“Çok çekirdekli” dostu olmadığını iddia eden programlar

Bu ifadeyi veya benzerlerini, zaman zaman, çok çekirdekli işlemcilerden tam olarak yararlanmak üzere tasarlanmadığını iddia eden bir programa atıfta bulunarak görürsünüz. Bu, özellikle video oyunu programlamasında yaygındır. (tabii ki birçok programın eşzamanlılığı yoktur ve buna temel komut dosyaları vb. gerek yoktur).

Bu nasıl olabilir? Birçok program (özellikle oyunlar) doğal olarak eşzamanlılık kullanır ve işletim sistemi CPU üzerinde görev planlamasından sorumlu olduğundan, bu programlar doğal olarak mevcut çoklu çekirdeklerden yararlanmıyor mu? Bu bağlamda "çoklu çekirdeklerden faydalanmak" ne anlama gelir? Bu geliştiriciler aslında işletim sistemi görev zamanlamasını yasaklıyor ve yakınlığı veya kendi zamanlamasını zorlıyor mu? (Büyük bir istikrar sorunu gibi görünüyor).

Ben bir Java programcısıyım, bu yüzden belki de soyutlamalar veya ne olursa olsun bununla uğraşmak zorunda kalmadım.

İyi eşzamanlılık, bir uygulamaya birkaç iş parçacığı atmaktan ve en iyisini ummaktan çok daha fazlasını gerektirir. Bir programın utanç verici bir şekilde saf sıralamaya ne kadar eşzamanlı olarak gidebileceği konusunda bir aralık vardır . Herhangi bir program, bir problemin veya algoritmanın ne kadar ölçeklenebilir olduğunu ifade etmek için Amdahl yasasını kullanabilir . Utanç verici şekilde paralel bir uygulama için birkaç yeterlilik:

• Paylaşılan durum yok, her işlev yalnızca geçirilen parametrelere bağlıdır
• Fiziksel cihazlara erişim yok (grafik kartları, sabit sürücüler, vb.)

Başka nitelikler de var, ancak sadece bu ikisi ile, özellikle oyunların neden birden fazla çekirdekten yararlanmayı düşündüğünüz kadar kolay olmadığını anlayabiliriz. Birincisi, oluşturulacak dünyanın modeli, fizik, hareket, yapay zeka uygulamak vb. Gibi farklı işlevler olarak paylaşılmalıdır. İkincisi, bu oyun modelinin her karesi bir grafik kartı ile ekranda işlenmelidir.

Adil olmak gerekirse, birçok oyun üreticisi üçüncü taraflarca üretilen oyun motorlarını kullanır. Biraz zaman aldı, ancak bu üçüncü taraf oyun motorları eskisinden çok daha paralel.

Etkin eşzamanlılıkla başa çıkmada daha büyük mimari zorluklar var

Eşzamanlılık, arka planda görevleri yürütmekten eşzamanlılık için tam bir mimari desteğe kadar birçok şekilde olabilir. Bazı diller, ERLANG gibi çok güçlü eşzamanlılık özellikleri sunar , ancak uygulamanızı nasıl oluşturduğunuz hakkında çok farklı düşünmenizi gerektirir.

Her programın tam çok çekirdekli desteğin karmaşıklığına gerçekten ihtiyacı yoktur. Bu örneklerden biri vergi yazılımı veya herhangi bir form tabanlı uygulamadır. Zamanınızın çoğu kullanıcının bir şeyler yapmasını beklemek için harcandığında, çok iş parçacıklı uygulamaların karmaşıklığı o kadar da kullanışlı değildir.

Bazı uygulamalar web uygulamaları gibi daha utanç verici bir şekilde paralel bir çözüme sahiptir. Bu durumda, platform utanç verici bir şekilde paralel olarak başlar ve iş parçacığı çekişmesi uygulamak zorunda kalmazsınız.

