Multiprozessoren: Herausforderung für die Software

Präsentation zum Thema: "Multiprozessoren: Herausforderung für die Software"—  Präsentation transkript:

1 Multiprozessoren: Herausforderung für die Software
Michael Pöttschacher

2 Agenda Gründe Multiprozessoren Theorie Leistungssteigerung Folgen Aktuelle MultiCore Systeme Ausblick Michael Pöttschacher

3 Multiprozessoren, warum?
Moore’s Law: Rechenleistung verdoppelt sich alle 18 Monate Single-Core Systeme erreichen Technologiegrenzen Probleme: Verlustleistung, physikalische Grenzen → Lösung: Multiprozessorsysteme Michael Pöttschacher

4 Arten von Multiprozessoren (1)
speichergekoppelt nachrichtengekoppelt Michael Pöttschacher

5 Arten von Multiprozessoren (2)
Speichergekoppelt Multiprozessoren gemeinsamer Adressraum (shared memory) Kommunikation über diesen Adressraum Symmetrischer Multiprozessor (SMP) ein globaler Speicher Distributed-Shared-Memory System (DSM) physikalisch verteilte Speichermodule Michael Pöttschacher

6 Arten von Multiprozessoren (3)
Nachrichtengekoppelte Multiprozessoren physikalisch verteilter Speicher prozessorlokale Adressräume Kommunikation mittels Nachrichten Michael Pöttschacher

7 Leistungssteigerung durch Multiprozessorsysteme
Leistungssteigerung (Speed-up) T(1) Ausführungszeit auf einem Einprozessorsystem (in Takten) T(n) Ausführungszeit auf einem Multiprozessorsystem (in Takten) Michael Pöttschacher

8 Amdahls Gesetz a ….. Ausführungszeit des nur sequentiell ausführbaren Programmteils maximale Leistungssteigerung Michael Pöttschacher

9 Folgen für die Software
„Free Lunch is over“ [Herb Sutter, Microsoft] Anwendungen müssen parallelisiert werden Data decomposition Functional decomposition erfordert: neue Programmiersprachen neue Programmiermodelle neue Tools Michael Pöttschacher

10 Folgen für die Entwickler
parallele Programmierung (Concurrent Programming ) schwieriger fehleranfälliger zusätzlicher Aufwand Kommunikation Synchronisation genauere Kenntnisse über die Hardware Michael Pöttschacher

11 aktuelle MultiCore Systeme (1)
UltraSparc T1 (Sun) 1,2 GHz 8 Kerne keine vollständigen Prozessoren alle Kerne teilen sich eine FPU nicht arithmetischer Anwendungsbereich zielt auf Leistung/Watt Michael Pöttschacher

12 aktuelle MultiCore Systeme (2)
Cell BE (IBM, Sony, Toshiba) 4,6 GHz ein Power5 Kern, 8 Vektorprozessoren „System on a Chip“ Design zentrale Steuerung mittels vereinfachtem 64-Bit Power5 Prozessor (PPE, Power Processing Element) 8 unabhängige Synergistic Processing Units (SPU) 204,8 GByte/s schneller Interconnect Michael Pöttschacher

13 aktuelle MultiCore Systeme (2)
Michael Pöttschacher

14 kommende MultiCore Systeme
Vega-2 (Azul Systems) 64-Bit Prozessor 48 Kerne 812 Millionen Transistoren (Cell: 234) JAVA und .NET – Anwendungen beschleunigen verfügbar Ende 2007 Michael Pöttschacher

15 Ausblick „In weniger als 10 Jahren werden Standardmikroprozessoren mehr als 128 Prozessoren auf dem Chip aufweisen“ [1] Michael Pöttschacher

16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

17 Quellenverzeichnis Feldrechner, Vektorrechner und Multiprozessoren
sik/lehre/ws/info1/folien/Info1_Kap3.pdf Betriebssystemkonzepte www/lehre/ws0405/bs1/v02_4.pdf Alleskönner oder Hype - der Cell-BE-Prozessor IDF 2006: Software für mehrere Kerne [1] Michael Pöttschacher