In der Parallelprogrammierung steckt die Zukunft!

Die Überschrift dieses Beitrags ist das Fazit eines sehr interessanten Artikels von Walter F. Tichy, seines Zeichens Professor für Softwaretechnik an der Uni Karlsruhe. In seinem Gastbeitrag auf Computerzeitung.de spricht er nämlich von der Herausforderung Multicore-Programmierung und den Chancen, die sich daraus ergeben. Dabei nennt er einerseits ein paar sehr wichtige Aspekte, andererseits vermisst er ein, zwei Dinge, die jedoch entgegen seiner Aussagen bereits existieren. Aber der Reihe nach.

Wichtig erscheint mir auf jeden Fall die Feststellung, dass “in Zukunft [...] Parallelrechner ungefragt und flächendeckend zur Verfügung stehen” werden. Ganz klar, das ist der Trend, und wenn man sich die Roadmap von Intel ansieht, wird schnell klar, dass der Core i7 nur der Anfang der Multicore-Ära ist.

Ebenso wichtig sind die potenziellen Multicore-Anwendungen, die Professor Tichy aufzählt: Dazu gehören natürlich Medienprogramme wie DivX und 3D-Spiele wie Crysis oder Sacred 2 (und Bildbearbeitungstools wie Silver Efex Pro von Nik Software). Aber auch weniger spektakuläre Anwendungen wie Logistikplaner, Tabellenkalkulation, Suchalgorithmen und Sicherheitsüberprüfungen profitieren vom Multithread-Code. Zusammengefasst könnte man mit Tichys Worten sagen:

Diejenigen Firmen, die jetzt die richtigen Anwendungen identifizieren und parallelisieren, werden in Zukunft zu den Gewinnern gehören, zumal Beschleunigung durch Abwarten – das heißt: das Setzen auf weiter steigende Taktfrequenzen – nicht mehr funktioniert.

Aber Professor Tichy weist zu Recht auch darauf hin, dass es große Hemmschwellen seitens der Software-Entwickler gibt, da sie sich durchaus dessen bewusst sind, dass es beim Parallelisieren von Anwendungen so hässliche Dinge wie Race Conditions, Dead Locks, Reihenfolgeprobleme und andere Synchronisationstücken gibt. Außerdem lassen sich bestimmte Fehler einfach nicht reproduzieren, da sie oft erst zur Laufzeit auftreten.

An dieser Stelle gibt es übrigens ein erstes “Hm?!”. Denn Testtools wie der Thread Checker sind durchaus in der Lage, potenzielle Fehler aufzuspüren, bevor ein einziger Betatester oder Endanwender die Software in den Händen hält. Dies ist naturgemäß nicht trivial, aber es sind entsprechende Tools vorhanden.

Ein weiterer wichtiger Punkt in seinem Vortrag hat mit den sequenziellen Algorithmen zu tun, die immer noch zu einem Großteil in existierenden Anwendungen implementiert sind. Die große Herausforderung hierbei ist natürlich das Aufspüren des Parallelisierungspotenzials. Dies lässt sich zum einen mit Tools wie VTune Performance Analyzer oder Thread Profiler erledigen. Zum anderen muss man als Entwickler noch einen wichtigen Schritt weiter gehen: Wie mache ich aus einem sequenziellen ein paralleles Software-Konzept? Und genau an diesem Punkt scheitern immer noch ganz viele.

Jetzt ist übrigens die Gelegenheit gekommen für ein zweites “Hm?!”. Und zwar bezüglich Professor Tichys Aussage, dass es derzeit keine vernünftigen Compiler und Bibliotheken gibt, die ein gewisses Maß an Parallelimus in sich bergen. So stecken beispielsweise im Intel C++-Compiler eine ganze Menge an parallelen Konstrukten und Bibliotheken, die mit wenigen Hangriffen in den Quellcode übernommen werden können. Und Programmiermethoden wie OpenMP erledigen dies sogar automatisch – von den Threading Building Blocks und den multicore-optimierten Bibliotheken ganz zu schweigen.

Aber für Professor Tichy steht außer Frage, dass es hierzulande kluge Köpfe gibt, die durchaus in der Lage sind, mit den richtigen Tools und den richtigen Konzepten die Multicore-Programmierung voranzutreiben und für Anwendungen zu sorgen, die auf 4, 8, 16 oder gar 256 Prozessorkernen skalieren. Und dann wird es auch so kommen, wie Professor Tichy abschließend scheibt:

Bessere Produkte mit intuitiveren Schnittstellen, Sprach- und Videoverarbeitung, mehr Intelligenz und eingehender Modellierung des Nutzers und der Umgebung werden entstehen.

Ach ja: Ich werde mir nächste Woche auf der OOP 2009 den Vortrag von Professor Tichy zum Thema “Herausforderung Mehrkernsysteme” anhören – und dazu mit ihm ein Interview führen. Darauf bin ich schon sehr gespannt!