Multiprozessoren: Herausforderung für die Software Michael Pöttschacher

Agenda Gründe Multiprozessoren Theorie Leistungssteigerung Folgen Aktuelle MultiCore Systeme Ausblick 31.03.2017 Michael Pöttschacher

Multiprozessoren, warum? Moore’s Law: Rechenleistung verdoppelt sich alle 18 Monate Single-Core Systeme erreichen Technologiegrenzen Probleme: Verlustleistung, physikalische Grenzen → Lösung: Multiprozessorsysteme 31.03.2017 Michael Pöttschacher

Arten von Multiprozessoren (1) speichergekoppelt nachrichtengekoppelt 31.03.2017 Michael Pöttschacher

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 31.03.2017 Michael Pöttschacher

Arten von Multiprozessoren (3) Nachrichtengekoppelte Multiprozessoren physikalisch verteilter Speicher prozessorlokale Adressräume Kommunikation mittels Nachrichten 31.03.2017 Michael Pöttschacher

Leistungssteigerung durch Multiprozessorsysteme Leistungssteigerung (Speed-up) T(1) ......... Ausführungszeit auf einem Einprozessorsystem (in Takten) T(n) ......... Ausführungszeit auf einem Multiprozessorsystem (in Takten) 31.03.2017 Michael Pöttschacher

Amdahls Gesetz a ….. Ausführungszeit des nur sequentiell ausführbaren Programmteils maximale Leistungssteigerung 31.03.2017 Michael Pöttschacher

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 31.03.2017 Michael Pöttschacher

Folgen für die Entwickler parallele Programmierung (Concurrent Programming ) schwieriger fehleranfälliger zusätzlicher Aufwand Kommunikation Synchronisation genauere Kenntnisse über die Hardware 31.03.2017 Michael Pöttschacher

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 31.03.2017 Michael Pöttschacher

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 31.03.2017 Michael Pöttschacher

aktuelle MultiCore Systeme (2) 31.03.2017 Michael Pöttschacher

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 31.03.2017 Michael Pöttschacher

Ausblick „In weniger als 10 Jahren werden Standardmikroprozessoren mehr als 128 Prozessoren auf dem Chip aufweisen“ [1] 31.03.2017 Michael Pöttschacher

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Quellenverzeichnis Feldrechner, Vektorrechner und Multiprozessoren www.informatik.uni-augsburg.de/lehrstuehle/ sik/lehre/ws/info1/folien/Info1_Kap3.pdf Betriebssystemkonzepte www.bs.informatik.uni-siegen.de/ www/lehre/ws0405/bs1/v02_4.pdf Alleskönner oder Hype - der Cell-BE-Prozessor http://www.tecchannel.de/technologie/prozessoren/444414/ IDF 2006: Software für mehrere Kerne http://praxis.thgweb.de/2006/10/03/idf_2006_4/page2.html [1] http://www.tecchannel.de 31.03.2017 Michael Pöttschacher