多核時代，嵌入式編程和應用之出路

一“2007英特爾中國多核技術學術論壇”展開多核編程與應用的討論

2007年7月中旬，英特爾公司在大連召開“2007英特爾中國多核技術學術論壇”，來自全國40多所高校的近百名教師濟濟一堂，探討多核時代的軟件編程方法和應用方案。

摩爾定律=晶體管預算+最低功耗+最低成本

Intel副總裁兼中國產品開發總經理王文漢博士指出，摩爾定律也隨著時代的變遷而變換著內容。1965年誕生的摩爾定律預測每兩年晶體管的密度翻一番。最早是在芯片上晶體管密度提高；后來變為速度提升，即CPU的主頻越來越快；此時又帶來了散熱問題，因此現在追求能耗的降低。既追求密度、又追求功耗和成本的結果，就誕生了多核。Intel處理器目前的主頻不是追求快，但密度要高，因此未來1-2年多核將獨領風騷，到2008年，10個Intel處理器中有8個是多核。今后3-5年，Intel將沒有單核。不過，過去CPU沒有多核，現在多核編程與單核之間的落差非常大，所以市場上對多核軟件的需要產生了迫切要求，同時為軟件開發人員帶來了機會。在多核軟件領域，沒有第一也沒有最后，全世界都站在同一條起跑線上，希望中國的軟件工程師抓住此機會。

多核環境下軟件的特點是：開源，虛擬化，圖形化，并行性。據GartnerDataquest于2007年2月公布的報告，今后5年開源軟件的年增長率將達到24.3％。過去采用分時化，現在是虛擬化：一個高速處理器可以虛擬成多個計算單元；同樣，多核也可虛擬成一個高速處理器。現在的Silicon Life(硅時代)非常注重有好的圖形效果，例如google圖形搜索，游戲中3D場景出現，因此下一代軟件將在圖形上下足功夫。涉及到未來多核的應用方式，如何進行并行化編程，如何利用多核的龐大的計算功能?這是一個巨大的挑戰。

多核編程的挑戰

多核的產生是計算機系統結構發展之必然，這也帶來了設計思想的根本轉變。

武漢大學電子信息學院楊劍鋒副教授認為，多核的困難之處在于答案是無解的。他以一個小學生的奧數題進行舉例：在一個三角形中放入小三角形，再放入一條線，讓同學們數里面有多少三角形，結果每個同學數出的結果是不同的。他又把同學們分成幾人一組，以團隊的形式數，結果每組正確率大大上升。楊教授的結論是：多核會產生時間線程的不同，因此多核、多線程就像解三角形這類數學題，解題時要考慮到各種情形，尤其困難之處在于每

個程序員的方法別人是難以模仿和檢驗的。通過多人的集體智慧，成功率可大大提高。

浙江大學計算機學院的陳天洲教授指出，開發多核軟件需要市場上出現多核編譯器。他說：“從單核到多核，移植是個大問題，尤其是軟件架構的移植。在單核時代，出現了操作系統，使人們看不見后面的硬件。目前能否有編譯器，使寫軟件的人，不論是寫Java還是C++，可利用編譯器自動把任務分配到多核上。這是個挑戰。”其他教授補充道，至于同構還是異構的，雙核還是32核的，任務是如何分配的，應該是后臺編譯器的工作。就像學開車、開飛機，沒必要先了解如何造汽車、造飛機。

英特爾亞太研發公司戰略拓展經理芮斌舉了另一個多核軟件的例子，有人問他：多核就像十月懷胎，肚子里的孩子如何能讓十個媽媽每人1不一個月?面對SMP(對稱多處理)，有的應用只能串行，不能并行。芮斌的答案是，多核的任務是讓十個媽媽懷十個孩子。

’

可見，多核必須要找到用武之地，如果用不好，不僅浪費資源，而且更加耗電。浙大程教授指出：異構核適合比較密集的應用，例如多媒體視頻處理，壓縮／解壓縮，有個組合，一個主做，另一個輔助。不過，這當然帶來了很多的麻煩，包括軟件設計上的。

多核在嵌入式的應用

“這些年來。嵌入式技術方面總是滯后于PCI但現在差距在縮小。”Intel中國嵌入式產品事業部技術市場經理王禾介紹道。由于Intel全面引入了多核，因此，Intel在努力尋找需要高性能、超低功耗的領域。

在商業上的應用，例如機場，現在大都是電子客票，每臺機器都是嵌入式計算機。美國賣CD、DVD的商店，有一個大型的計算機，有大型的存儲器和眾多觸摸屏，顧客可根據需要選擇不同的CD與DVD節目來試聽。777飛機上每個座位上都有一臺VoD(視頻點播)電視。工業自動化上的大型流水線。

無風扇也是多核的優勢，特別適合沒有噪音的場合。在醫療領域中，手術設備可采用多核處理器。一些人機交互產品也需要沒有噪音的多核產品。

在安全監控系統中，傳統模式是“攝像機+錄像機”，采用多核后，不僅一臺機器可以錄下內容，還能監控，同時完成存儲，并可很快被調出，而且還是多路。

在物流上，可以實現豐富的人機交換。例如連鎖商場連接至整個大型庫房網絡，這里如果缺貨，哪個州／省、哪家商店有立刻可以查到；另外，如何加密保護自己商店的內容也是下一步的課題。

由于多核是典型的高性能、低功耗，也很適合野外應用，例如地質儀器。

當然，嵌入式不是原始技術，是綜合技術。在應用之后，要讓人感覺不到多核。