首頁 《走進哲學叢書》(套裝共10冊)

(一)並行程序表征的語義發展趨勢

對於程序設計而言,表征和計算從不同側麵刻畫了程序可以實現的智能功能。就像計算機必須基於二進製這種表征方式去設計計算方式一樣,程序設計中的計算方式也必須基於特定表征方式之上。也就是說,表征方式決定了可以采取的計算方式。在並行程序中,基於不同表征方式的軟件決定了該種軟件可以實現的特定功能。研究並行程序的表征方式及其發展趨勢,是並行程序設計發展的關鍵所在。

1.並行程序表征問題產生的原因

隨著人工智能、操作係統、語言開發、編譯技術、通信技術、大規模數據庫、多處理機等應用技術的發展,並行處理的重要性日益顯現出來。當前,並行處理主要糾結於算法問題,用並行語言作為描述手段,同時受到軟硬件及通信環境的製約。因此,並行程序設計中的首要要務,不僅僅是程序設計本身,還需要多層次全麵考慮。尤其是並行程序的表征問題,其重要性隨著並行程序的廣泛應用而逐漸凸顯出來。

並行程序的發展受到兩個方麵的驅動:一方麵是計算機硬件技術的發展;另一方麵是計算機軟件的發展。

(1)計算機硬件

早期計算機是串行的。隨著現代計算機技術的發展,在不同程度上都具有了並行性。當前的計算機主要分為單中央處理器和多核處理器兩種。隨著大規模計算和網絡發展的需求,多核處理器成為應用的主流。

然而,單個CPU 上晶體管集成技術的發展逐步背離摩爾定律而趨近極限,依靠增加晶體管數目來提升CPU 性能變得不可行,而主頻之路似乎也已經走到了拐點。處理器的主頻在2002 年達到3GHz之後,就沒有看到4GHz 處理器的出現,因為處理器產生的熱量很快就會超過太陽表麵。這表明電壓和發熱量,成為提高單核芯片速度的最主要障礙。人們已無法再通過簡單提升時鍾頻率就設計出下一代的新CPU。