核的使用，这或许会造成一种误导—很多人认为多核只是多了几个核心，功耗大了点。 操作系统不应该默认地把所有程序都“绑”在所有核心上，而应该实现“智能分配”。 比如我在浏览网页的同时，还运行着聊天工具和杀毒软件，但是没特殊情况时我不需要他们跳出来，它们也不需要占用太多硬件资源。操作系统应该“智能”地把它们全部“放”到一个内核中。 或许上面这些不用等待微软慢吞吞地开发下一个系统(Windows Seven已经错过了)，Intel可以自行开发相关程序以驱动程序的形式发布。因为Windows XP在安装相应补丁后已经有指定某个进程专门运行于某个内核的功能，好像是在“任务管理器”中，可惜的是大多数人不知道也不会用，当然，一般用户也义务这么辛苦地点N次鼠标，这些事情应该是程序员来完成的。 最后我想问一个跟主题无关的问题：英特尔处理器的定价是根据型号来定的还是批次来定的？为什么市场上D0步进的酷睿I7 920 比早期步进的920贵好几百块(都是盒装)，这是JS在炒货？
2009年5月08日 | FLOATINGGATE :
在WIKI上看到——Core 2 Extreme
[edit] “Penryn XE” (standard-voltage, 45 nm) These models feature an unlocked clock multiplier All models support: MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST), Intel 64, XD bit (an NX bit implementation), iAMT2 (Intel Active Management), Intel VT, TXT Penryn XE processors support Dynamic Front Side Bus Throttling between 400MT/s and 1066MT/s. Die size: 107 mm² Steppings: C0 Model Number sSpec Number Frequency L2-Cache Front Side Bus Mult Voltage TDP Socket Release Date Part Number(s) Release Price (USD) Core 2 Extreme X9300 ? 3333 MHz 6144 KB 1066 MT/s 12.5 ? 44 W Socket P ? ? ? Core 2 Extreme X9500 ? 3733 MHz 6144 KB 1066 MT/s 14.0 ? 44 W Socket P ? ? ? ，请问INTEL是否真的打算推出主频如此高的移动CPU？
2009年5月08日 | 赵军 (Jun Zhao) :
这个产品是用于笔记本的最高端，用于游戏发烧友，多媒体内容等等制作的应用群体，他们不想用台式机，而又要求笔记本具有台式机的高性能。
2009年5月08日 | William Chao :
以后笔记本也能实现“同时运行多操作系统”吗？
2009年5月08日 | FLOATINGGATE :
2009年5月11日 | 赵军 :
2009年5月11日 | 赵军 :
FloatingGate:
英特尔现在的笔记本处理器，其中很多都支持VT技术了，只要有适用的VMM(virtual Machine Montior)和足够的系统资源，笔记本电脑和台式机一样都可以很好地实现虚拟化，“同时运行多个操作系统”在笔记本电脑上和台式机电脑上并没有什么本质的不同。
2009年5月12日 | albert :
赵老师您好 请问Ct中的各种类型能和C中的类型进行类型转换吗？ 比如一些串行程序中需要使用一些类库，比如OpenCV之类的，但这些类库只支持串行化的，如果用Ct进行并行处理，那么应该如何转换呢？ 谢谢
2009年5月12日 | FLOATINGGATE :
1.采用ATOM CORE的下一代CE和EP SOC大概会在什么时候推出？
2.现在开放ATOM CORE是否和当年开放8051是出于同样的考虑，是不是想重复在PC平台的战略，通过开放平台来换取更大的市场，靠自己巨大无比的产能来占有市场。
2009年5月12日 | 赵军 (Jun Zhao) :
Albert:
你好！
我不太清楚是否可以进行转换。建议你查查把这个问题提交到这并行编程的网上讨论社区去。
CSDN英特尔技术论坛： http://forum.csdn.net/Intel/IntelMulti-core/
