【IT168 专稿】你很快再无没法免费搭乘摩尔定律这趟快车了。当务之急就是你该如何让应用程序提速？

    四核处理器正迅速成为标准配件，不仅仅用于服务器，还用于移动系统和桌面系统。继去年初发布第一批基于45纳米技术的移动四核处理器后，英特尔公司已开始交付第二代四核服务器处理器，其性能比第一代四核服务器处理器提升了25%。然而，英特尔、IBM、AMD、Sun及其他厂商还只是站在起跑线上：所有这些公司都在测试或规划设计每个芯片上处理器核心多达数百颗的大规模多核处理器。这有望使超级计算机的强大功能进入到日常设备，到时就能实现科幻电影中的场景：实时高速地挖掘海量数据、全身健康扫描、让汽车和电气设备更智能化的人工智能，以及用于众多建模、可视化和物理模拟的虚拟现实。

    不过，要实现这一步不会很容易。将来需要的肯定不只是掏出大笔费用，开发科幻电影中出现的新硬件。首先，统一采用新型四核技术的IT部门很有可能会发现，这种造价不菲的硬件有相当一部分处于闲置状态，因为在它们上面运行的软件不是为了利用多核而设计的。

    不想在超高性能竞赛中处于下风吗？那么，现在就让你的应用程序准备好提速。

芯片设计转向多核 软件并行面临挑战

    多年来，由于英特尔、AMD、Sparc和PowerPC等众多计算机芯片架构的设计人员不断推出一系列功能越来越强的芯片，每过18个月到24个月，这些芯片的密度和性能就会翻一番，于是IT部门得到了硬件性能稳步提升的好处。从上世纪80年代直到近几年前，晶体管尺寸一直在缩小，导致密度更高、时钟频率更高（从1983年的5 MHz提高至2002年的3 GHz），并且不需要改动软件，即可获得性能提升。

    但英特尔的首席技术官Pat Gelsinger在2001年声称，继续沿着传统的设计道路发展会导致芯片表面温度比太阳表面温度还高，这标志着从此出现了巨大变化。芯片厂商们逐步停止竭力提高时钟频率的做法；自奔腾4时代以来，芯片厂商们已经致力于提高密度，全把目光投向了超线程和多核技术。

    然而问题在于，这些新架构并没有自然带来更高的应用性能，就跟过去的情况一样。

    IT部门必须采取目标清晰、前后连贯的策略以便充分利用多核性能，而这意味着需要升级应用程序，以便它们能够充分利用功能强大的硬件。你怎样才能知道贵公司的任务关键型应用程序能够充分利用多核呢？弗雷斯特研究公司的分析师James Staten说：“在新的四核处理器上测一下应用程序的性能，并且使用测量CPU利用率的小工具。如果多个处理器核心没有开始运行，你的应用程序恐怕能够得做一些改动。如果设计的应用程序已经采用了面向服务的架构（SOA）所具有的松散耦合和模块化特性，则已经为这种硬件变化的第一波浪潮做好了准备。不过对大多数企业级应用程序而言，可能需要一些改动，那样才能充分发挥多核在性能方面的潜力。”

    如果贵公司内部开发的原有应用程序既不是模块化的，也不是多线程的，有几个办法可以对它们进行改装，以便充分利用多核平台的强大功能。改写这些应用程序、加入并行及/或并发设计元素是一项艰巨的任务，需要投入大量的时间和培训工作；而且，大多数IT部门本身不可能拥有足够的专长把并行分布式计算做得足够好，因而无法可靠地获得投资回报。如果你决定走这条道路，几大软件厂商倒是提供了并行计算开发工具，从英特尔的线程构建模块（Threading Building Blocks）、微软的TPL（这是.NET框架并行扩展库的一部分），到Sun的C、C++和Fortran等编译器，它们能够自动把单线程代码分割成多线程代码。

    另一个办法就是，可以使用Rogue Wave Software或RapidMind等第三方厂商所提供的平台软件。这种软件可以对多个处理器/核心上的单线程应用程序进行“并行处理”，从而改动单线程应用程序。RapidMind还提供面向垂直市场的一套可定制的扩展擅，可以用来迅速构建用于多核处理器和加速器的应用程序。

    Accelerated Computing Solutions公司就使用RapidMind Financial扩展库，为华尔街的各大银行和对冲基金提供高性能的计算、网格和消息传送等应用程序。这家公司的首席执行官Larry Cohen说：“考虑到华尔街最近出了那么多事，现在更加需要稳定的高性能系统，以便准确而迅速地计算风险和价格；并且面对成交量大、波动性强又不可预知的市场，立即发现机会并积极响应。有价证券和风险管理人员始终期望利用运行复杂模型和算法的创新方法，以便充分运用最新款多核处理器和硬件加速器的功能，通过运行速度更快的技术获得先行优势――这在波动性很强的时间和平常营业的时间都很重要。”

    美国空军太空司令部（Air Force Space Command）采用Rogue Wave Software公司的Hydra平台，从大型机系统迁移至基于英特尔架构、运行多核处理器的集群系统。这个合并后的商业和政府小组包括国防承包商洛克希丁•马德公司和联邦政府资助的研究开发中心MITR，它不是采用新的并行计算语法从头开始做起，而是一边迁移现有的太空算法应用程序，一边利用新工具来化解多线程的复杂性，结果大幅节省了成本。

     美国政府小组的一名高级成员说：“包括软硬件在内的整套解决方案其成本只有在大型机系统上运行一年所需成本的十分之一，而且旧系统很难满足工作负载的需要。”