Alt çizgi:

Birden fazla iş parçacığından (ve dolayısıyla çekirdeklerden) yararlanılmadan tüm uygulamalar gerçekten zarar görmez. Bu şekilde incinenler için, bazen hesaplamalar paralel işlemeye uygun değildir veya koordine etmek için ek yük, uygulamayı daha kırılgan hale getirir. Ne yazık ki, paralel işleme hala iyi olması gerektiği kadar kolay değildir.

Birçok program (özellikle oyunlar) doğal olarak eşzamanlılık kullanır,

Hayır, aslında tam tersi. Çoğu uygulama tek bir iş parçacığı zihninde yazılır ve geliştirici (ler) eşzamanlılığı desteklemek için hiçbir zaman gerekli değişiklikleri yapmamıştır.

C, C ++ ve C # 'da, uygulamaya yeni iş parçacıklarını ve / veya işlemleri başlatmasını açıkça söylemeniz gerekir.

Bence iş parçacıklarının planlamasına çok fazla odaklanıyorsunuz ve potansiyel iş parçacıkları içindeki veri işlemeye yeterli değilsiniz. Verileri iş parçacıkları ve / veya işlemler arasında paylaşmak bir tür senkronizasyon gerektirir. Bir uygulamayı birden çok iş parçacığı kullanacak şekilde değiştirirseniz, ancak bu eşitlemeyi yerine getiremezseniz, büyük olasılıkla koddaki hataları izlemek çok zor görürsünüz.

Üzerinde çalıştığım çok iş parçacıklı uygulamalar için, genellikle hiçbir zaman gönderim ve yalnızca veri senkronizasyonu konusunda endişelenmedim. Sevkıyat konusunda endişelenmem gereken tek şey yanlış veri senkronizasyonu nedeniyle yarış koşullarını takip etmemdi.

Genellikle, bir uygulama birden fazla çekirdek kullanamayacağını söylediğinde, veri manipülasyonunu korumak için senkronizasyona sahip olmadıkları anlamına gelir.

Bu, çoklu çekirdeklerle ilgili olduğu kadar çoklu çekirdeklerle de ilgili değildir. İşletim sistemi bir iş parçacığını istediği çekirdek üzerinde çalışacak şekilde zamanlayabilir ve bu zamanlama planlanan program için şeffaftır. Ancak, birçok program birden çok iş parçacığı kullanılarak yazılmaz, bu nedenle aynı anda yalnızca bir çekirdek üzerinde çalışabilirler.

Neden tek iş parçacıklı bir program yazayım? Yazmak ve hata ayıklamak daha kolaydır: bir şey birbiri ardına gerçekleşir (aynı anda birden fazla şey yerine ve birbirlerinin yollarına girmek yerine). Veya programınız çok çekirdekli makineleri (eski oyunlarda olduğu gibi) hedeflemiyor olabilir. Bazı durumlarda, bağlam anahtarlarından ve iş parçacıkları arasındaki iletişimin paralel yürütme tarafından kazanılan hızdan daha ağır basması durumunda çok iş parçacıklı bir program tek iş parçacıklı bir sürümden daha yavaş çalışabilir (programın bazı bölümleri paralelleştirilemeyebilir).

Bu tam bir cevap değil. Bu bir uyarıcı masal.

Bir gün eşzamanlı programlama dersimdeki öğrencileri paralel bir çabuk göstereceğim diye düşündüm. Quicksort iyi paralellik göstermeli, diye düşündüm. İki iplik kullandım. Tek çekirdekli bilgisayarımda çalıştırdım. Sonuçlar:

• Tek iş parçacıklı bir sürüm için 14 saniye.
• 2 iş parçacıklı sürüm için 15 saniye.

Bu beklediğim ile ilgiliydi.

Sonra daha yeni, çift çekirdekli bir makinede denedim.

• Tek iş parçacıklı sürüm için 11 saniye.
• 2 iş parçacıklı sürüm için 20 saniye.

İki iş parçacığı, kalan görevlerin bir sırasını paylaştı. Kuyruk nesnesinin alanları bir çekirdeğin önbelleği ile diğerinin arasında ileri geri karıştırılıyor gibi görünüyor.