Programming Many-Core Chips

بر اساس روندهای فعلی فناوری، در آینده نزدیک برنامه نویسان باید تراشه هایی را با صدها یا حتی هزاران هسته پردازنده (که تراشه های چند هسته ای نامیده می شوند) برنامه ریزی کنند. با توجه به مقیاس موازی ذاتی این تراشه ها، طراحان نرم افزار با چالش های جدیدی از نظر سیستم عامل، میان افزار و برنامه های کاربردی روبرو هستند. این کتاب به عنوان یک مرجع ارزشمند و تک منبعی به پیشرفت های روز در تحقیق و برنامه نویسی عملی تراشه های چند هسته ای خدمت می کند. مفاهیم، ​​تکنیک ها و مدل های برنامه نویسی جدیدی را برای مقابله با چالش های ناشی از تراشه های چند هسته ای ارائه می دهد. پوشش شامل معماری‌های سخت‌افزاری چند هسته‌ای، طراحی سیستم‌های عامل حال و آینده، طراحی میان‌افزار، و امیدوارکننده‌ترین مدل‌های برنامه‌نویسی است.

• نمای کلی از معماری‌های مختلف پردازنده‌های همگن/ناهمگن موجود را ارائه می‌دهد و توضیح می‌دهد. چرا مدل‌های برنامه‌نویسی کنونی زمانی که این معماری‌ها برای پاسخگویی به نیازهای صدها و هزاران هسته پردازنده مقیاس‌بندی می‌شوند، مقیاس نمی‌شوند؛

• معماری‌های سخت‌افزاری نوظهور و مزایای آن‌ها در مقابله با مقیاس‌پذیری را تجزیه و تحلیل می‌کند. مسائل؛

• چالش‌ها و محدودیت‌های پیش روی سیستم‌عامل‌های فعلی را توضیح می‌دهد و راه‌حل‌های جدیدی را معرفی می‌کند، به عنوان مثال، برای مدیریت منابع و زمان‌بندی، که از طریق طراحی‌های پیشرفته و جدید سیستم‌عامل نشان داده شده است؛
• مفاهیم اساسی برنامه نویسی موازی و قوانین حاکم بر مقیاس پذیری برنامه ها را توضیح می دهد.
• مفاهیم کلیدی در طراحی نرم افزار برای سیستم های موازی انبوه، مانند حافظه مشترک در مقابل رویکردهای ارسال پیام، حرکت داده ها در مقابل محاسبات و همچنین چندین روش در حال ظهور را توضیح و مقایسه می کند. تکنیک‌ها؛
• موضوع‌ترین مدل‌های برنامه‌نویسی را برای پردازنده‌های چند هسته‌ای، با تمرکز بر مقیاس‌پذیری، مانند مدل مبتنی بر وظیفه و مدل بازیگر، بررسی می‌کند؛
</ ul>
• چارچوب های برنامه نویسی موجود در حال حاضر مانند OpenMP، Threading Building Blocks و زبان Erlang مانند بسیاری از کتابخانه ها و زبان های برنامه نویسی دیگر را بررسی و مقایسه می کند.

Based on current technology trends, in the near future programmers will have to program chips with hundreds or even thousands of processor cores (called many-core chips). Given the scale of parallelism inherent to these chips, software designers face new challenges in terms of operating systems, middleware and applications. This book will serve as an invaluable, single-source reference to the state-of-the-art in the research and practical programming of many-core chips. It presents new concepts, techniques and programming models for dealing with the challenges posed by many-core chips. Coverage includes many-core hardware architectures, present and future operating systems design, middleware design, and the most promising programming models.

• Provides overview of various, existing homogeneous/heterogeneous processor architectures and explains why current programming models won’t scale when these architectures are scaled to meet the needs of hundreds and thousands of processor cores;

• Analyzes emerging hardware architectures and their benefits in dealing with scalability issues;

• Explains challenges and limitations faced by current operating systems and introduces novel solutions, e.g., to resource management and scheduling, illustrated through leading- edge, new operating systems designs;

• Explains basic concepts of parallel programming and the laws governing the scalability of applications;

• Explains and compares key concepts in the design of software for massively parallel systems, such as shared memory vs. message passing approaches, data vs. computation movement, as well as several emerging techniques;

• Explores the most promising programming models for many-core processors, focusing on scalability, such as the task-based model and the actor model;

• Surveys and compares the currently available programming frameworks, such as OpenMP, Threading Building Blocks and the Erlang language such as many other libraries and programming languages.