英特尔中国开发人员社区博客： http://software.intel.com/zh-cn/blogs/2009/02/02/intel2/
介绍最新并行化技术的英特尔Webinars： http://software.intel.com/zh-cn/videos/list/1/1/
微软并行支持网站： http://msdn.com/concurrency
可在MSDN中国网站观看内容丰富的英特尔Webinars和产品视频：
并行编程简介： http://msevents.microsoft.com/CUI/WebCastEventDetails.aspx?EventID=1032397608&EventCategory=3&culture=en-US&CountryCode=US
基于性能的线程处理技术： http://msevents.microsoft.com/CUI/WebCastEventDetails.aspx?EventID=1032397609&EventCategory=3&culture=en-US&CountryCode=US
并行程序优化： http://msevents.microsoft.com/CUI/WebCastEventDetails.aspx?EventID=1032399241&EventCategory=3&culture=en-US&CountryCode=US
基于多核和Windows vista的软件性能分析： http://msevents.microsoft.com/CUI/WebCastEventDetails.aspx?EventID=1032399242&EventCategory=3&culture=en-US&CountryCode=US
2009年5月12日 | albert :
好的 谢谢！ 还有现在网上出来的Ct资料很少 您能否提供一个具有更多实例的网址 我想多学习一下。
再就是在能够找到的实例中，看到的代码和C/C++完全不同 都是Ct类型的 是不是意味着Ct对于C/C++的扩展已经完全改变了C/C++的风格呢？
也就是用Ct并行编程中，只有Ct的数据类型了呢？
期待您的指点！
2009年5月12日 | 赵军 (Jun Zhao) :
FloatingGate:
你好！
Atom SOC 大概在年底或者明年第一季度的时间段推出。
目前，我们是让TSMC代工生产，并没有出售这个产品，设计，品牌和销售还是Intel.
2009年5月13日 | 赵军 (Jun Zhao) :
Hi Albert,
我咨询了负责这方面的英特尔同事，他的回答如下，希望对你有所帮助。
(1) 请问Ct中的各种类型能和C中的类型进行类型转换吗？ 比如一些串行程序中需要使用一些类库，比如OpenCV之类的，但这些类库只支持串行化的，如果用Ct进行并行处理，那么应该如何转换呢？
答：Ct是支持标准C++语法的类库。它有自己定义的一些类或模板类而不是新的语言内建的类型，所以不存在类型转换。对于OpenCV库，它和其他已有代码一样，如果想利用Ct实现并行就需要用Ct进行改写，一般来说这对于个人不是个有效的方式。你可以关注一下，Intel是否已有或有计划提供并行版本的OpenCV库。
(2) 还有现在网上出来的Ct资料很少 您能否提供一个具有更多实例的网址 我想多学习一下。
答：现在网上资料确实比较少。虽然大部分是英文的，Intel的网站里还是可以搜索到一些Ct的文章。
(3) 再就是在能够找到的实例中，看到的代码和C/C++完全不同 都是Ct类型的 是不是意味着Ct对于C/C++的扩展已经完全改变了C/C++的风格呢？也就是用Ct并行编程中，只有Ct的数据类型了呢？
答：应该不是，Ct完全是兼容标准C++语法的。
2009年5月13日 | albert :
再次感谢您的帮助和指点！谢谢！
2009年5月13日 | FLOATINGGATE :
1.英特尔与已经台积电宣布策略合作，将让台积电生产基于ATOM的SOC，那么将来会不会出现第三方基于ATOM的SOC和INTEL ATOM SOC相互竞争的情况？协议是否规定了INTEL ATOM SOC和第三方基于ATOM的SOC各自的对应市场？
2.有报道说英特尔不允许FABLESS采用ATOM CORE，这样是否限制了ATOM CORE的应用范围？
3.是否可以把TSMC生产的基于ATOM SOC看成是英特尔ATOM SOC的补充，专用于定制化市场，类似于ASIC/ASSP？
