Konsortium unternimmt Schritte, um Multicore-Programmierbarrieren zu brechen

Die Programmierung für Multicore-Systeme kann komplex sein. Daher hat ein von Advanced Micro Devices geführtes Industriekonsortium einen Entwicklungsschritt unternommen Herausforderungen, damit Anwendungen über Geräte, Architekturen und Betriebssysteme hinweg portierbar sind

Die HSA (Heterogeneous System Architecture) -Stiftung vom Dienstag wird voraussichtlich eine neue einheitliche Speicherarchitektur mit dem Namen HUMA einführen, die verschiedene Speicherarten in einem System allen Prozessoren zugänglich macht. Durch den Abbau von Barrieren, die unterschiedliche Speichertypen trennen, haben Entwickler Zugriff auf einen größeren Pool von gemeinsam genutztem Speicher, in dem Code ausgeführt werden kann.

Die Spezifikation ist Teil des offenen Hardware-Standards von HSA, sodass die Programmausführung leicht auf Verarbeitungsressourcen verteilt werden kann in Servern, PCs und mobilen Geräten. Das Ziel von HSA ist es, eine Basisschnittstelle für parallele Programmierwerkzeuge nach Industriestandard zu schaffen, so dass Code einmal für mehrere Geräte geschrieben und kompiliert werden kann.

Computer und mobile Geräte kombinieren heute CPUs mit vielen Coprozessoren, um Rechenaufgaben zu beschleunigen. Einige der Coprozessoren umfassen GPUs (Grafikverarbeitungseinheiten), DSPs (digitale Signalprozessoren), Netzwerkprozessoren, FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) und spezialisierte ASICs (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen). Einige der weltweit schnellsten Computer nutzen die gemeinsame Rechenleistung von Grafikprozessoren und CPUs für komplexe mathematische Berechnungen, während mobile Geräte mehrere Prozessoren für Grafik und Sicherheit haben.

Effiziente Verarbeitung führt zu besserer Smartphone- und Tablet-Leistung und auch zu längerer Akkulaufzeit. sagte Phil Rogers, Corporate Fellow bei AMD, während einer Telefonkonferenz, um die neue Spezifikation zu diskutieren.

AMD wird später in diesem Jahr voraussichtlich Laptop-und Desktop-Prozessoren mit dem Codenamen Kaveri, in denen CPUs und Grafik-Prozessoren in der Lage sein, Speicher zu teilen. Die Ziele der HSA-Stiftung sind lose an die Chip-Strategie von AMD gebunden, in die das Unternehmen geistiges Eigentum von Dritten integriert, so dass Chips an die Kundenbedürfnisse angepasst werden können. Zum Beispiel fertigt AMD einen maßgeschneiderten Chip für Sonys kommende PlayStation 4-Spielekonsole.

HSA will auch die Entwicklungskosten senken und die Notwendigkeit reduzieren, den Code auf Geräte oder Chiparchitekturen neu zu kompilieren. Zu den Funktionen von HUMA gehören dynamische Speicherzuweisung und schneller GPU-Zugriff auf den Systemspeicher.

"Jede Recheneinheit … wird die gleiche Priorität haben und allen denselben Speicher anzeigen können", sagte Jim McGregor, Hauptanalyst bei Tirias Research.

HUMA stellt sicher, dass jede Hardwareeinheit auf dieselben Daten zugreifen kann, sodass die Informationen nicht in verschiedene Speichertypen kopiert werden müssen. GPUs und CPUs haben heute Zugriff auf verschiedene Cache- und Speichertypen und die Spezifikation würde die traditionelle Form, in der CPUs Speicher für die Codeausführung zuweisen, durchbrechen, aber die Informationen werden zur Ausführung durch den Grafikprozessor in den GPU-Speicher kopiert.

"Der andere Teil ist es, die Hardware- und auch Softwarearchitektur zu vereinheitlichen. Wenn Sie in C ++ schreiben, können Sie sagen, ich möchte, dass die GPU es ausführt ", sagte McGregor.

Die Spezifikation reduziert auch die Notwendigkeit, Daten zwischen dem Speicher zu übertragen, und das behebt Probleme mit Engpässen, sagte McGregor Rogers sagte, dass die Spezifikation mehrere Speicher- und Netzwerk-Interconnects erkennt, aber nicht gesagt hat, ob es nicht-flüchtige Speichereinheiten adressieren würde, die Speicher nachahmen. Viele Serverinstallationen verfügen über Solid-State-Laufwerke als eine Form von Cache, in dem Daten kopiert und für eine temporäre Periode gespeichert werden, während eine Task ausgeführt wird. Facebook hat die Idee, SSDs als Ersatz für DRAM zu verwenden, veröffentlicht.

Zu den Unterstützern der HSA Foundation gehören auch ARM, Sony, MediaTek, Qualcomm, Samsung, Texas Instruments, LG Electronics, Imagination Technologies und ST Ericsson. Intel ist kein Mitglied der HSA Foundation und verwendet seine eigenen Co-Prozessoren, Compiler und Programmiertools, um seine Chips zu unterstützen.

Die Idee der Shared-Memory-Ressourcen wird auch von AMD-Rivalen Nvidia verfolgt, der kein Mitglied ist der HSA-Stiftung. Im nächsten Jahr will Nvidia einen Grafikprozessor auf Basis der Maxwell-Architektur veröffentlichen, der GPU- und CPU-Speicher vereinheitlicht. Die GPUs können CPU-Speicher adressieren und umgekehrt, und Anwendungen werden einfacher mit Unified-Memory-Ressourcen zu schreiben sein. Smartphones und Tablets könnten mit Nvidias aufstrebendem Tegra 5-Prozessor namens Logan, der einen auf der Maxwell-Architektur basierenden Grafikprozessor besitzt, einen einheitlichen Speicher erhalten und außerdem CUDA, Nvidias proprietäre Tools für die parallele Programmierung, unterstützen.

HUMA ist kompatibel mit gängigen Programmiersprachen wie C, C ++ und Python sowie mehreren Betriebssystemen, sagte AMD.