Мне было всегда интересно, почему именно в Барселоне проходит конференция MWC, о которой я недавно написал на Хабре. И мне кажется, я нашел ответы. Так же, как и ответ тем, кто считает, что Intel не удержится на мобильном рынке. Посмотрев новинки от Qualcomm, Samsung, Mediatek, Huawei и прочих, я вернулся в павильон с софтом, и понял, что кроме Samsung и Intel никто так не уделяет так много внимания разработчикам и инструментам для облегчения их жизни. Не претендуя на аналитические умозаключения, я попытаюсь порассуждать о том, что Intel привносит в индустрию мобильных устройств, и почему разработчики становятся приверженными платформам на x86.

В обычное время такая расслабленная и неспешно услужливая Барселона сейчас встречает меня высокомерной занятостью и сосредоточенным игнорированием. Это значит, что настало время Mobile World Congress – те пять дней в году, когда за месяц до поездки самый дешевый отель доступен по цене не менее 700 Евро за ночь, а чтобы заселиться в апартаменты где-то в живописной подворотне Готического квартала, нужно предупредить управляющего за час, и еще столько же подождать его у входа.
В этой публикации я поделюсь своими впечатлениями о первых днях конференции и расскажу, что интересного вы не увидели в павильоне Intel, потому, что вас не было среди 67 тысяч зарегистрированных и приехавших участников этого грандиозного события. Хотя, возможно, вы поехали на Embedded World в Нюрнберг, где сейчас тоже находится много моих коллег, и от которых мы ожидаем интересных отчетов. Позже я сделаю небольшой обзор того, что меня впечатлило на стендах других компаний, которых тут столько, что, кажется, все производители устройств и оборудования взяли и бросили свой основной бизнес, занявшись мобильными приложениями.

Выход нового SoC процессора Intel Quark и первых систем на его базе заставили сжаться мое сердце и предаться воспоминаниям. У каждого инженера-системщика был любимый проект, даже детище, родиться которому и выйти в свет так и не было суждено по разным причинам.
Хочу немного рассказать о своем подобном проекте и порассуждать, что было бы, если б тогда мне были доступны сегодняшние технологии типа Quark. Также хотелось бы спросить Хабросообщество: что бы вы смогли реализовать, имея выбор из сегодняшних систем. Ну а комментарии к этому посту — самое подходящее место для холивара ARM vs. x86, так как Intel вступает на опасную территорию, где давно правят контроллеры с RISC-ядрами от ARM и Atmel. Но тогда просьба сравнивать не просто железки (мегагерцы, килобайты, и милливатты), но рассматривать в комплексе с программной экосистемой и в контексте конкретного применения контроллеров.

Такой дурацкий заголовок блога возник не просто так, а потому, что тема, которую я предлагаю обсудить, состоит из двух событий, произошедших у нас тут одновременно. Я приобрел новый фотоштатив Cullmann, и пришел он ко мне в “зеленой (green) упаковке” из интернет-магазина TECHNIKdirekt.de. А обсуждать я собираюсь качество этого немецкого изделия (которое, по-немецки же, стоит чуть больше чем до фига), и то, как мне лицемерно втюхивают “зеленую” идеологию, которая на самом деле имеет к сохранению природы такое же отношение, как нацистские врачи-исследователи Освенцема к Красному кресту.

Так вот, мой новый штатив Cullmann Magnesit 528, не то чтобы новый кулл ман, а вообще первый в моей жизни штатив. Фотограф я, в общем-то, из любительской лиги (тут можно посмотреть на пару моих фоток), поэтому профессиональные стенания на тему карбон/некарбон и голова гидравлическая/контрбалансная мне не знакомы. Но видя, какой широкий диапазон названий и ценников, представленных в любом магазине, было решено взять “известный немецкий брэнд” и верхнюю модель из недопрофессиональной линейки, хотя ценник в 150 евро дает надежду на хоть какую-то близость к профессиональному качеству. Надо ли говорить, что “обзоры” на youtube и прочие экспертные отзывы поют дифирамбы этому штативу, и не позволяют даже сомневаться в правильности выбора. В общем, через день после заказа, ранним субботним утром, мой сон нарушает курьер DHL, доставив “зеленую” коробку, о которой мы поговорим в конце обзора.

Один из методов улучшения эффективности распараллеливания алгоритмов определенного класса – конвейеризация фаз исполнения, как последовательных, так и параллельных. Библиотека Intel TBB может помочь сократить усилия и время, необходимые на реализацию конвейеризированных алгоритмов, беря на себя заботу об управлении задачами и распределении нагрузки между потоками в системе. Однако, формулирование и формирование задач, составляющих фазы алгоритма, может быть нетривиальной проблемой в зависимости от сложности алгоритма, что в реальных приложениях чаще всего и бывает. Контролировать выполнение задач может оказаться еще сложнее, если сам алгоритм не содержит средства для контроля. Инструментарий анализа вычислительных задач в Intel VTune Amplifier помогает разработчикам представлять структуру исполнения в многопоточной среде в удобном графическом виде, увеличивая эффективность анализа и значительно сокращая время разработки приложений. В данной статье мы рассмотрим простой пример конвейеризированной задачи, и шаг за шагом распараллелим ее, используя конвейерный класс TBB, проанализируем с помощью VTune Amplifier и улучшим производительность реализации на основе результатов анализа.

