Intel Xeon以及Intel Xeon Phi的编程功能介绍

Intel Xeon系列处理器和Intel Xeon Phi协处理器是英特尔公司开发的两款用于服务器和高性能计算领域的产品。它们各自具备的编程功能对于开发者来说至关重要，以便能够充分利用硬件资源提升应用程序性能。Intel Xeon处理器是针对标准服务器和工作站的应用，而Xeon Phi协处理器则设计用于加速那些能够充分利用英特尔Xeon处理器系统性能的大型并行应用。 Xeon Phi协处理器的设计初衷是扩展基于Xeon处理器的应用程序的性能。这种协处理器能够为应用程序提供额外的电源效率扩展、向量支持以及本地内存带宽。对于能够充分利用处理器向量能力或者内存带宽的应用程序来说，Xeon Phi提供了一个强大的平台来进一步提高它们的性能。同时，Xeon Phi也保持了与Xeon处理器相同的可编程性和支持性。 Xeon Phi的引入，是为了解决一个普遍存在的问题：世界上大多数应用程序并没有被设计为利用并行性。这意味着在几乎每台计算机系统中都存在着大量未被发掘的计算能力。只有当应用程序通过并行编程表达出对并行性的需求时，高性能的并行设备才能提高应用程序的性能。对于并行编程成功的关键建议可以概括为一句话，即理解如何重构应用程序以暴露更多的并行性，这对于在处理器和协处理器上实现最佳性能至关重要。这种重构不仅能提高并行处理设备上的性能，同时也会对大多数通用计算系统产生正面影响。 此外，Xeon Phi协处理器为理解其动机、潜力和需求提供了一个直观的视图。在图1中我们可以看到，通过性能分析和理解软件的运行特征，可以更清晰地看到Xeon Phi协处理器所带来的优势。虽然图表中的数值是示意性的，无法代表每个应用，但它们体现了并行处理和加速设备的潜力。 值得一提的是，重构应用程序带来的好处不仅限于Xeon Phi协处理器或者任何高度并行的设备，由于强调了跨越这些处理器和协处理器的共同编程语言、模型和工具，这种重构通常也会对大多数通用计算系统产生益处。这种效果称之为“双重转换-调优优势”。 编写Xeon和Xeon Phi的程序时，开发者可以使用多种编程模型和工具。其中包括熟悉的OpenMP、MPI等并行编程模型，以及利用英特尔提供的各种编译器和库，比如英特尔编译器、英特尔数学核心函数库（MKL）以及英特尔线性代数包（MKL）。这些工具和库都旨在帮助开发者轻松有效地开发和优化应用，以充分利用英特尔硬件的能力。 理解Xeon和Xeon Phi处理器的编程功能对于开发者而言，意味着需要深入了解并行编程的核心概念，例如线程管理、数据并行、内存管理和性能优化等。而掌握了这些知识，开发者才能更好地挖掘硬件的潜力，开发出更加强大的应用软件，从而满足日益增长的计算需求。随着多核技术和众核架构的发展，这些能力变得越来越重要，对于那些希望保持竞争力的IT专业人员来说，掌握它们是不可或缺的技能。