1、多核计算：硬件与软件的前沿探索

多核计算：硬件与软件的前沿探索

1. 多核计算的兴起与挑战

在当今科技时代，计算系统对日常生活产生了巨大的积极影响，从互联网到移动设备，无处不在。然而，半个世纪以来通过提高处理器速度来提升性能的持续增长趋势已告一段落，计算系统正面临着前所未有的技术挑战。为了应对这一挑战，计算系统从以性能为中心的串行计算转向了节能的并行计算。这一转变的驱动力在于，使用多个较慢的处理器核心比使用单个高速核心具有更高的能源效率。随着并行核心数量的增加，我们正从传统的单核和多核计算向多核计算过渡。多核计算系统的计算、通信和响应能力将改变我们的工作、商业、购物、旅行和自我保健方式，塑造21世纪数字社会的新阶段。

目前，全球对开发支持多核计算范式的方法、工具、架构和应用表现出了极大的兴趣。多核计算领域广泛且不断发展，但关于多核计算的最新技术文献分散在各种期刊、特刊、会议和研讨会论文集、不同的研究社区以及少数专注于特定领域的研究书籍中。

2. 多核计算的关键研究领域

2.1 编程模型、操作系统与应用

要充分发挥多核计算的潜力，需要高度并行化的应用程序软件来利用可用的硬件资源，这并非易事。
- MPI + OmpSs 互操作性 ：通过实现 MPI 和 OmpSs 的互操作性，可实现更高效的并行编程。具体操作步骤如下：
1. 实现 MPI + OmpSs 互操作性的接口。
2. 解决优先级反转问题，确保任务的合理调度。
3. 结合机器特性进行优化，以提高性能。
- 从不规则异构软件到可重构硬件 ：利用 OpenCL 的分层编程模型，将不规则的