李建忠_多核时代的并行编程(.NET4.0).pdf

多核时代的并行编程(.NET 4.0) 多核时代的并行编程(.NET 4.0) 李建忠 祝成科技 lijianzhong@ 多核时代的编程挑战 基于多核的 硬件发展趋 势将逼迫软 件不得不走 向并行编程 的道路！ 2 并行编程面面观 1.面向对象V.S. 面向并行 对象编程：降低耦合性，提升复用 并行编程：降低资源冲突，提升效率 1.命令式语言V.S. 函数式语言 函数式语言（Functional Language）模型本身可以较好 地解决并发冲突，如：LISP、FP、ML。 命令式语言（Imperative Language）如何解决？特别 是面向对象语言如何在对象模型下解决并发冲突？ 2. 自动化工具支持V.S. 程序员手动控制 自动化工具支持：无论是操作系统，抑或是隐式并行编 译器，对于自动获取并行能力的支持都极其有限—— 因 为本质上现代软件体系结构是基于顺序的。 程序员手动控制：具有良好效率的并行程序都需要程序 员手动控制来贴心呵护。 2 并行编程开发基本流程 1.并行性分析 2.并行性表达 3.并行性评估 2 1. 并行性分析 目标问题本身是否具有可并行性？ 不具并行性的问题：1个女人需要10个月才 能生产1个小孩，并不代表10个女人花1个 月便可生出一个孩子 具备并行性的问题：10个女人可以在10个 月的时间里生出10个孩子 到底要的是1个孩子？还是10个孩子？ 2 2. 并行性表达 任务型并行编程 将总任务划分为各个并行执行的子任务，处理 同一数据。牵扯到竞争与共享问题，需要使用 资源锁。 数据型并行编程 多个并行任务处理的数据相互分离，各并行任 务间通过消息进行通讯。 并发数据结构（共享内存） 线程安全的数据集合，用于实现并发组件。各 任务处理的数据实现内存共享，要求对共享数 据的访问进行同步。 2 3. 并行性评估 正确性评估 效率评估 调试与评测工具 2 .NET平台下并行编程 并行处理所面对的对象： 数据、任务、管道、延迟隐藏…… .NET 1.0 并发编程模型 细粒度、硬编码控制 Thread/ThreadPool Interlocked/AutoResetEvent/Monitor/Mutex 等 同步对象 异步处理设计模式 .NET 4.0 并行