Výzkum: Je více jader u procesorů vždy výhodou?

V současnosti zažíváme boom multijádrových procesorů. Je však větší množství jader výhodou? Pro zpracování více vláken aplikací jsou potřeba speciální algoritmy, které jsou ne vždy právě podařené. Ale s rostoucím množstvím jader přibývají i další bariéry, jak vyplývá ze studie založené na simulačních testech americké organizace Sandia National Laboratories.


To, že zdvojnásobení počet jader nezvýší automaticky výkon dvojnásobně, je již dlouho známou pravdou. Výzkumníci v Sandii však testovali speciální algoritmy pro využití mnoha jader procesorů a dospěli v této souvislosti k zajímavým závěrům. Při zvýšení počtu jader ze dvou na čtyř dochází k velmi výraznému zvýšení výkonu, také ze čtyř jader na osm lze pozorovat stále nárůst, ale při jejich dalším zdvojnásobení na 16 podle vědců ze Sandia National Laboratories překvapivě výkon klesne zpět na úroveň dvou jader. Podle reportu konkrétně dochází k dalšímu a dalšímu poklesu, jak jsou přidávána další jádra.

Čím je tento jev způsobený? Problém je v paměťové sběrnici, neboť při překonání určité hranice nemohou data bez zdržení putovat k jádrům procesoru a zpět a dochází k prodlevám, které rostou s množstvím jader. James Peery, ředitel výpočetního, informačního a matematického centra v Sandii k tomu říká, že dochází k efektu, kdy všichna jádra najednou žádají po paměti data po stejném "vedení" a dochází ke zcela totožnému efektu jako když mluví jeden, dva, čtyri nebo osm lidi naráz a všichni se dožadují své odpovědi.

Řada současných aplikací pracuje nejefektivněji dokonce jen s jedním procesorovým jádrem a při využití dvou již dochází ke zpomalení, upřesňuje situaci Arun Rodrigues, výzkumník v Sandii a dodává, že současný polovodičový průmysl nezná na tento problém žádné uspokojivé řešení.

S tímto závěrem například souhlasí i výzkumný pracovník Intelu Clay Breashears, který říká, že tyto výhledky jej vůbec nepřekvapují a on sám již uvedený problém údajně zmiňoval před dvěma roky. Připojení paměti prostřednictvím jediné sběrnice bylo také problémem, proč již na konci 80. let bylo v tehdejších superpočítačích dosahováno nejlepšího výkonu se 32 procesory a více již bylo na škodu.

Breashears dodává, že v současnosti je nejvyšší doba začít tento problém intenzivně řešit, neboť se u běžně dostupných procesorů začínáme dostávat k limitující hranici (architektura Nehalem od Intelu podporuje až 8 jader a AMD například chystá na příští rok dvanáctijádrový čip) a v opačném případě by multijádrové systémy byly hendikepovány chybějící technologií, která by zaručila dostatečný přístup k operační paměti. V každém případě v současnosti platí, že více jader nemusí vždy výhodou a jejich nadbytek může naopak přinést zcela opačný efekt, než bylo původně zamýšleno.











Komentáře