Как известно, FLOPS – это единица измерения вычислительной мощности компьютеров в (попугаях) операциях с плавающей точкой, которой часто пользуются, чтобы померить у кого больше. Особенно важно померяться FLOPS’ами в мире Top500 суперкомпьютеров, чтобы выяснить, кто же среди них самый-самый. Однако, предмет измерения должен иметь хоть какое-нибудь применение на практике, иначе какой смысл его замерять и сравнивать. Поэтому для выяснения возможностей супер- и просто компьютеров существуют чуть более приближенные к реальным вычислительным задачам бенчмарки, например, SPEC: SPECint и SPECfp. И, тем не менее, FLOPS активно используется в оценках производительности и публикуется в отчетах. Для его измерения давно уже использовали тест Linpack, а сейчас применяют открытый стандартный бенчмарк из LAPACK. Что эти измерения дают разработчикам высокопроизводительных и научных приложений? Можно ли легко оценить производительность реализации своего алгоритма в FLOPSaх? Будут ли измерения и сравнения корректными? Обо всем этом мы поговорим ниже.

Делиться с ближним своим для нас, божьих тварей, это очень характерно, считается добродетелью, и вообще, как утверждает первоисточник, положительно отражается на карме. Однако в мире, созданном архитекторами микропроцессоров, такое поведение не всегда приводит к хорошим результатам, особенно если это касается разделения памяти между потоками.

Мы все «немного читали» об оптимизации работы с памятью, и у нас отложилось, что полезно, когда «кэш остается горячим», то есть данные, к которым часто обращаются потоки, должны быть компактными и находиться в ближайшем к процессорному ядру кэше. Все так, но когда дело доходит до того, чтобы делиться доступом, потоки становятся злейшими врагами [производительности], а кэш не просто горячий, он аж «горит адским огнем» – такая во круг него разворачивается борьба.

Ниже мы рассмотрим простой, но показательный случай возникновения проблем производительности многопоточных программ, а потом я дам несколько общих рекомендаций, как избежать проблемы потери эффективности вычислений из-за разделения кэша между потоками.

Пауза — временное молчание, перерыв в звучании музыкального произведения в целом или какой-либо его части или отдельного голоса.
[Википедия]

Удивительно, но иногда так бывает, чтобы что-то сделать в целом быстрее, надо это делать медленнее или вообще с паузами. Например, при имплементации активного ожидания spin-wait в многопотоковом коде рекомендуется использовать инструкцию pause, которая, как утверждает Intel Instruction Set Reference, делает это ожидание наиболее эффективным. «Какая чушь!» — скажете вы. Как может быть ожидание эффективным? Разработчики микропроцессоров утверждают, что при активном ожидании с инструкцией pause чип потребляет намного меньше энегии еще со времен Pentium 4. В чем еще может быть эффективность ожидания? Поговорим об этом ниже.

Метод недопустимой операции:
Разделить кошку на ноль,
после чего она станет бесконечно большой,
так что её будет невозможно упустить.
[АбсурдопедиЯ]

Пытаясь найти проблему с производительностью относительно простого кода, я вспомнил несколько нелепых методов решения, описанных на Абсурдопедии, для задачи поиска черной кошки в темной комнате. Как ни странно, мне очень помогло последовательное использование трех методов, которые можно найти по ссылке: Прагматизм, Метод дихотомии и Метод тыка.

Итак, имеем задачу последовательной перестановки байтов в каждом слове массива (big-endian <-> little-endian) и суммирования всех слов в одно (reduction). Оставим пока в стороне задачу распараллеливания, ибо ее решение близко к тривиальному, и для нас пока не представляет интереса.

Всегда интересно было наблюдать за тем, как некоторые инновационные идеи где-то громко объявляются, а где-то тихо и без особой помпы реализуются (нанотехнологии, энергосберегающие и прочие). А тут пример сам пришел в руки, по почте. Заказывал в одной очень известной компании сэмплы микросхем. Пришла картоная посылкаи из штатов, открыв которую я было сначала удивился – что это за соломы они туда напихали. А когда рассмотрел содержимое был просто восхищен идеей – она настолко проста, насколько и полезна. Полезна нам всем.

Халява! Какое будоражащее слово, вернее мысль. От этой мысли сердце начинает биться чуть чаще, а мозг стремительно производит арифметические вычисления. Мне, это чувство хорошо знакомо, особенно когда я в одном из американских волмартов купил 16-гигабайтную usb-флэшку известного производителя всего за $19.99. Хотел даже взять две, но передумал. Теперь и эту подарил другу, так как она мне совершенно не нужна. Однако, «чувство глубокого удовлетворения» от того, что умудрился приобрести «полезный» девайс по цене в два раза меньшей, чем смог бы найти у нас, и в полтора, по сравнению с обычными американскими ценами, осталось.

Теперь поговорим о халявном софте. В этом году я довольно много читаю семинаров по разлиным инструментам Intel, но особое внимание, конечно же, уделяется «агрессивному продвижению» на рынок нашего нового продукта для разработчиков на C/C++ под Windows: Intel Parallel Studio. И я все чаще слышу вопрос: а почему бы Intel не раздавать Parallel Studio бесплатно, ну или давать в нагрузку к преобретаемой MS VS?