Sämtliche Beiträge des Monats April 2009
prio.powerday: Einführung in die parallele Programmierung
Jetzt sind mit kaum einer halben Stunde Verspätung Ralf Westphal und Bernd Marquardt dran. Sie wollen uns erst mal erzählen, was parallele Programmierung eigentlich bedeutet.
Zunächst geht es um echte Basics wie Multithreading mit Single- und Multicores. Fakt ist: Multithreading allein bringt gar nichts, dafür sind mehrere Prozessoren und die Zerlegung eines Programms in parallel zu verarbeitenden Bereiche notwendig.
Eine weitere Herausforderung sind Latenzzeiten, die sich aus asynchroner Prozessorverarbeitung ergeben. Das lässt sich mithilfe einer Kombination aus Multithreading und Multitasking auf mehreren Prozessoren optimieren.
Es gilt aber zugleich, den Durchsatz zu erhöhen. Dies gelingt ausschließlich auf Multicore-Systemen.
Es gibt ein grundsätzliches Problem bei der Parallelverarbeitung: den Zugriff auf gemeinsame Ressourcen. Diese Herausforderung meistern Zugriffskontrollen mithilfe explizierter Sperren. Hierfür sperren zum Beispiel einzelne Tasks gemeinsamen Speicher. Allerdings müssen die Zeitspannen und die Granularität dieser Sperren genau passen. Ein große Gefahr hierbei sind übrigens mögliche Deadlocks, die gerade bei parallel programmierten Anwendungen erst zur Laufzeit auftreten. Deadlocks lassen sich durch dieselbe Sperrreihenfolge vermeiden.
prio.powerday: Multicore-Programmierung unter .NET
Kaum dass ich aus Salzburg zurück bin, sitze ich hier im Konferenzhaus in der Lazarettstraße, München, und nehme an der Multicore-Konferenz für .NET-Entwickler teil, die im Rahmen der prio.powerdays stattfindet.
Den Anfang macht Rami Radi von Intel, der die Einführungsrede hält und die Anwesenden auf das Thema Multicore einstimmen will.
Rami beginnt seinen Vortrag mit Hardware, nicht mehr Software. Namentlich spricht er über den Core i7-Prozessor, der ja im höchsten Maße multithreading-tauglich ist. Core i7 verarbeitet nämlich pro Prozessorkern zwei Threads simultan.
Die nächste Folie zeigt die ganze Vielfalt der Intel-Entwicklertools, über die ich hier schon ausführlich berichtet habe, also über Compiler, VTune etc.
So, jetzt wird’s ernst. Rami spricht über die Parallelprogrammierung im .NET-Umfeld, was seiner Meinung nach nicht einfach ist (wären wir sonst hier?). Zu den Herausforderungen gehören unter anderem falsch genutzter Speicher, zu viele und zu wenige Threads, gemeinsam genutzte Speicherbereiche, Load Balancing und viele andere. Wie gut, dass es für diese “Issues” die passenden Tools gibt wie den VTune Performance Analyzer.
Nach der Konferenz ist vor der Konferenz
Sodala, jetzt bin ich wieder im Büro, nachdem ich mich zwei Tage lang in Salzburg herumgetrieben habe, um auf der Intel Software Conference 2009 die Trends und Tools des Jahres 2009 aus Intel-Sicht kennenzulernen. Ok, Parallel Studio war hier schon das ein oder andere Mal Thema, aber aus erster Hand Infos rund um die geplante Entwickler-Suite präsentiert zu bekommen, ist schon ein Unterschied.
Auf der Konferenz habe ich auch James Reinders zum ersten Mal live erlebt, und in Echt ist er noch authentischer als in seinen Videos. Zu erzählen hat er sowieso eine ganze Menge über Parallel Studio, das übrigens am 26. Mai 2009 auf den Markt kommen soll. Zunächst zwar ohne Parallel Advisor, aber dafür inklusive Parallel Composer, Parallel Inspector und Parallel Amplifier. Und was es mit dem ominösen Ct-Projekt auf sich hat, haben wir von James ebenfalls erfahren.
Ansonsten gab es detaillierte Infos zu den Tools (samt Demos, die ich hoffentlich noch nachliefern kann) sowie eine kleine Einführung in Visual Studio 2010. Und warum Nero pro Jahr rund 50 Millionen Software-Titel verkauft, haben wir ebenfalls gelernt.
Ach ja: Nicht, dass es mir langweilig würde diese Woche. Am morgigen Donnerstag findet hier in München der prio.powerday zum Thema Multicore-Programmierung im .NET-Umfeld statt. Ich werde auch von dort Livebloggen und bin schon sehr gespannt, was Rami, Don, Bernd und Ralf zu erzählen haben. So, stay tuned …
ISC’09: die Zukunft der parallelen Programmierung
Wie im richtigen Leben gehört dem Chef das letzten Wort. Daher kommt James Reinders nochmals auf die Bühne und wagt einen Blick in seine Glaskugel.
Status quo aus Intel-Sicht sind die HPC-basierten Tools der Gegenwart, die permanent weiterentwickelt werden. Daneben wird es sehr bald (wohl im Mai) Parallel Studio geben für den Mainstream-Entwickler. Und drittens sind die vorhandenen Tools einer ständigen Evolution unterworfen (so kommt ein verbesserter Compiler irgendwann im Juni auf den Markt).
