Konsortiet tager skridt til at bryde multicore programmeringsbarrierer

Programmering til multicore-systemer kan være kompleks, så et industrikonsortium ledet af Advanced Micro Devices har taget et skridt fremad i sit mål om at fjerne udviklingen udfordringer, så applikationer er bærbare på tværs af enheder, arkitekturer og operativsystemer.

HSA (Heterogene System Architecture) Foundation på tirsdag forventes at introducere en ny ensartet hukommelsesarkitektur kaldet HUMA, der gør forskellige hukommelsestyper i et system tilgængeligt for alle processorer. Ved at nedbryde barrierer, der adskiller forskellige hukommelsestyper, har udviklere adgang til en større pool af delt hukommelse, hvor koden kan udføres.

Specifikationen er en del af HSA's open hardware-standard, så programkørsel kan nemt distribueres til behandlingsressourcer i servere, pc'er og mobile enheder. HSA's mål er at skabe en grundlæggende grænseflade omkring parallelle programmeringsværktøjer til industrien, så koden kan skrives og kompileres en gang for flere enheder.

Computere og mobile enheder kombinerer i dag CPU'er med mange co-processorer for at fremskynde computeropgaver. Nogle af co-processorer omfatter GPU'er (grafikbehandlingsenheder), DSP'er (digitale signalprocessorer), netværksprocessorer, FPGA'er (feltprogrammerbare portarrayer) og specialiserede ASIC'er (applikationsspecifikke integrerede kredsløb). Nogle af verdens hurtigeste computere udnytter GPU'ernes og CPU'ernes fælles computerkraft til komplekse matematiske beregninger, mens mobile enheder har flere processorer til grafik og sikkerhed.

Effektiv behandling fører til bedre smartphone og tablet ydeevne og længere batterilevetid, sagde Phil Rogers, corporate fellow på AMD, under et konferenceopkald for at diskutere den nye specifikation.

AMD senere i år forventes at frigive bærbare og stationære processorer med navnet Kaveri, hvor CPU'er og grafikprocessorer vil kunne dele hukommelse. HSA Foundation's mål er løst knyttet til AMDs chipstrategi, hvor virksomheden integrerer intellektuel ejendomsret fra tredjeparter, så chips kan tilpasses kundens behov. For eksempel gør AMD en tilpasset chip til Sonys kommende PlayStation 4 spillekonsol.

HSA ønsker også at sænke udviklingsomkostningerne og reducere behovet for at genkompilere kode til enheder eller chiparkitekturer. Nogle af funktionerne i HUMA omfatter dynamisk hukommelseallokering og hurtig GPU-adgang til systemhukommelsen.

"Hver beregningsenhed … vil have samme prioritet og vil alle kunne se på samme hukommelse", siger Jim McGregor, hovedanalytiker ved Tirias Research.

HUMA sikrer, at alle hardwareenheder har adgang til de samme data, så oplysningerne behøver ikke kopieres til forskellige hukommelsestyper. GPU'er og CPU'er har i dag adgang til forskellige cache- og hukommelsestyper, og specifikationen ville bryde den traditionelle form, hvor CPU'er allokerer hukommelse til kodekørsel, men oplysningerne kopieres til GPU-hukommelse til udførelse af grafikprocessoren.

"Den anden en del er det er at forene hardware og også software arkitektur. Hvis du skriver i C ++, kan du sige, at jeg vil have GPU'en til at udføre den, "sagde McGregor.

Specifikationen reducerer også behovet for at overføre data mellem hukommelse, og det letter flaskehalsproblemer, sagde McGregor.

AMD Rogers sagde, at specifikationen genkender flere lagrings- og netværkssammenkoblinger, men sagde ikke, om det ville adressere ikke-flygtige lagringsenheder, der efterligner hukommelsen. Mange serverinstallationer har solid state-drev som en form for cache, hvor data kopieres og opbevares i en midlertidig periode, da en opgave udføres. Facebook har floated ideen om at bruge SSD'er som erstatning for DRAM.

HSA Foundation backers inkluderer også ARM, Sony, MediaTek, Qualcomm, Samsung, Texas Instruments, LG Electronics, Imagination Technologies og ST Ericsson. Intel er ikke medlem af HSA Foundation og bruger sine egne co-processorer, kompilatorer og programmeringsværktøjer til at ledsage sine chips.

Idéen om fælles hukommelsesressourcer bliver også jaget af AMD-rivalen Nvidia, som ikke er medlem af HSA Foundation. Nvidia planlægger næste år at frigive en grafikprocessor baseret på Maxwell-arkitekturen, som vil forene GPU- og CPU-hukommelse. GPU'erne vil være i stand til at adressere CPU-hukommelse og omvendt, og applikationer vil være lettere at skrive med forenede hukommelsesressourcer. Smartphones og tabletter kunne få en samlet hukommelse med Nvidias kommende Tegra 5-processorkode, der hedder Logan, som vil have en grafikprocessor bygget på Maxwell-arkitekturen og også understøtte CUDA, som er Nvidias proprietære sæt værktøjer til parallel programmering.

HUMA er kompatibel med populære programmeringssprog som C, C ++ og Python, og flere operativsystemer, siger AMD.