2009年5月13日 | 赵军 (Jun Zhao) :
对不起，我主要负责技术方面的工作。这些问题都是商务上的问题。
2009年5月13日 | Albert :
赵老师 还有些疑问 就是Ct什么时候能正式面向程序员？尤其是API等指导方面的内容？
网上能找到的可能都是老版本。。。 我看有的有TVEC 有的有Vec 内部的名称什么的都在发生变化，希望早点能够学到。。。 呵呵
再就是Ct兼容C/C++，那是不是可以理解成“所有用C/C++编写的串行程序都可以用Ct改写成并行的呢？”
想用Ct+OpenCV来并行处理图像内容，但我查了一下，OpenCV好象没有并行机制。。。 即使用Ct改写也是白费，是吗？。。。
最后一个就是目前有没有已经公开的可以编译运行Ct的工作环境？
又麻烦您了。。。
2009年5月15日 | William Chao :
我想再问一些小小的问题： 上文所述的开发套件等等是否有中文版本？还有那些函数库能否和Microsoft Visual Studio等第三方软件配合使用？
2009年5月19日 | FLOATINGGATE :
请问Moorestown 的Langwell部分是由TSMC制造吗？——Chandrasekher also clarified that Taiwan Semiconductor Manufacturing Company will be making the “Langwell” half of the Moorestown silicon. “That second chip (Langwell) we manufacture on TSMC because there’s a lot of that IP (intellectual property) sitting on TSMC today,” he said.
2009年5月21日 | FLOATINGGATE :
Chandrasekher also clarified that Taiwan Semiconductor Manufacturing Company will be making the “Langwell” half of the Moorestown silicon. “That second chip (Langwell) we manufacture on TSMC because there’s a lot of that IP (intellectual property) sitting on TSMC today,” he said—-1.请问Langwell是否由TSMC制造2.这是不是意味着在英特尔与已经台积电的合作中，atom CORE部分主要由INTEL制造，而需要第三方IP的UNCORE部分主要由TSMC制造?
2009年5月25日 | 赵军 (Jun Zhao) :
Albert,
对不起，休假了一个多星期，出去旅游了，一直没有回答你的问题。
我咨询了公司的同事，他的回答如下。
【回答】我没有确切的信息。但Beta版应该已在计划之中，请关注INTEL的网站。
【回答】从语法角度来说是的。
【回答】用Ct 改写就是为了应用并行机制啊。
【回答】所有的支持标准C++的编译器都应该可以编译运行Ct.
2009年5月26日 | Albert :
再次感谢赵老师的指点！
期待Ct包的早日出现！ ^_^
2009年5月31日 | 赵军 (Jun Zhao) :
我看大家有不少问题，这里有篇英特尔最新的关于英特尔® Parallel Studio并行程序开发套件的新闻稿，转贴在下面供大家参考。
助力并行编程 释放多核动力
——英特尔® Parallel Studio并行程序开发套件正式推出
2009年5月26日，北京——英特尔公司今天正式推出英特尔® Parallel Studio并行程序开发套件，旨在为基于Microsoft® Visual Studio的C与C++程序开发各阶段提供简单、高效的Parallel Studio工具，显著提高应用程序在英特尔多核处理器上的性能。英特尔还同时推出了该开发套件的新插件英特尔® Parallel Advisor Lite，用户可登录http://WhatIf.Intel.com网站下载，它可以帮助架构师确定哪些源代码最适合并行化并提供详尽的并行化实施建议。