Die Evolution des Parallel Studio umfasst folgende Dinge:
- der Parallel Advisor wird wichtiger Bestandteil der Suite
- beste Kompatibilität mit Windows 7 und Visual Studio
- Unterstützung der nächsten Microsoft Concurrency Runtime
- Ergänzungen (was immer das bedeutet)
Den dritten Teil seines Vortrags leitet James mit einem Traum ein:
If you focused on “data parallel programming”, could you make it easier for the program to be deterministic and scale?
ISC’09: Intel Parallel Amplifier im Detail
So, genug genetzwerkt, jetzt wird es wieder ernst auf der Intel Software Conference 2009 in Salzburg. Vor der Pause hat Akyil Levent eine Menge über Parallel Inspector erzählt, jetzt ist er mit Parallel Amplifier dran.
Ein sehr schöner Einstieg in das Thema Tuning ist folgendes Zitat: “Ich weiß, wie ich vier Pferde dazu bringe, einen Wagen zu ziehen. Wie aber geht das mit 1024 Hühnern?” Das ist eine wirklich passende Analogie zur Optimierungsarbeit beim parallelen Programmieren. Denn es gibt so viele Fallen, in die man beim Multithreading tappen kann: nicht-skalierender Code, Deadlocks oder Data Races zur Laufzeit und vieles mehr.
Dafür gibt es den Parallel Amplifier, der Flaschenhälse findet, die Skalierbarkeit der Anwendung ermittelt und mehr. Es hilft also Entwicklern und Programmierern, die parallele Struktur und das parallele Verhalten ihrer Anwendung besser zu verstehen.
Wie schon der Composer und Inspector, integriert sich Parallel Amplifier in Visual Studio und findet folgende Probleme:
- Wo verbraucht meine Anwendung die meiste Zeit?
- Wann gehen die Prozessoren in den Idle-Modus?
- Wo gibt es ungewollte Wartezeiten?
Sobald Amplifier die möglichen Fehler gefunden hat, lassen sich die entsprechenden Quellcode-Stellen per Mausklick öffnen und auf die Fehler hin überprüfen.
ISC’09: Intel Parallel Inspector im Detail
Nach Heinz Basts sehr interessantem Beitrag über Parallel Composer ist Levent Akyil von Intel dran, um zunächst über Parallel Inspector zu reden, später dann über Parallel Amplifier.
Parallel Inspector ist, einfach gesagt, eine Kombination aus Threading- und Speicher-Checktool, und das sogar “proaktiv”. Proaktiv bedeutet in diesem Zusammenhang eine Fehlersuche zur Laufzeit der Anwendung. Darüber hinaus integriert sich der Inspector in Visual Studio und macht damit die Bedienung ziemlich einfach. Der Programmierer muss sich nur für eine der beiden Optionen entscheiden: Finde Threadfehler oder Speicherfehler.
Speicherfehler: Hier geht es um so unschöne Dinge wie Memory Leaks, Speicherüberläufe und Zeigerprobleme. Schön daran ist die Möglichkeit, irrelevante gefundene Probleme auszublenden. Dies macht das Aufspüren der wichtigen Fehler einfacher.
Threading-Fehler: Stichworte sind Deadlocks, Data Races und andere Synchronisationsprobleme, und das zur Laufzeit der Anwendung. Auch hier lassen sich unwichtige Probleme direkt ausblenden.
ISC’09: Warum Intel und Nero gut harmonieren
Erst mal gibt’s ein paar Nero-Zahlen: insgesamt 300 Millionen verkaufte Software-Pakete (50 Mio. pro Jahr), 120 Millionen Besucher pro Jahr auf Nero.com.
Die ersten Multithread-Erfahrungen hat Nero mit seiner Brennsoftware vor vielen Jahren gemacht, was der Firma heute noch dabei hilft, neue Software-Titel für die aktuelle Hardware-Generation so zu schreiben, dass sie möglichst gut skalieren.
Nach einer ganzen Menge an marketinglastigen Infos wird’s endlich technisch. Zunächst geht es um die Frage, welchen Herausforderungen sich ein Entwickler gegenüber sieht, wenn er Multimedia-Software möglichst leistungsfähig schreiben will. Dazu gehört unter anderem Realtime-Encoding (und das natürlich parallel) – in möglichst vielen Datenformaten. Aber auch hoch komplexe Codecs, HD-Inhalte, große Datenmengen und DRM-/Sicherheitsaspekte stellen Herausforderungen dar.
Doch wie schafft es Nero, in Multicore-Dimensionen zu denken? Nun, hierfür sind laut Charly Lippoth neue Kenntnisse und ein neues Denken erforderlich. Dazu gehört beispielsweise die Erkenntnis, dass Funktionen möglichst gut auf den vorhandenen Prozessorkernen skalieren müssen.
Aber auch die Programmierung auf Maschinencode-Ebene hilft Nero beim Optimieren der Software, indem beispielsweise SSE-Befehle optimal eingesetzt werden. Ein weiterer Aspekt ist aber natürlich der Einsatz der richtigen Tools.
