Сферы применения многоядерных процессоров

Широкое внедрение многоядерных технологий позволяет по-новому взглянуть на вычислительные возможности компьютеров и порождает всплеск творческой активности по созданию инновационных решений. Разработчики клиентских приложений могут исследовать новые способы применения многозадачности, которые в прошлом не имели практического значения или были сложны в реализации. Например, важные системные задачи теперь могут выполняться постоянно — непрерывный и упреждающий поиск вирусов, автоматическое резервное копирование, гарантирующее сохранение всех рабочих файлов, интеллектуальная система мониторинга потоков работ, способная прогнозировать потребности пользователя и выдавать информацию в реальном времени по запросу. С ростом распространения многоядерных клиентских ПК список полезных приложений, которые могут непрерывно выполняться в фоновом режиме, будет постоянно расти.

Можно выделить несколько классов приложений, которые требуют значительных вычислительных ресурсов и могут быть соотнесены с термином " HPC -приложения".

Приложения, обрабатывающие большие файлы данных:

• 2D/3D САПР;

• системы моделирования, средства работы с анимацией;

• средства обработки цифровых изображений;

• электронные издательские системы;

• средства видеомонтажа/рендеринга;

• компьютерные игры (на клиентских компьютерах и серверах);

• средства поиска/индексирования;

• системы потокового мультимедиа;

• средства защиты и криптографии.

Приложения, нуждающиеся в увеличенном адресном пространстве ОЗУ:

• финансовое моделирование;

• научные и технические расчеты;

• исполняющиеся на сервере приложения, обслуживающие множество пользователей настольных машин, или тонких клиентов.

Приложения, работающие с большими массами транзакций/пользователей:

• СУБД;

• веб-серверы;

• серверы электронной почты.

Если рассмотреть данные классы приложений с точки зрения возможностей распараллеливания или организации многопоточного режима (таблица 2.1), можно получить пространство HPC-приложений (рис. 2.1).

Было показано, что многоядерные процессоры позволяют существенно снизить потребление энергии при сохранении производительности. Это, в свою очередь, открывает новые области применения:

• СУБД;

• веб-серверы;

• серверы электронной почты.

Рис. 2.1.  Приблизительная классификация задач высокопроизводительных вычислений

Было показано, что многоядерные процессоры позволяют существенно снизить потребление энергии при сохранении производительности. Это, в свою очередь, открывает новые области применения:

• компактные высокопроизводительные устройства с низким тепловым излучением;

• серверные помещения, позволяющие снизить расход электроэнергии и требования к кондиционированию воздуха;

• решения для мобильных ПК с увеличенным временем автономной работы батарей;

• решения для дома и офиса, реализация которых раньше была физически невозможна при использовании процессоров предыдущих поколений.

Таблица 2.1. Характеристика приложений различных типов с точки зрения параллельных систем [6]
Область приложений	Web Services			Традиционные приложения		Data Ware­house
	Web (Web99)	Сервер приложений (JBB)	Data (TPC-C)	SAP 2х	SAP 3T (DB)	DSS (TPC-H)
Тип приложений	Веб­сервер	Java	OLTP	ERP	ERP	DSS
Параллелизм на уровне инструкций	низкий	низкий	низкий	средний	низкий	высокий
Параллелизм на уровне потоков	высокий	высокий	высокий	высокий	высокий	высокий
Отношение "Инструкции/ Данные"	большое	большое	большое	средний	большое	большое
Уровень общих данных	низкий	средний	высокий	средний	высокий	средний

Обеспечение энергосберегающей производительности, основа которой — переход на многоядерные вычисления, принесет выгоды практически для всех платформ.

По мере появления дополнительных вычислительных возможностей перед разработчиками откроются перспективы, лежащие далеко за пределами простого повышения быстродействия приложений. Голосовое управление, IP-телефония и видеотелефония, новые электронные секретари, доступ к информации в реальном времени, расширенные возможности управления через IP, многоуровневые функции поиска и извлечения данных, — вот лишь несколько примеров преимуществ, которые могут получить пользователи мощных вычислительных систем с быстрым реагированием. Эта программная экосистема готова к внедрению дополнительных инновационных моделей использования, охватывающих совершенно новые области.