在去年旧金山举行的2008年秋季英特尔信息技术峰会上，英特尔公司就宣布将推出新款并行化编程工具英特尔® Parallel Studio，帮助Windows开发人员提升基于英特尔多核处理器的并行软件开发流程的效率和体验。随后，英特尔陆续推出多款测试版，数以千计的软件开发人员参与了测试并提供了宝贵的修改意见。此次英特尔® Parallel Studio的正式推出，将进一步优化Windows串行或并行应用软件，帮助软件开发商增强基于英特尔多核处理器平台的核心竞争力，进一步释放英特尔平台的效能。
英特尔公司软件与服务事业部软件产品全球业务发展与营销总监兼首席软件专家仁达敬先生（James Reinders）表示：“英特尔在并行软件方面拥有超过25年的研发经验，一直致力于为我们的用户提供先进的开发技术、工具和服务，帮助其优化软件产品、增强创新的商业价值。英特尔® Parallel Studio开发套件的推出为基于英特尔多核平台的广大软件开发商提供了全功能的并行开发套件，可以显著提高其开发效率、缩短软件开发周期，增强其软件产品的市场竞争力。”
作为简捷的端到端并行化开发工具，英特尔® Parallel Studio具有下列功能：
端到端的并行化产品套件：易于实施，且覆盖软件开发的整个周期：设计、编码、调试、测试。
前向扩展：可以有效地运行于未来任何英特尔处理器平台。
基于标准的线程解决方案：显著提升企业在C/C++应用软件和C/C++开发人员方面的投资效益。
轻松实现并行化：快速提升生产效率，提高硬件和软件的投资回报率，同时使学习曲线达到最小化。
提供多种并行程序开发方案：针对数据和任务并行化编程提供相应的开发方案。 英特尔® Parallel Studio由英特尔® Parallel Composer、英特尔® Parallel Inspector以及英特尔® Parallel Amplifier三部分组成，每一款都具有强大的功能，既可各自独立使用，也可一起使用，可快速满足开发人员的并行程序开发需求。
英特尔® Parallel Composer：整合了编译器、库和并行调试功能，更轻松、迅速地支持串行和并行应用程序的多线程编程工作，简化和加速Microsoft Visual Studio C/C++的开发工作。
英特尔® Parallel Inspector：迄今为止最简单易用的Microsoft® Visual Studio C/C++多线程程序错误检查工具。与其它错误检查工具相比，英特尔® Parallel Inspector运行速度最快，提供的选择最多，并可以精确查找潜在的多线程编程问题和内存错误。
英特尔® Parallel Amplifier：让开发人员可以快速找到多核性能瓶颈，无须了解处理器的架构和内置编码即可实现性能优化，充分利用每一个处理器的性能。
英特尔® Parallel Studio将在全球市场通过软件经销商同步发售，建议零售价为799美元*。英特尔® Parallel Composer、英特尔® Parallel Inspector以及英特尔® Parallel Amplifier也可独立销售。
如需了解更多信息，请访问http://www.intel.com/go/parallel
2009年6月01日 | Albert :
赵老师您好，想请问您一个很基础的问题，就是“如何建立并行思想”？
需要掌握哪些知识才能把串行思考问题的方式转到并行上来？。。
对一段程序，如何才能知道什么地方能并行处理并且进一步将其并行化以提高效率？。。。
问题很基础，让您见笑了。。。 期待您的指点，谢谢！
2009年6月01日 | FLOATINGGATE :
现在已经知道Langwell由TSMC制造这是不是意味着在英特尔与台积电的合作中，atom CORE部分主要由INTEL制造，而需要第三方IP的UNCORE部分主要由TSMC制造?
2009年7月19日 | Lee :
请问楼主，目前市场上支持64位运算的cpu有哪些？755架构的是不是都是64位的？i7呢？
2009年7月20日 | 赵军 (Jun Zhao) :
如果你问的是Intel 哪些CPU可以支持64位x86指令，回答是，现在所有市面上的英特尔台式机，笔记本和服务器处理器都支持64位的x86指令。
第2个问题，应该是775的LGA 封装，不应该叫775架构，目前的LGA 775封装的处理器都是酷睿微架构的，都支持64位的x86指令。Core i7也支持。
2009年7月21日 | FLOATINGGATE :
1.有消息说Sandy Bridge 已经完成流片，请问网上的消息是否属实?2.Sandy Bridge的内核数是不是4(集成GPU）/8（高端桌面）/16(服务器EX版本)？